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, República Popular China）

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 gammaespectrométrico. Hasta los años ochenta, se desarrollaron 5 tipos de espectrómetros 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 interpretación integrada.

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

od, software de registro de pozos espectrométrico gamma.

MÉTODO

Según las estadísticas, más del 50% de la reserva mundial total de silvinita se descubrió en perforaciones.Para la revelación de silvinita y Para diferenciarlo de las rocas arcillosas que contienen torio y uranio se estudió el método de registro de pozos gammaespectrométrico y el espectrómetro gamma de pozo fue desarrollado desde 1963 y actualizado 5 veces hasta los años ochenta.

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

HARDWARE

El espectrómetro gamma de pozo de 4 canales, desarrollado por nosotros, registra los espectros de rayos gamma mediante un cristal cilíndrico de NaI (yoduro de sodio). Los 4 canales son: el canal PK (canal diferencial para K40 pico 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); el canal RI (canal integral derecho con umbral de energía => 1,60 MeV) y el canal TC (recuento total). canal, su umbral de energía es = 0,2 MeV). Para la construcción del espectrómetro gamma de pozo se estudiaron los siguientes puntos técnicos:

*Sensibilidad.Debido a la baja abundancia de isótopos y el coeficiente de radiación gamma, fue necesario Aumente la sensibilidad del espectrómetro gamma de pozo aumentando la longitud del detector Nal hasta 100-150 mm.

El diámetro está limitado por el diámetro interior del orificio y no puede ser >50 mm.

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

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

* Estabilidad. El gradiente de temperatura vertical 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 alcanzar los 100 grados centígrados. Para la estabilización confiable del espectrómetro se adoptaron las siguientes 3 medidas: el uso selectivo de cristal de NaI de alta temperatura y fotomultiplicador; fotomultiplicador por el coeficiente de temperatura positivo de la fuente de alto voltaje para el fotomultiplicador;

el uso de un circuito de autoestabilización para el isótopo Cs137 para mantener la posición del pico espectral.

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

SOFTWARE

Un sistema de software de interpretación de espectros de radioactividad de pozo (HRSIS) fue desarrollado en 1995 y 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. El ejemplo de imágenes de registro de pozos para el pozo ZK4 del área de Lajin en la provincia de YunNan.

Figura 3. p>

*A la izquierda están las 3 curvas de concentración.

*En el medio están los 4 registros gammaespectrométricos originales:RI,LI, PK&TC .Las 2 capas de isquelita enriquecidas a profundidades de 274 m y 325 m se revelan por un RI bajo, un LI alto, un PK alto y un TC alto.

* En la plataforma

Pero existen 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 se ven claramente los períodos de sedimentación del lago.

Para 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 mediante el sistema HRSIS. En esta imagen (Fig. 3) 2 capas de KCl a profundidades de 274 m y 325 m se revelan 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 sedimentación del lago se ven claramente. La Fig.5 es el diagrama de dispersión de Th y concentraciones de K, determinadas por funciones del grupo B:KTU.

Figura 5, Diagrama de dispersión de las concentraciones de Th y K, determinadas por funciones del grupo B:KTU.

APLICACIONES

El método de registro de pozos gammaspectrométrico se ha aplicado con éxito en 6 provincias (YunNan, HuBei.SiChuan.ShanDong, XinJing y QingHai) en capas que contienen silvinita con un espesor =>0,5 my una concentración de KCl =>2. El % se puede detectar de manera confiable mediante un espectrómetro gamma de pozo en MengYeJing y otros depósitos de sal. La política de "Exploración simultánea de petróleo y silvita" fue realizada por el Ministerio de Petróleo de la República Popular China. Siguiendo esta política, se formó una capa de aftitalita con un espesor de 0,8 m y KCl. Se encontró una concentración de hasta el 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.

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

Este método se puede utilizar también para otros fines, como por ejemplo: la exploración de uranio, el estudio de estratos geológicos, la detección de acuíferos acuíferos o de 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 el 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 radiometría aerotransportada y datos magnéticos de la cuenca central de ChaiDaMu, An Overview of Exploration Geophysics in China American Society of Exploration Geophysics, Tulsa.517-535 (1989).

Publicación original "Proceedings of ISEEG,97: International Symposium on Engineering". y Geofísica Ambiental》, 1997,10.