El método, aparato y software de registro de pozos espectrométrico gamma

Zhang Yu jun, Li Changguo

(Centro de AeroGeofísica y Teledetección (AGRS) de MGMR, 29 Xue Yuan Road, Beijing, 100083, P.R.C.)

RESUMEN Este artículo describe el método, el aparato y el software de registro de pozos de espectrometría gamma, que fueron desarrollados originalmente para la exploración de sal de potasa, pero que también podrían usarse para otros fines, tales como: la exploración de uranio y el estudio de estratos geológicos. .la detección de estratos acuíferos de grava o de zonas fracturadas, etc.

Debido a la grave escasez de fertilizante potásico en China durante los últimos 30 años, se ha prestado gran atención al estudio. En 1963 propusimos y desarrollamos nuevos métodos, incluido el registro de pozos espectrométrico gamma. El método de registro de pozos espectrométrico gamma y el espectrómetro gamma de pozo fueron propuestos y desarrollados por nosotros en 1963, y actualizados varias veces hasta los años ochenta. Se desarrollaron 5 tipos de espectrómetro gamma de pozo: Modelos de un solo canal, de dos canales y de cuatro canales para perforaciones poco profundas y profundas. Este método se ha aplicado con éxito en seis provincias. Se desarrolló un sistema de software interactivo de interpretación de espectros de radiactividad de perforaciones (HRSIS). 1995, que consta de 5 grupos de programas funcionales: el preproceso, la interpretación cuantitativa, el análisis de tendencias, la visualización gráfica y la integración.

interpretación ed.

Palabras clave: Espectrómetro gamma de pozo, método de registro de pozos gammaspetrométrico, software de registro de pozos gammaespectrométrico.

MÉTODO

Según las estadísticas más Más del 50% de la reserva mundial total de silvinita se descubrieron en perforaciones. Para revelar la silvina y diferenciarla de las rocas arcillosas que contienen torio y uranio, se estudió el método de registro de pozos gammaespectrométrico y desde 1963 se desarrolló el espectrómetro gamma de perforación. y 5 veces actualizado hasta los años ochenta.

Es el isótopo radiactivo natural K40 el que sienta la base física de este método. El isótopo K40 tiene una baja abundancia de isótopos de 0,0119 y un coeficiente de radiación del fotón gamma de 11,6 con una energía media de 1,46 MeV. , adecuado para detección y análisis de espectros.

HARDWARE

El espectrómetro gamma de perforación de 4 canales, desarrollado por nosotros, registra los espectros de rayos gamma mediante un cristal cilíndrico de NaI (yoduro de sodio). 4 canales son: el canal PK (canal diferencial para pico K40 de 1,46 MeV. El umbral de energía es 1,40-1,52 MeV); el canal LI (canal integral izquierdo con umbral de energía => 1,30 MeV); con umbral de energía=>1.60MeV) y el canal TC (canal de conteo total, su umbral de energía es=0.2MeV). Para la construcción del espectrómetro gamma de pozo se estudiaron los siguientes puntos técnicos:

*Sensibilidad .

Debido a la baja abundancia de isótopos y al coeficiente de radiación gamma, fue necesario aumentar la sensibilidad del espectrómetro gamma del pozo aumentando la longitud del detector Nal hasta 100-150 mm. Su diámetro está limitado por el diámetro interior del pozo y no puede ser＞ 50 mm.

Figura 1. El espectrómetro gamma de pozo de 4 canales registra los espectros de rayos gamma en el pozo mediante un cristal cilíndrico de NaI (yoduro de sodio). Los 4 canales son: el canal PK (canal diferencial para pico K40 de 1,46 MeV. El umbral de energía es 1,40-1,52 MeV); el canal LI (canal integral izquierdo con umbral de energía => 1,30 MeV) y el canal RI (canal integral derecho con umbral de energía => 1,60 MeV); TC (canal de recuento total, su umbral de energía es >0,2 MeV).

*Transferencia de impulsos. Para mantener la resolución, los impulsos (desde el fotomultiplicador después del preamplificador) deben transferirse desde el fondo del pozo. unidad a través de un cable, de más de 3600 m, sin deformaciones graves en forma y amplitud. Se aceptó una transferencia de tipo tensión-corriente. La resolución para Cs137 después de una transferencia de cable de 3600 m mantuvo el mismo nivel de resolución (10) que sin el cable largo. .

* Estabilidad. El gradiente vertical de temperatura de la Tierra es de aproximadamente 1 grado centígrado por cada 33 m, por lo que a una profundidad de 3500 m la temperatura ambiental en el pozo puede llegar a 100 grados centígrados. la estabilización fiable de la s

En el pectrómetro se adoptaron las siguientes 3 medidas: el uso selectivo de cristal de NaI de alta temperatura y fotomultiplicador; la compensación del coeficiente de temperatura negativo del fotomultiplicador por el coeficiente de temperatura positivo de la fuente de alto voltaje para el fotomultiplicador y el uso de un circuito de autoestabilización; para que el isótopo Cs137 mantenga la posición del pico espectral.

Cualquier fotopico de un isótopo se agrega al continuo compton de fotopicos con mayor energía. Es la base teórica del método de extracción y el principal análisis de componentes para K, que el fondo es proporcional al RI (Fig.1).

SOFTWARE

Se desarrolló un sistema de software de interpretación de espectros de radiactividad de pozo (HRSIS) en 1995, que consta de 5 grupos de programas funcionales: el preproceso (A: PRP), la interpretación cuantitativa (B: KTU), el análisis de tendencias (C: TRD), la visualización gráfica (D: GRP) y la interpretación integrada ( E: ITR). El sexto grupo es para las AYUDAS (F: HLP). El sistema HRSIS fue escrito en PC con lenguaje C. La Fig.2 muestra las funciones de este sistema HRSIS.

Figura 2. Interfaz de usuario, que enumera las funciones del sistema de software de interpretación de espectros de radiactividad de pozo (HRSIS A: PRP el preproceso, B: KTU la interpretación cuantitativa, C: TRD el análisis de tendencias, D: GRP el sidplay gráfico y E: ITR la interpretación integrada. El último grupo F:HLP

es para los HELP.

Figura 3. Ejemplo de imágenes de registro de pozos para el pozo ZK4 del área de Lajin en la provincia de YunNan.

* A la izquierda están las 3 curvas de concentración. .

*En el medio están los 4 registros gammaespectrométricos originales: RI, LI, PK; y TC alto.

* A la derecha hay 2 curvas de análisis de tendencia para RI&LI.

Figura 4. El perfil de correlación por curvas de análisis de tendencia para RI y LI, donde los períodos de la sedimentación del lago se ve claramente.

Para la interpretación cuantitativa se utilizaron métodos de doble ventana y de tres ventanas. La Fig.3 ilustra la imagen del registro del pozo, como un ejemplo de los resultados del procesamiento por el sistema HRSIS. En esta imagen (Fig.3) se revelan 2 capas de KCl a profundidades de 274 m y 325 m por LI alto, PK alto, TC alto y Rl bajo. La Fig.4 muestra el perfil de correlación mediante curvas de análisis de tendencia para RI y LI, donde los períodos de la sedimentación del lago se ve claramente. La Fig.5 es el diagrama de dispersión de las concentraciones de Th y K, determinado por funciones del grupo B: KTU.

Figura 5, El diagrama de dispersión de las concentraciones de Th y K, determinado por funciones del grupo B: KTU.

APLICACIONES

El método de registro de pozos espectrométrico gamma se ha aplicado con éxito en 6 provincias (YunNan, HuBei.SiChuan.ShanDong, XinJing y QingHai). capas de soporte con espesor

La densidad = >0,5 my la concentración de KCl = >2 se pueden detectar de manera confiable mediante un espectrómetro gamma de pozo en MengYeJing y otros depósitos de sal. La política de “Exploración de petróleo y silvita simultáneamente” fue establecida por el Ministerio de Petróleo de la República Popular China. Siguiendo esta política Se encontró una capa de aftitalita con un espesor de 0,8 m y una concentración de KCl de hasta 16,8 en el campo petrolífero de JiangHan utilizando este registro de pozos gammaspectrométrico. En la provincia de SiChuan se detectaron capas de isquelita con un espesor de >0,2 m.

En 1991, en una nueva zona de perforación en la provincia de Yunnan, cuando se perdió todo el núcleo de perforación del primer pozo, sólo gracias al registro espectrométrico gamma se ahorró una gran cantidad de dinero al evitar la nueva perforación.

Este método puede utilizarse también para otros fines, tales como: la exploración de uranio, el estudio de estratos geológicos, la detección de los acuíferos acuíferos o de las zonas fracturadas, etc.

AGRADECIMIENTOS

Agradecemos a Mi Shuang-Jie, Li Show-Tian, ​​Zhang Ming-Lun, Chen Yun-Long, Li Shu-Yi, Chen Xian-Yao y otros, que han participado en el desarrollo. del espectrómetro gamma de pozo y el estudio del método.

REFERENCIAS

1.Zhang Yu-Jun, Wang Nai-Dong y Zhang Zhi-Min.Un paquete de software para procesamiento de datos del espectrómetro multicanal de rayos gamma aerotransportado, Computing Techniques for Geophysical and Geochemical Exploration.11, 11-21 (1989).

2.Zhang Yu-Jun.Procesamiento de imágenes digitales de datos radiométricos y magnéticos aéreos de la cuenca central de ChaiDaMu, An Overview of Exploration Geophysics in China.American Society of Exploration Geophysics, Tulsa.517-535 (1989).

Publicación original "Actas de ISEEG, 97: Simposio Internacional sobre Ingeniería y Geofísica Ambiental", 1997, 10.