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物探与化探  2024, Vol. 48 Issue (1): 210-215    DOI: 10.11720/wtyht.2024.2455
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数字化γ能谱测井探管研制
陈元庆(), 黄清波, 刘金尧, 王先贺, 黄亮, 吴伟军
核工业航测遥感中心,河北 石家庄 050011
Development of a digital γ spectral logging probe
CHEN Yuan-Qing(), HUANG Qing-Bo, LIU Jin-Yao, WANG Xian-He, HUANG Liang, WU Wei-Jun
Airborne Survey and Remote Sensing Center of Nuclear Industry,Shijiazhuang 050011,China
全文: PDF(1689 KB)   HTML
输出: BibTeX | EndNote (RIS)      
摘要 

针对铀钍混合型矿床上无法精确测量地层中铀、钍含量的问题,本文研制了一台基于溴化铈晶体的数字化γ能谱测井探管。该仪器采用直径38 mm×38 mm的溴化铈晶体,提高了铀灵敏度和在低铀、低钍含量矿层的探测效率。采用C8051单片机作为核心处理器,对溴化铈探测器原始信号进行了滤波成形处理,通过能谱采集器得到γ能谱数据。通过对γ能谱数据进行逆矩阵解谱,即可得到矿层中铀、钍的精确含量。通过RS-485总线将γ能谱数据传送至测井主机。测试结果表明:本仪器在标准铀钍混合模型上的测量准确度高,其示值误差小于6%,稳定性小于1.5%,重复性小于1%,钍系208Tl的2.62 MeV能量峰漂移不超过±0.3道,检查测井异常相对误差小于4%,可应用于铀矿勘查测井工作。

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陈元庆
黄清波
刘金尧
王先贺
黄亮
吴伟军
关键词 γ能谱测井溴化铈逆矩阵解谱    
Abstract

Given that it is difficult to accurately determine the uranium and thorium contents in the strata of uranium-thorium mixed deposits,this study developed a digital γ spectrum logging probe based on cerium tribromide (CeBr3) crystals.Using CeBr3 crystals with a diameter of 38 mm×38 mm,the logging probe improved the sensitivity to uranium and the detection efficiency of ore beds with low uranium and thorium contents.The logging probe operated as follows.First,the original signals from the CeBr3 detector were filtered and shaped using the C8051 single-chip microcomputer as the core processor.Then,the γ spectrum data were obtained using the energy spectrum collector.After the spectrum unfolding based on the inverse matrix is performed for the γ spectrum data,precise uranium and thorium contents in the ore beds were obtained.Finally,the γ spectrum data were transmitted to the host computer for logging through the RS-485 bus.The results show that the logging probe had high measurement accuracy in the standard uranium-thorium mixed model,with indication errors of less than 6%,stability of less than 1.5%,and repeatability of less than 1%.Moreover,the 2.62 MeV energy peak drift of thorium 208Tl did not exceed ±0.3 channels,and the relative errors of log anomalies were less than 4%.Therefore,the digital γ spectrum logging probe proposed in this study is applicable to the exploration and logging of uranium deposits.

Key wordsγ spectral log    cerium bromide    spectrum unfolding based on the inverse matrix
收稿日期: 2022-09-15      修回日期: 2023-04-06      出版日期: 2024-02-20
ZTFLH:  P631  
基金资助:中核集团集中研发“新型关键勘查技术装备研制”(物SD03-01)
作者简介: 陈元庆(1982-),男,大学本科,2004年毕业于电子科技大学,主要从事核仪器研制工作。Email:wowplayer@126.com
引用本文:   
陈元庆, 黄清波, 刘金尧, 王先贺, 黄亮, 吴伟军. 数字化γ能谱测井探管研制[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 210-215.
CHEN Yuan-Qing, HUANG Qing-Bo, LIU Jin-Yao, WANG Xian-He, HUANG Liang, WU Wei-Jun. Development of a digital γ spectral logging probe. Geophysical and Geochemical Exploration, 2024, 48(1): 210-215.
链接本文:  
https://www.wutanyuhuatan.com/CN/10.11720/wtyht.2024.2455      或      https://www.wutanyuhuatan.com/CN/Y2024/V48/I1/210
晶体
材料
光产额
/(光子/
keV)
衰减时间
/ns
密度/(g·
cm-3)
分辨率%
/@662keV
温度影
响系数
/(%·oC-1)
碘化钠 38 250 3.67 7~8 -0.3
溴化镧 63 35 5.29 3.5~4.5 0
锗酸铋 8~10 300 7.13 10~15 -1.2
溴化铈 68 16.8 5.1 4.5~6 0
Table 1  常见晶体材料参数
Fig.1  能谱采集电路框
Fig.2  γ能谱测井仪器实物
Fig.3  稳谱算法流程
钾窗计数 铀窗计数 钍窗计数 总计数
9组平均值 34846.33 94479.56 16790.11 2681818.33
相对标准偏差/% 0.55 0.60 0.77 0.29
最大偏差/% 1.09 1.02 1.37 0.46
Table 2  仪器稳定性测试
钾窗计数
率/s-1
铀窗计数
率/s-1
钍窗计数
率/s-1
总计数率/
s-1
10组平均值 206.57 604.39 26.01 15850.82
均方差 0.66 1.31 0.20 31.56
重复性 0.32% 0.22% 0.76% 0.20%
Table 3  仪器重复性测试
序号 温度/℃ 光电倍增管高压/V 208Tl峰位/道
1 -5.2 528.6 429.8
2 0.2 529.6 429.9
3 5.0 529.7 429.7
4 10.3 530.1 429.8
5 14.5 530.1 429.9
6 20.6 531.1 429.9
7 26.0 532.1 430.1
8 30.8 534.2 430.0
9 35.0 536.1 430.1
10 41.1 539.6 430.1
11 45.2 543.9 430.0
12 50.5 550.0 430.0
13 54.6 557.6 430.1
14 60.4 570.6 430.0
15 64.8 587.0 430.1
16 70.4 617.4 430.1
17 74.5 638.6 430.0
18 80.1 662.4 430.1
Table 4  仪器稳谱效果测试
模型 钾窗
计数
铀窗
计数
钍窗
计数
总计数 测量时间/s
F-0-I 0.60 1.20 0.11 33.03 1
KF-6-I 4.34 5.60 0.17 108.64 1
UF-0.2-I 193.67 581.01 7.55 15712.50 1
ThF-0.3-I 90.78 213.20 81.25 8835.31 1
UThF-0.01-0.03-I 18.65 48.50 9.40 1594.65 1
UThF-0.2-0.07-I 207.81 604.34 26.65 17222.86 1
UThF-0.07-0.2-I 115.65 314.02 55.12 10465.10 1
Table 5  模型体源测量数据记录
模型体源 核素 标称值/
(10-6g·g-1)
测量值/
(10-6g·g-1)
示值误
差/%
UThF-0.01-0.03-I 99 98.54 -0.46
322 337.40 4.78
UThF-0.2-0.07-I 2050 2168.70 5.79
712 741.79 4.18
UThF-0.07-0.2-I 693 717.08 3.47
1969 1968.61 -0.02
Table 6  示值误差测试
Fig.4  钻孔BC1002测井曲线
a—FD-3019总计数测井曲线;b—数字化γ能谱测井探管U窗测井曲线
井孔编号 起始深度/m 结束深度/m 厚度/m 平米铀量/(kg·m-2) 相对误差/%
FD-3019 数字化γ能谱测井探管
BC1002 95.05 102.05 7.0 0.01329 0.01283 -3.5
BC4802 90.65 92.35 1.7 1.4934 1.4635 -2.0
WTZK491-157 89.55 97.85 8.3 2.0665 2.0356 -1.5
Table 7  分层解释结果
[1] 杨玉勤, 张翔, 石连成, 等. 砂岩型铀矿航磁微弱异常提取方法[J]. 物探与化探, 2021, 45(1):29-36.
[1] Yang Y Q, Zhang X, Shi L C, et al. A study of the method of extracting aeromagnetic weak anomalies from sandstone-type uranium deposits[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2021, 45(1):29-36.
[2] 杨再超. 自然伽马能谱测井应用研究[J]. 电脑知识与技术, 2016, 12(14):234-235.
[2] Yang Z C. Study on application of natural gamma-ray spectrometry logging[J]. Computer Knowledge and Technology, 2016, 12(14):234-235.
[3] 张金带, 李子颖, 蔡煜琦, 等. 全国铀矿资源潜力评价工作进展与主要成果[J]. 铀矿地质, 2012, 28(6):321-326.
[3] Zhang J D, Li Z Y, Cai Y Q, et al. The main advance and achievements in the potential evaluation of uranium resource in China[J]. Uranium Geology, 2012, 28(6):321-326.
[4] 陈凯, 阳正勇, 周荣辉, 等. 阿尔布拉格地区地面伽马能谱特征及与铀成矿关系分析研究[J]. 物探与化探, 2018, 42(4):703-707.
[4] Chen K, Yang Z Y, Zhou R H, et al. The ground gamma energy spectrum in Aerbulage area and its relationship with uranium mineralization[J]. Geophysical and Geochemical Exploration, 2018, 42(4):703-707.
[5] 汤彬. 核辐射测量原理[M]. 哈尔滨: 哈尔滨工程大学出版社, 2011.
[5] Tang B. Principle of nuclear radiation measurement[M]. Harbin: Harbin Engineering University Press, 2011.
[6] 甘霖. LaBr3探测器本底扣除方法研究及软件设计[D]. 成都: 成都理工大学, 2015.
[6] Gan L. Background deduction method research and software design in LaBr3γ energy spectrum[D]. Chengdu: Chengdu University of Technology, 2015.
[7] 周倩倩, 侯越云, 梁珺成, 等. 一种新型溴化铈闪烁体探测器性能研究[J]. 原子能科学技术, 2018, 52(2):371-377.
doi: 10.7538/yzk.2017.youxian.0241
[7] Zhou Q Q, Hou Y Y, Liang J C, et al. Study on performance of a novel CeBr3 scintillator detector[J]. Atomic Energy Science and Technology, 2018, 52(2):371-377.
[8] 李传伟, 廖琪梅, 李安宗, 等. 自然伽马能谱解谱方法研究[J]. 核电子学与探测技术, 2008, 28(4):796-800.
[8] Li C W, Liao Q M, Li A Z, et al. Study on the methods of spectrum skipping for spectrum gamma logging[J]. Nuclear Electronics & Detection Technology, 2008, 28(4):796-800.
[9] 国防科技工业1313二级计量站. JJG(军工)27-2012 γ测井仪检定规程[S].
[9] National Defense Technology Industry 1313 Secondary Measurement Station. JJG (Military Industry) 27-2012 γ Verification Regulation for Logging Tools[S].
[1] 张婧, 汪勇, 赵慧言, 衡德, 黄君, 张晓丹, 王文文, 贺燕冰. 基于全局自适应MCMC算法的裂缝型储层缝隙流体因子叠前地震反演[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 105-112.
[2] 安国强, 鲁宝亮, 高新宇, 朱武, 李柏森. 边缘特征和深度加权约束的重力三维相关成像反演[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 113-124.
[3] 张奎涛, 廖家荣, 顾汉明, 孙瑛莹, 陈怿旸, 王凯. 基于伪解析法的TTI介质纯qP波地震波场正演模拟[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 125-133.
[4] 周军, 边会媛, 陈文安, 张迪, 刘国良, 王飞. 牛东地区砂砾岩储层测井层内非均质性评价[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 142-150.
[5] 郝社锋, 田少兵, 梅荣, 彭荣华, 李兆令. 高干扰矿集区大地电磁噪声抑制技术探索[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 162-174.
[6] 付兴, 谭捍东, 董岩, 汪茂. 基于监督下降法的大地电磁二维反演及应用研究[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 175-184.
[7] 余永鹏, 张广兵, 黄自军, 闫建波, 王嘉文, 杨彦成, 毛兴军. 多源测井数据预测煤层工业组分和发热量模型研究[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 185-193.
[8] 秦长春, 王国顺, 李婧. 主动源面波采集装置改进及在地铁施工勘察中的应用[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 264-271.
[9] 黄瑶. 基于三维电阻率法的水电工程隧道地质条件探查[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 281-286.
[10] 董健, 李肖鹏, 付超, 党智财, 赵晓博, 曾庆斌, 胡雪平, 王金辉. 高精度重磁方法寻找隐伏矽卡岩型铁矿[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 31-39.
[11] 喻忠鸿, 严玲琴, 张占雄, 李鹏, 李凤廷, 付佳. 东昆仑地区打柴沟金矿地球物理特征及深部找矿预测[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 40-47.
[12] 刘中戎, 胡悦, 范志伟, 贺鸿冰, 周道卿, 郭志宏, 曹宝宝, 魏岩岩. 羌塘盆地白云湖凹陷航空重磁异常特征及其油气勘探意义[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 48-57.
[13] 张一, 刘鹏磊, 王玉敏, 张朋朋, 张超, 张宁. 综合物探技术在济南北部地热勘查中的应用[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 58-66.
[14] 孔繁祥, 谭捍东, 刘建勋. 海洋可控源电磁法与地震全波形二维联合反演研究[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 67-76.
[15] 牛丽萍, 胡华锋, 周单, 郑晓东, 耿建华. 基于精确Zoeppritz方程的贝叶斯叠前地震随机反演[J]. 物探与化探, 2024, 48(1): 77-87.
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