Нейтрондық әдістердің нәтижелерінің ұңғымаға әсері

Презентация қосу

Кафедра Геофизики

Пән:
Уран кен орындарын ұңғымаларды геофизикалық зерттеу

Дәріс 6
Уран кен орындарының ұңғымаларын зерттеудің
радиоактивті әдістері

Аға оқытушы :
Асирбек Н.

АЛМАТЫ 2022
Радиоактивтілік-тұрақсыз атом ядроларының өздігінен (өздігінен) басқа
элементтердің неғұрлым тұрақты ядроларына айналу қабілеті альфа-бета-гамма сәулелер
және элементар бөлшектер (электрондар, нейтрондар, протондар, Позитрондар және
нуклондар). Табиғи жағдайдағы атом ядроларының радиоактивтілігі табиғи
радиоактивтілік деп аталды, ал атом ядроларының элементар бөлшектермен (электрондар,
протондар, нейтрондар, γ-бөлшектер және т.б.) бомбаланғанда радиоактивті ыдырауы
жасанды радиоактивтілік деп аталды. Алайда, бұл атаулар тек радиоактивті изотопты алу
тәсілін көрсетеді, ал екі жағдайда да радиоактивтілік атом ядроларының бір күйден екінші
күйге, неғұрлым тұрақты, басқа физикалық және химиялық қасиеттерге ауысу
қасиеттерімен анықталады. Химиялық элементтің бір изотопын екіншісіне айналдыру
процесі атом ядросының ішкі күйіне байланысты Радиоактивті ыдырау деп аталады,
сондықтан Радиоактивті ыдырау жылдамдығына температура мен қысым, электр және
магнит өрісі, берілген радиоактивті элементтің химиялық қосылысының түрі және оның
агрегаттық күйі әсер етпейді.
Ұңғыманың бойындағы γ-кванттар көзімен тау жыныстарын сәулелендіру кезінде
пайда болатын шашыраңқы γ-сәулелену өрістерінің сипаттамаларын өлшеу гамма-гамма-
каротаж (ГГК) деп аталады. ГГК әдісінде екі негізгі модификация бар: ол тығыздылық
және селективтілік.
Нейтронды каротаж кезінде тау жыныстарының нейтрон көзімен сәулеленуі кезінде
пайда болатын нейтрондық және γ-сәулеленудің сипаттамалары зерттеледі. Ұңғымаларды
зерттеудің стационарлық және импульстік нейтрондық әдістері бар.
Стационарлық әдістердің қатарына мыналар жатады:
- нейтронды гамма-каротаж (НГК);
-нейтрон-жылу (ННҚ-Т) және жылу үсті (ННҚ-Н) нейтрондар бойынша нейтронды
каротаж
Нейтрондық әдістердің нәтижелерінің ұңғымаға әсері.
Жуу сұйықтығымен толтырылған ұңғыманың нейтрондық әдістердің көрсеткіштеріне
әсері зондтың әсер ету радиусындағы ортаның сутегі құрамының артуына байланысты.
Бұл қисық пен НК деректерінің дифференциациясының төмендеуіне, сондай-ақ әртүрлі
таужыныстарға қарсы көрсеткіштердің салыстырмалы айырмашылығына әкеледі.
Ұңғыманың НК нәтижелеріне әсері оның диаметрінің ұлғаюымен және ортаның
кеуектілігінің (сутегі құрамының) төмендеуімен артады. Кавернаның болуымен
байланысты ұңғыма диаметрінің ұлғаюы нейтрондық каротаж көрсеткіштерінің деңгейін
күрт төмендетеді (қисықтардың солға жылжуы байқалады). Егер кавернаның диаметрі 40-
45 см-ге жетсе, онда оның одан әрі ұлғаюы іс жүзінде бұл өлшемдерге әсер етпейді. НК
көрсеткіштеріне құрылғыны ұңғыма қабырғасынан бөлетін жуу сұйықтығы мен саз
қабығының қалыңдығы айтарлықтай әсер етеді. Саз қабығының болуы және оның
ұңғыманың қалыңдығының біркелкі өзгеруі НК нәтижелерін бұрмалайды. Бұл әсіресе
кеуекті емес таужыныстарға тән. Тау жыныстардың кеуектілігінің жоғарылауымен
аспапты ұңғыманың қабырғасынан оның осіне жылжыту кезінде НК көрсеткіштерінің
айырмашылығы азаяды.
Импульсті нейтронды каротаж
Импульстік нейтрондық каротаждың мәні 10-нан 500 Гц-ке дейінгі импульстік режимде жұмыс істейтін нейтрон
генераторы шығаратын стационарлық емес нейтрондық өрістер мен γ-өрістерді зерттеу болып табылады.
Импульстік режимнің мәні ұңғымамен ашылған қабаттарды белгілі бір уақыт өткеннен кейін бір-бірінен кейін т д
болатын нейтрондық импульстармен сәулелендіру болып табылады

Импульстік нейтрон-нейтрондық каротаж (ИННК).
ИННК стационарлық емес нейтрондық өрістердің сипаттамаларын өлшеуге негізделген. Бұл әдіспен жылу
нейтрондарының тығыздық диаграммалары нысана мен индикатор арасындағы Lз арақашықтығы өзгермеген кезде
және tз -ның бірнеше тұрақты кідірістерінде ∆t көрсетеді.

Импульстік нейтронды гамма-каротаж (ИНГК).
Нейтрондардың импульстік көзі бар ИНГК кезінде ұңғыманың қимасы бойынша γ-сәулелену қарқындылығының
және НГК жылу нейтрондарының радиациялық түсуінің өзгеруі нысана мен индикатор арасындағы өзгермейтін Lз
қашықтықтағы tз тұрақты кідірістерінде тіркеледі.

Импульстік нейтрондық әдістерді қолдану.
Мұнай-газ ұңғымаларын зерттеу іс жүзінде қазіргі уақытта ұзындығы 35-40 см зондтар қолданылады.сазды
ерітінді фильтратының ену аймағының болуы ұңғыманың диаметрінің ұлғаюына тең. Өткізгіш қабаттарда ерітінді
сүзгісінің ену тереңдігі әдетте зерттеу радиусынан асады және ұңғыманы бекіткеннен кейінгі бірінші кезеңде ИНК
көрсеткіштері негізінен тек ену аймағының әсерінен болады
Басқа радиоактивті әдістер
Гамма-сәулеленудің немесе нейтрондық сәулеленудің интегралдық қарқындылығын
тіркеуге негізделген ұңғымалардың радиометриясының негізгі әдістерінен басқа олардың
спектрлік модификациялары - табиғи, нейтрондық және шашыраңқы γ-сәулеленудің
спектрометриясы қолданылады.
Таңбаланған атомдар (ММА) Метод меченых атомов әдісі радиоактивті изотоптарды
ұңғымаға айдалатын сұйықтыққа енгізуге, содан кейін тау жыныстарының қабаттарында
жасанды түрде жасалған Радиоактивтілікті өлшеуге негізделген.
НК стационарлық әдістерінің ішінде спектрометриялық нейтронды гамма-каротаж
(НГК-С) және индукциялық белсенділік әдісі (МНА) метод наведенной активности
қолданылады. Жоғарыда аталған импульстік нейтрондық әдістерден басқа, ұңғымалық
зерттеулерде серпімді емес нейтрондық шашыраудың импульстік нейтрондық гамма-
каротажы (ИНГКМР), индукциялық белсенділіктің ИНГК, жылу нейтрондарының
резонанстық сіңуінің импульстік нейтрондық каротажы (ИННКП-Т) импульсный
нейтроннейтронный каротаж резонансного поглощения тепловых нейтронов қолданылады.
По характеру получаемой по данным гамма-каротажа информации - это способ изучения состава и свойств горных пород и
руд в условиях естественного залегания, основанный на измерении характеристик полей гамма-излучения естественных
радиоактивных элементов по стволу скважины. К естественным радионуклидам, являющимися источниками гамма-
излучения, относятся радионуклиды уранового, ториевого рядов и радиоизотоп калия - калий-40.

Гамма-каротаж
Гамма-каротаж сапасын бағалау
Гамма-каротаж сапасын бағалау бақылау каротажының нәтижелері бойынша жүргізіледі, ол
жұмысқа тартылған аспаптардың әрбір кешені айына кемінде 2 ұңғыма көлемінде
орындалуы тиіс. Ол өндірістік және бақылау тексеру ұңғымаларында (КПС) контрол-
поверочных скважинах орындалуы мүмкін. КПС мен өндірістік ұңғымаларда орындалған
бақылау каротажының көлемін бөлуде қандай да бір шектеулер енгізілмейді. КПС-да
бақылау гамма-каротажын жүргізу кезінде оны басқа оператор, ал оны өндірістік
ұңғымаларда жүргізу кезінде - аппаратураның басқа жиынтығымен орындауы тиіс.Егер
учаскеде КНД-м әдісімен уранды тікелей анықтау бойынша зерттеулер жүргізілсе, онда
оның гамма-каналының деректері негізгі гамма-каротажды бақылау үшін міндетті түрде
пайдаланылады.
Дала материалдарының сапасын бағалау
Гамма-каротаж нәтижелері жер қойнауындағы уран қорларын есептеуге де, оны жер
қойнауынан алу технологиясына да қатысты кейінгі шешімдер қабылдауға тікелей әсер
ететін кен денелерінің параметрлері (тереңдігі, қуаты, орташа құрамы) туралы мәліметтер
негізделетін бастапқы деректер болып табылады. Сондықтан дала материалдарының
сапасын, олардың сенімділігі мен сенімділік дәрежесін бағалауға ерекше назар аудару
керек. Зерттеуге қойылатын міндеттерді шешу үшін пайдалануға болмайтын каротаж
деректері, өңдеу кезінде жойылмайтын рұқсат етілген кедергілерден асатын қателіктер бар
«ақаулық» брак қатысты далалық өлшеулер жүргізу барысында анықталады және оларды
тудыратын себептер жойылады.«Ақаулық", "қанағаттанарлық" екі балдық жүйесі бойынша
гамма - каротаж нәтижелерінің сапасын бақылаудың бірінші кезеңін каротаж
станциясының операторы жүзеге асырады. Ол басшылыққа алатын критерийлер:каротажға
дейін "және" кейін "бақылау (жұмыс) көзіндегі өлшеу бойынша аспаптың жұмыс
қабілеттілігін және оның жұмыс тұрақтылығын бақылау нәтижелері; каротаж процесінде
"каротажға жол берілмейді", "жұмыстарды авариялық аяқтау"хабарламаларының болмауы
анықтайды.
Сондықтан, егер каротаж станциясының операторы ұңғыманың каротажы аяқталды
деген қорытынды жасаса, бұл автоматты түрде гамма-каротаждың сапасын
"қанағаттанарлық"деп бағалайтынын білдіреді. Барлық басқа жағдайларда, ол штаттан тыс
жағдайды тудыратын себепті табуға, оны жоюға, ал егер ол сәтсіз болса, басқа каротаж
станциясын шақыруға міндетті.
Бастапқы каротаж деректерінің сапасын бағалаудың екінші деңгейін ҰГЗ учаскесінің
инженер-геофизигі оларды каротаж станциясының операторынан қабылдау және каротаж
станциясы базаға оралғаннан кейін бірден қарау кезінде жүзеге асырады. Міндеті -
каротаж станциясының операторы берген каротаж нәтижелерінің сапасын бағалауды
"қанағаттанарлық"деп растау.
Егер жұмыс сапасын бағалаудың екінші кезеңінде күмән туындаса, - түпкілікті
шешімді ҰГЗ учаскесінің бастығы қабылдайды.
ГАММА-КАРОТАЖ ДЕРЕКТЕРІН САНДЫҚ ТҮСІНДІРУ
КОЛИЧЕСТВЕННАЯ ИНТЕРПРЕТАЦИЯ ДАННЫХ ГАММА-КАРОТАЖА
Гамма-каротаж деректерін сандық түсіндірудің мақсаты мен міндеті-кенді аралықтардың қуатын және
уранның массалық үлесін анықтау. Сандық түсіндірудің екі әдісі бар:
интегралды - графикалық әдістерді қолдануға негізделген. Оны "қолмен" түсіндіру
әдісі деп атайды. Ол кен денелерінің қуатын және уран (радий) концентрациясының
орташа мәнін жалпы кен аралығы бойынша анықтауға мүмкіндік береді.
дифференциалды-компьютердің есептеулерін қолдануға негізделген. Уран (радий)
концентрациясын 10 см кванттау қадамына тең жеке элементар интервалмен анықтауға
мүмкіндік береді.
Түсіндірудің дифференциалды тәсілі жоғары өнімділік пен технологиялық
қабілеттіліктің арқасында қазіргі уақытта оның кейбір кемшіліктеріне қарамастан барлық
жерде қолданылады.
Интерпретацияның физика-математикалық алгоритмі графикалық әдіске қатысты ең
дұрыс жасалады. Сондықтан ол дифференциалды интерпретация бағдарламаларын сынау
кезінде қолданылатын негізгі әдіс болып саналады.
Әдіске қарамастан сандық интерпретация осы параметрлердің каротаж кезінде тіркелген гамма-
белсенділік қарқындылығының мәндерімен байланысына негізделген. Бұл ретте өлшеу нәтижелеріне
барлық қажетті түзетулер енгізілуі тиіс, олар екі түрге бөлінеді: техногендік сипатқа ие және табиғи
сипатқа ие.
Бірінші типке жатады:
гамма-сәулеленуді жуу сұйықтығымен сіңіруге түзету. Бұл түзетудің мөлшері ұңғымалардың
дизайнына (диаметріне), ұңғыманы толтыратын бұрғылау ерітіндісінің тығыздығына байланысты және
әр ұңғыма үшін кавернометрия деректері бойынша жеке анықталады (есептеледі).
гамма-сәулеленуді корпустық құбырлармен сіңіруге түзету. Оның мөлшері корпустың
қалыңдығы мен материалына байланысты және арнайы жасалған кестеге сәйкес анықталады.
Табиғи бар түзетулерге, яғни рудалық горизонттар құрылымының биологиялық және
радиологиялық ерекшеліктеріне байланысты түзетулер жатады :
уран мен радий арасындағы радиоактивті тепе-теңдіктің бұзылуына түзету;
радий мен радон арасындағы радиоактивті тепе-теңдіктің бұзылуына түзету;
ылғалдылықты түзету;
кендерде торий мен калийдің болуына түзету.
Табиғи бар барлық түзетулер кен орындарын егжей-тегжейлі барлау сатысында орындалатын
гамма-каротаж жұмыстарының барлық кешенінің ажырамас бөлігі болып табылатын арнайы
жұмыстардың нәтижелері бойынша айқындалады.
Қайта есептеу коэффициенті(Пересчетный коэффициент)
Гамма-каротаж деректерін түсіндіру кезінде екі Нормативтік шарт
қабылданады:уранның массалық үлесі ұңғыма осі бойымен ғана өзгереді;өлшеу құрғақ,
орнатылмаған ұңғыма жағдайында жүзеге асырылады.
Гамма-каротаж кезінде өлшенетін экспозициялық доза қуаты (МЭД), мкР/сағ және
пайызбен көрсетілген кендердегі уран концентрациясы арасындағы сандық қатынастарды
белгілейтін осы шарттар үшін пропорционалдылық коэффициенті қайта есептеу
коэффициенті деп аталады және К0 деп белгіленеді.
Коэффициент өзінің ыдырау өнімдерімен тепе-теңдікте уранның бірлік массалық
үлесі бар біртекті шексіз ортаның ішінде өлшенген кезде нүктелік радий көзінің (мкР/сағ)
экспозициялық дозасының қуат бірліктеріндегі санау жылдамдығына сандық түрде тең.
Қайта есептеу коэффициенті (Ко) монокристалды ауыстырғаннан кейін жұмысқа
жаңадан енгізілетін әрбір ұңғыма аспабы үшін анықталады және жылына кемінде бір рет
бақыланады.
Бұл жабдықты метрологиялық қамтамасыз етудің негізгі технологиялық операциялары
градуирлеу, тексеру және метрологиялық аттестаттау болып табылады.
Градуирлеу (эталондау) - гамма-каротаж радиометрлерінің гра-дуациялық сипаттамасын
түрлендірудің жеке статистикалық функциясын құру процесі градуирлеу нәтижесінде шығыс
сигналының көрсеткіштері мен кіріс сигналының өлшенетін ақпараттық параметрі арасындағы
байланыс алынады.
Тексеру-каротаж радиометрлерінің нақты қателіктерін нормативтік сипаттамалармен салыстыру
арқылы оның пайдалануға жарамдылығын бағалау мақсатында жүргізілетін өлшеу құралдарының
қателігін анықтау процесі. Тексеру барлық өлшеу құралдары үшін оларды өндірістен және жөндеуден
шығару кезінде, сондай-ақ белгілі бір тексеру аралықтары арқылы пайдалану және сақтау процесінде
міндетті болып табылады.
Метрологиялық аттестаттау-мемлекеттік қабылдау сынақтарынан өтпеген өлшеу
құралдарының нақты метрологиялық сипаттамаларын анықтауға бағытталған өлшеу құралдарын
зерттеу. Метрологиялық аттестаттауға бір данада немесе бір реттік шағын топтамада шығарылатын,
сондай-ақ жұмыс аппаратурасы қатарынан үлгілі ретінде аттестатталатын өлшеу құралдары жатады.
Метрологиялық қамтамасыз етудің негізгі міндеті - ҚР уран өндіру саласында өлшем бірлігіне
қол жеткізу.
По характеру получаемой по данным гамма-каротажа информации - это способ изучения состава и свойств горных пород и
руд в условиях естественного залегания, основанный на измерении характеристик полей гамма-излучения естественных
радиоактивных элементов по стволу скважины. К естественным радионуклидам, являющимися источниками гамма-
излучения, относятся радионуклиды уранового, ториевого рядов и радиоизотоп калия - калий-40.

Каротаж нейтронного деления-Метод
КНД-М
Нейтронды каротажды бөлу әдісі
КНД-М әдісі уран кендерін импульстік нейтрондық генератордан жылдам
нейтрондар ағынымен сәулелендіру кезінде пайда болатын уран ядроларының бөлінуінің
лездік нейтрондарын тіркеуге негізделген. Уран-238 ядролары энергиясы 1,4 МэВ-тан асатын
жылдам нейтрондармен бөліседі. Уран-235 ядроларының бөлінуі негізінен 14 МэВ энергиясы
бар генератордың жылдам нейтрондары баяулаған кезде кенде пайда болатын жылу
нейтрондарын тудырады. Тории-232 нуклиді энергиясы 1,3 МэВ-тан асатын нейтрондармен
бөлінеді. Уран мен торийдің лездік бөліну нейтрондары орташа есеппен 2 МэВ энергияға ие
және аз айырмашылықтарх энергетикалық спектрлер.
Инжектерлеуден кейін жылдам нейтрондарды зерттелетін ортаға енгізгеннен кейін
олардың баяулауы және термализациясы жүреді. Уран кендері нейтрондарды әлсіз сіңіретін
модераторларға жататындықтан, толық термализациялануға сәйкес уақыт өткеннен кейін
ортада тек жылу нейтрондары болады , бұл лездік нейтрондардың шығарылуымен уран-235
ядроларының бөлінуін тудырады. Термиялық нейтрон өрісіне қарсы МИД оқшаулау үшін
жылу нейтрондарының әдеттен тыс жоғары сіңуіне ие кадмиймен қорғалған баяу нейтронды
детекторлар қолданылады.
МИД өрісінің физика-математикалық талдауы уран-235 бөлінуінің лездік нейтрондары барлық
әсерді тудыратынын көрсетеді.
Уран құрамын анықтау уран - 235 және 238 изотоптары арасындағы табиғи /тұрақты қатынасқа
негізделген.
1. Сенімді каротаж материалдарын алу үшін аппаратураның уақыт бойынша тұрақтылығын
жүйелі түрде бақылау және КНД-М бойынша алынған нәтижелерді өзекті геологиялық
сынау деректерімен салыстыру қажет.
2. Аппаратура жұмысының тұрақтылығы каротажға дейінгі және кейінгі сезімталдықты
тексеру нәтижелері бойынша бағаланады.
3. Кездейсоқ қателіктер деңгейі негізгі және қайталама каротаждар бойынша
метропроцентті салыстыру арқылы немесе бақылау-тексеру ұңғымасының (КПС)
каротаж деректері бойынша (немесе кен денелерінің үлгілерінде өлшеу арқылы)
анықталады. Қайталама немесе бақылау өлшеулері айына кемінде бір рет жүргізіледі.
Есепті кезеңдегі олардың жалпы көлемі 20-дан кем болмауы тиіс. КСП-дағы (немесе
модельдердегі) жекелеген өлшеулердің нәтижелері паспорттық мәндерден 10 артық
ерекшеленбеуі тиіс. Қайталама өлшеулер бойынша есептелген орташа квадраттық
қателік > 20 кезінде де 10 аспауы керек.
4. Уран құрамын өлшеу қателігі аппараттық қателіктерден, сигналдарды өлшеу
қателіктерінен және ұңғыманың диаметрін анықтаудағы дәлсіздіктерден тұрады.
5. Арна бойынша әрбір кен аралығындағы өлшеу статистикалық қателігі 5-тен кем болуы
тиіс.
6. КНД-М деректері бойынша Кен интервалдарының параметрлері кен интервалы
бойынша кемінде 75 шығатын өзекті геологиялық сынау деректерімен бақылануы тиіс.
Салыстыруға кемінде 20-дан кен аралығы қатысуы тиіс.
НГ мен жұмыс істеу кезінде келесі факторлар радиациялық қауіп төндіреді:
- жылдам нейтрондар ағыны;
- қоршаған ортадағы жылу нейтрондарының ағыны;
- нейтронды генератордағы зарядталған бөлшектердің тежелуіндегі рентген сәулелері;
- қоршаған ортаның нейтрондарымен және генератордың құрылымдық материалдарымен
сәулелену кезінде пайда болатын қайталама гамма-сәулелену және индукциялық
белсенділік;
- тритийдің қоршаған ортаға бөлінуі.
Қызмет көрсетушілер үшін ең үлкен қауіп-жылдам нейтрондар ағыны. Тығыздығы 20
нейтр/с болатын нейтрон ағынымен сәулелену аптасына 36 сағат ішінде жылына құрылады.
Кен үлгілерінде дала жағдайында жұмыс істеген кезде жұмыс алаңында қоршау болуы тиіс.
Қоршаудың сыртқы жағында гамма-сәулеленудің сіңірілген дозасының қуаты ұңғымаға 2 м-
ден астам тереңдікке түсірілген НГ қосылған кезде бір мбэр/сағ аспауы тиіс, қосымша қорғау
шаралары талап етілмейді.
КНД-М каротажын жүргізген кезде кендердің жоғары сутегі мөлшері жағдайында
кендердің тығыздығы мен ылғалдылығының әсеріне түзетулер геологиялық деректер
бойынша енгізілуі немесе геофизикалық әдістерді қолдана отырып, табиғи шөгінділердегі
тығыздық пен ылғалдылықты анықтау қажет.
Көмір қабатының шатырына кендеудің шектелуі осы шамалардың 10%-дан асатын үлкен
вариацияларына байланысты КНД-М нәтижелерін интерпретациялау кезінде тығыздық пен
ылғалдылықтың орташа мәндерін пайдалану мүмкіндігін жоққа шығарады. Бұл жағдайда
кен көмірінің тығыздығын анықтау үшін тығыздықты гамма-гамма-каротаж әдісін қолдану
керек.
Назар аударғаныңыз үшін
рахмет!

Ұқсас жұмыстар

Зерттеулерді бағалау

ЭЛЕМЕНТАР БӨЛШЕКТЕР БАҚЫЛАУ

Клиникалық сынақтар

Менеджмент әдістері

Агрономиялық зерттеуде радиоактивті изотоптарды қолдану

Егіс тәжірибе жүргізу әдісі және оларды орындау техникасы

Саясаттану – ғылымы»

Ғылыми зерттеудің нәтижелерін рәсімдеу және презентациялау

Өлшеу қателігі - өлшенген шама нэтижесінің шын мәнінен ауытқуы

Проективтік әдістер

Пәндер