铀矿γ全谱测井的核素含量定量解释新理论与新方法研究

因γ测井难以实现直接测铀，铀矿储量计算仍通过地层岩石中所放射的γ射线总量进行铀含量定量解释，并需采用岩矿取样和化学分析确定放射性平衡状态，修正不平衡所致误差，致使铀矿勘探成本提高且效率降低。随着能量分辨率的提高，铀系铀组甚至锕铀系所放射的γ射线也可产生清晰的γ全能峰，为研究与"直接测铀"等效的铀含量定量解释理论提供了基础。为此，本申请项目拟采用高分辨率γ全谱，依据铀系、钍系和钾的全部核素在地层岩石中的分布规律，阐明它们放射的γ射线在井轴任意点产生的能谱各道计数率的函数关系，进而建立适于γ全谱测井的钻孔γ场理论，为每种核素含量定量解释奠定理论基础；通过融合全谱解析技术与分层解释方法，将基于γ总量测井的分层解释方法扩展到γ全谱测井中，建立基于全谱刻度系数和地质脉冲函数(形态系数)的钻孔γ场正演方程，通过简化相关参数，提出核素(铀)含量定量解释和相关参数现场定值的新方法，即γ全谱测井分层解释法。

铀是微量元素，铀矿又以脉状薄矿居多，铀定量的岩矿取样与化学分析方法必有成本高、效率低、周期长等缺陷。因此，依据测井获得自然γ总量或能谱实现铀定量的技术得到了推广应用。但铀与γ核素之间还需多项修正，诸于铀镭平衡、氡气逸出等修正仍须少量岩芯化学分析。随着γ能谱测量技术的发展，区分更多γ核素成为可能。为此，项目依据高分辨率自然γ全谱，选取铀系铀组与镭组、钍系及钾的特定γ核素，依据其γ全能峰推算铀、镭、钍、钾的含量，实现了无需上述修正的铀定量解释。主要成果为：.⑴依据自然γ全谱测井的234mPa、214Bi或214Pb、208Tl或228Ac或212Bi、40K等核素的γ全能峰，建立了均匀矿层中铀、镭、钍、钾含量与上述γ全能峰计数率的数学关系；.⑵依据地层岩石中铀、镭、钍、钾及衰变系核素沿井轴的含量分布，建立了井轴任意测点能谱各道计数率的数学表达式，即γ全谱测井分层解释正演方程；.⑶创建了地质脉冲函数、形态系数、全谱刻度系数等概念，简化了γ全谱测井分层解释正演方程；.⑷通过简化地质脉冲函数或形态系数，创建了γ全谱测井分层解释反演方程；.⑸提出了相关参数现场取值方法，创建了γ全谱测井分层解释的方法理论与技术体系。