鈾礦伽瑪測(cè)井解釋軟件開(kāi)發(fā)研究

李 濤， 鄧小衛(wèi), 趙軍輝

(核工業(yè)二〇三研究所， 咸陽(yáng) 712000)

鈾礦伽瑪測(cè)井解釋軟件開(kāi)發(fā)研究

李 濤， 鄧小衛(wèi), 趙軍輝

(核工業(yè)二〇三研究所， 咸陽(yáng) 712000)

鈾礦伽瑪測(cè)井解釋軟件在國(guó)內(nèi)目前比較單一，解釋方法大多只有反褶積解釋法，而針對(duì)不同類型的礦層應(yīng)用不同的解釋方法，因此開(kāi)發(fā)出一款涵蓋多種解釋方法的解釋軟件，才能更方便地滿足實(shí)際解釋工作需要。這里簡(jiǎn)述了軟件的主要功能及模塊，分析了對(duì)于不同礦層常用幾種解釋方法的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性，并對(duì)軟件的準(zhǔn)確性和一致性進(jìn)行了評(píng)估。

伽瑪測(cè)井解釋軟件； 解釋方法； 反褶積法

0 引言

近年來(lái)隨著鈾礦勘探的大力發(fā)展，全國(guó)鈾礦找礦實(shí)現(xiàn)了重大突破，鈾礦伽瑪測(cè)井也在勘探中發(fā)揮著越來(lái)越大的作用，因此伽瑪測(cè)井解釋就顯得格外重要，精確地解釋使得礦體鈾含量更加貼近實(shí)際含量，對(duì)礦體地開(kāi)采和評(píng)估有著重要意義。在測(cè)井解釋軟件中，通過(guò)中核地質(zhì)局評(píng)審，同意使用的鈾礦測(cè)井解釋軟件主要有：①2002年核工業(yè)二一六大隊(duì)開(kāi)發(fā)的γ測(cè)井五點(diǎn)反褶積解釋程序；②2007年核工業(yè)二七○研究所開(kāi)發(fā)的γ測(cè)井三點(diǎn)反褶積解釋程序；③2005年核工業(yè)二○三研究所開(kāi)發(fā)完成的測(cè)井資料自動(dòng)化處理解釋系統(tǒng)等。然而這幾種軟件都只能用三點(diǎn)反褶積或者五點(diǎn)反褶積進(jìn)行解釋，而沒(méi)有涵蓋二分之一最大γ照射量率法、五分之四最大γ照射量率法和給定γ照射量率法等規(guī)范介紹的其他三種方法，遇到不同礦層的實(shí)際解釋中應(yīng)當(dāng)選擇不同的解釋方法，以獲得最佳解釋結(jié)果，尤其體現(xiàn)在對(duì)薄礦層的解釋中，薄礦層五分之四最大γ照射量率法解釋比較適用。目前的其他方法多以手工解釋為主，計(jì)算難度大，加之礦體的復(fù)雜及多變性使解釋的難度加大，誤差增大，手工解釋難度更大，為了解決這些問(wèn)題必須選擇合適的解釋方法，特此開(kāi)發(fā)出一套自動(dòng)化解釋軟件，集成五種解釋方法，測(cè)井工作者可以針對(duì)不同礦層選擇不同的解釋方法，使得解釋結(jié)果更加精確，簡(jiǎn)化解釋過(guò)程。

1 五種解釋方法解釋原理

鈾礦伽瑪測(cè)井解釋中常用的有五種解釋方法：①五點(diǎn)反褶積法；②三點(diǎn)反褶積法；③二分之一最大γ照射量率法④五分之四最大γ照射量率法；⑤紿定γ照射量率法。

1.1 五點(diǎn)反褶積法

反褶積解釋的過(guò)程實(shí)質(zhì)就是尋找反地質(zhì)脈沖函數(shù)[1]，用它對(duì)照射量率曲線進(jìn)行濾波從而得到含量曲線的過(guò)程。計(jì)算單元層含量的五點(diǎn)反褶積公式為：

16I(zi+1)-30I(zi)+16I(zi-1)-

I(zi-2)]

(1)

式中：q(zi)為第i個(gè)單元層的含量(%)；α為特征參數(shù)(cm-1)；K0為換算系數(shù) ；I(zi)為測(cè)點(diǎn)i的照射量率(nC/kg·h)；z為單元層厚度(m)。

1.2 三點(diǎn)反褶積法

三點(diǎn)反褶積計(jì)算公式為：

(2)

式中：qi為第i個(gè)單元層含量值(%)；Ii為測(cè)點(diǎn)i的γ照射量率值(nC/(kg·h))；α為特征參數(shù)(1/m)；h為單元層厚度值(m)。

1.3 二分之一最大γ照射量率法

適用于礦層邊界清晰，厚度大于0.4 m，礦層內(nèi)礦化基本均勻，或者距邊界0.3 m內(nèi)礦化基本均勻的異常曲線。礦層邊界由異常兩翼1/2(Imax-IDS)的點(diǎn)決定，其邊界γ照射量率值(I1/2)按式(3)計(jì)算。

(3)

式中：Imax為異常某翼γ照射量率峰值的數(shù)值(nC/(kg·h))；IDS為異常某翼的γ照射量率底數(shù)值(nC/(kg·h))。

1.4 五分之四最大γ照射量率法

適用于礦層邊界清晰，礦層厚度小于0.4 m的尖峰異常曲線和礦層內(nèi)礦化不均勻的復(fù)雜異常曲線。礦層邊界由異常兩翼4/5(Imax-IDS)的點(diǎn)決定，其邊界上γ照射量率值(I4/5)按式(4)計(jì)算。

(4)

I4/5與Imax值點(diǎn)之間的深度距離為1/2Z，查Z量板或按《γ測(cè)井規(guī)范》中表F.1求出1/2H，由Imax值點(diǎn)向I4/5點(diǎn)方向外推1/2H，即為礦層邊界。在本程序平均含量法的4/5Imax確定厚度時(shí)，把表F.1寫入了程序中，如果超出表中所示厚度范圍則按照線性插值進(jìn)行求出1/2H。

1.5 紿定γ照射量率法

適用于礦層邊界不清晰，礦層內(nèi)礦化呈漸變狀態(tài)的異常曲線。礦層邊界點(diǎn)可按規(guī)定的工業(yè)品位、邊界品位和礦化品位指標(biāo)乘以換算系數(shù)后，在異常曲線上截取。

2 數(shù)據(jù)處理及各種影響參數(shù)的修正

2.1 數(shù)據(jù)預(yù)處理和本底處理

首先將采樣間隔為5 cm的數(shù)據(jù)壓縮成間隔為10 cm的數(shù)據(jù)，以符合反褶積的要求。方法為依次將相鄰兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的數(shù)據(jù)取平均，作為新測(cè)點(diǎn)的值，新測(cè)點(diǎn)的深度尾數(shù)為0.1 m的整數(shù)倍，這樣就將采樣間隔壓縮成以10 cm為間隔的數(shù)據(jù)。

對(duì)照射量率曲線作去除底數(shù)處理，是為了較為準(zhǔn)確地計(jì)算單元層的含量，選用異常段照射量率的最小值作為本底，將各個(gè)測(cè)點(diǎn)的γ照射量率減去本底即實(shí)現(xiàn)本底處理。

2.2 泥漿及鐵套管吸收系數(shù)的確定

γ測(cè)井儀測(cè)量到的γ射線是經(jīng)過(guò)孔內(nèi)泥漿和鐵套管(若有)的吸收后得到的值，為得到礦層的真實(shí)照射量率值，就必須對(duì)測(cè)量的結(jié)果，按式(5)進(jìn)行修正[3]。

(5)

式中：I為放射性照射量率(nC/kg·h)；cps為儀器測(cè)量的脈沖數(shù)(個(gè))；η泥漿為泥漿吸收系數(shù)(%)；η鐵套管為套管吸收系數(shù)(%);k為儀器標(biāo)定系數(shù)(nC/kg·h/cps)。

計(jì)算泥漿吸收系數(shù)的方法是先將泥漿吸收層的厚度轉(zhuǎn)化為等效水層厚度，然后依據(jù)《γ測(cè)井規(guī)范》中“γ測(cè)井儀水吸收系數(shù)對(duì)照表”表D4-1中的FD-3019探管沿井軸測(cè)量吸收系數(shù)表進(jìn)行插值而得。程序中對(duì)輸入的泥漿比重和井徑進(jìn)行了約束，泥漿比重不得大于3 g/cm3，井徑不得大于400 mm。如果用戶輸入的泥漿比重和井徑轉(zhuǎn)換成等效水層吸收厚度大于表D4-1中2.5 mm～130 mm的界限時(shí)，將以邊界的兩點(diǎn)進(jìn)行外插值，否則進(jìn)行內(nèi)插值計(jì)算泥漿吸收系數(shù)，內(nèi)插值法計(jì)算泥漿吸收系數(shù)的公式如式(6)所示。

(6)

式中：H等為等效水層吸收厚度，為泥漿比重與井徑的乘積；h1、h2為“γ測(cè)井儀水吸收系數(shù)對(duì)照表”中相鄰的兩個(gè)水層厚度，與H等的關(guān)系為：h1≤H等≤h2；η1、η2為h1、h2水層厚度對(duì)應(yīng)的吸收系數(shù)。

鐵套管的吸收系數(shù)參見(jiàn)文獻(xiàn)[3]，計(jì)算方法與泥漿的計(jì)算方法類似。

HD-4002型測(cè)井儀G511γ測(cè)井探管水吸收系數(shù)按式(7)進(jìn)行修正。

CH20(%)= 0.3845×DH20-

0.00033DH20×DH20

(7)

式中：DH20為水層厚度(mm)。

2.3 特征參數(shù)α的確定

特征參數(shù)α[4]的計(jì)算采用判別因子公式法中的相對(duì)判別因子法，其計(jì)算方法見(jiàn)式(8)～式(11)。

(8)

Amin=I(i-1)max-2Iimin+I(i+1)min

(9)

Amax=I(i-1)max-2Iimax+I(i+1)max

(10)

(11)

式中：Iimin為最小含量點(diǎn)；Iinax為最大含量點(diǎn)；α為特征參數(shù)；Δz為采樣間隔，0.1m。

任選一個(gè)α(如0.08cm-1)，按三點(diǎn)式反褶積公式逐點(diǎn)計(jì)算各單元層的含量，找出最大含量點(diǎn)和最小含量點(diǎn)，求出E及Amax、Amin，然后帶入計(jì)算出特征參數(shù)α公式即可。

2.4 礦層邊界的確定

由于解釋的單元層厚度為10cm，所以在確定礦層邊界時(shí)要將礦段兩個(gè)邊界的單元層位置向外各推5cm，所以礦層厚度H為：

礦層厚度H =礦段結(jié)束深度-礦段開(kāi)始深度+1個(gè)單元層厚度或H=∑hi(包括外推的單元層)。

如果兩層礦中間的夾層厚度小于用戶給定的“最小夾層厚度時(shí)”，將把兩層礦合并到一起進(jìn)行解釋。

2.5 礦層含量的確定

礦層邊界品位確定方法，采用邊界大于給定含量的邊界單元層，與其相鄰的礦段外小于給定單元層品位的平均值，即將礦層的邊界品位與其外部單元層平均值作為邊界品位。

礦段平均品位由各個(gè)單元層的厚度進(jìn)行加權(quán)平均而得(兩個(gè)邊界點(diǎn)所代表的厚度各為5cm，其余單元層代表的厚度為10cm)，礦層的平均品位計(jì)算公式為式(12)。

(12)

式中：qi為單元層含量(包括兩端外推的含量%)；hi為單元層厚度(m)。礦層米百分?jǐn)?shù)為礦層平均品位與礦層厚度的乘積；礦層平米鈾量為礦層的米百分?jǐn)?shù)與礦石密度的乘積。

2.6 物探參數(shù)修正

數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)處理以及計(jì)算出特征參數(shù)后，即可進(jìn)行單元層含量的計(jì)算，公式為式(13)。用反褶積計(jì)算出的含量公式中，已經(jīng)包含有鈾鐳平衡系數(shù)、射氣系數(shù)、濕度和換算系數(shù)等的修正。

K0=A×Kp×(1-Kα)×(1-W)

(13)

式中：K0為五點(diǎn)式反褶積式中的K0；A為換算系數(shù)，即0.01%Qu；Kp為鈾鐳平衡系數(shù)；Kα為射氣系數(shù)(或鐳氡平衡系數(shù))W為礦石的濕度。

在默認(rèn)情況下，鈾鐳平衡系數(shù)為1.0，射氣系數(shù)為0.0，換算系數(shù)為30.1±0.8，礦石濕度為0.0%，具體的參數(shù)由操作人員在解釋時(shí)進(jìn)行參數(shù)的設(shè)置，目前程序?qū)︹Q鉀元素的干擾未進(jìn)行修正。

2.7 負(fù)值異常的處理

負(fù)值處理就是將分層解釋產(chǎn)生的負(fù)值作適當(dāng)?shù)募夹g(shù)處理，使負(fù)值不在解釋結(jié)果中出現(xiàn)。方法為將產(chǎn)生負(fù)值的單元層作為本底處理，而在正數(shù)單元層上按權(quán)(以單元層含量為權(quán))加上這些負(fù)值，以保證線儲(chǔ)量不變。

2.8 劃分礦段中不同巖性

當(dāng)一個(gè)礦體中的巖性不是單一的巖性時(shí)，就必須按巖性進(jìn)行礦段統(tǒng)計(jì)，方法和“礦層邊界與含量的確定”方法基本一致，不同之處在于確定礦層內(nèi)的邊界時(shí)，直接使用用戶輸入的邊界值而不進(jìn)行外推，只是在整個(gè)礦層的邊界處外推5cm。礦層內(nèi)邊界品位的確定，也同樣是直接使用用戶輸入的邊界處的品位來(lái)確定，而不進(jìn)行其它的處理。整個(gè)礦層的邊界處的邊界品位仍然用取平均的方法確定。

3 γ測(cè)井解釋軟件設(shè)計(jì)思路

程序的系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。

圖1 γ測(cè)井解釋軟件設(shè)計(jì)圖Fig.1 Software design of gamma logging interpretation

解釋不同類型的礦層需要用到不同的方法，而以往的軟件解釋方法涵蓋較少，為此設(shè)計(jì)出伽瑪測(cè)井解釋軟件[2]集成:①三點(diǎn)反褶積法; ②五點(diǎn)反褶積法;③二分之一最大γ照射量率法; ④五分之四最大γ照射量率法; ⑤給定γ照射量率法等5種方法。針對(duì)不同的礦層可以自由選擇合適的解釋方法，使得解釋結(jié)果更加準(zhǔn)確，并能快速準(zhǔn)確地確定鈾礦體品位、厚度和空間位置，自動(dòng)化程度大大提高，縮短了解釋時(shí)間，提高了解釋精度。

4 γ測(cè)井解釋軟件主要功能

該程序主要由四大功能模塊組成(圖2)。

圖2 γ解釋方法菜單Fig.2 Gamma interpretation method menu

1)數(shù)據(jù)讀入和預(yù)處理模塊。負(fù)責(zé)讀入原始測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)文件或手工輸入γ測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)并進(jìn)行相應(yīng)的預(yù)處理，生成PEEC數(shù)據(jù)庫(kù)文件，在文件菜單中實(shí)現(xiàn)。

2)解釋參數(shù)設(shè)置模塊。輸入各種解釋參數(shù)，包括硬巖解釋、砂巖解釋、鈾鐳平衡系數(shù)、鐳氡平衡系數(shù)、密度、濕度、井徑、泥漿比重、鐵套管厚度和深度、死時(shí)間等參數(shù)。

3)γ測(cè)井解釋模塊。這是γ測(cè)井解釋的核心部分，包括五點(diǎn)反褶積法、三點(diǎn)反褶積法、二分之一最大γ照射量率法、五分之四最大γ照射量率法和給定γ照射量率法等五種方法。γ測(cè)井解釋時(shí)，首先應(yīng)根據(jù)γ測(cè)井曲線異常特點(diǎn)按自然礦段進(jìn)行劃分。礦段劃分時(shí)，只需點(diǎn)擊礦段上下邊界，軟件將自動(dòng)計(jì)算單元層的含量，并自動(dòng)計(jì)算所選礦段的平均品位、厚度、米百分值和平米鈾量，然后點(diǎn)擊“顯示切換”按鈕即可顯示解釋結(jié)果單元層含量，如圖3所示。切換到數(shù)據(jù)顯示時(shí)，可根據(jù)工業(yè)指標(biāo)劃分礦段進(jìn)行解釋。對(duì)于地浸砂巖鈾礦在滿足工業(yè)指標(biāo)的同時(shí)，分滲透和非滲透巖石進(jìn)行解釋。對(duì)于硬巖，按不同品級(jí)劃分解釋，同時(shí)考慮礦段的沾光原則。比例圖示中的1個(gè)狀態(tài)星代表0.01%，兩個(gè)表示0.02%，10個(gè)表示0.1%及以上。點(diǎn)擊鼠標(biāo)右鍵選擇需要解釋的礦段，待數(shù)據(jù)變成藍(lán)色后同時(shí)點(diǎn)鼠標(biāo)左鍵進(jìn)行礦段組合計(jì)算，即解釋完成。γ解釋結(jié)果中可以輸入礦段巖性。如果解釋有誤需要修改時(shí)，選擇需要?jiǎng)h除的礦段，通過(guò)“Delete”進(jìn)行刪除。礦段分層組合計(jì)算及礦段刪除菜單，如圖3所示。本軟件可連續(xù)選擇多個(gè)礦段進(jìn)行γ解釋。

4)打印輸出及結(jié)果保存模塊。負(fù)責(zé)將解釋的結(jié)果和數(shù)據(jù)以文件的形式進(jìn)行保存，以測(cè)井解釋結(jié)果報(bào)告單和測(cè)井解釋結(jié)果表的形式打印輸出結(jié)果，并在打印前提供打印預(yù)覽功能等，在文件菜單中實(shí)現(xiàn)[5]。

5 軟件準(zhǔn)確性和一致性檢查

5.1 軟件準(zhǔn)確性檢查

5.1.1 四中方法在厚層模型上的對(duì)比

五點(diǎn)反褶積法、三點(diǎn)反褶積法、二分之一最大γ照射量率法和給定含量法在厚礦層模型上的對(duì)比。

為了驗(yàn)證解釋軟件的準(zhǔn)確性對(duì)比所選模型為石家莊國(guó)防科技工業(yè)1313二級(jí)計(jì)量站10個(gè)標(biāo)準(zhǔn)模型，所選模型有三個(gè)純鈾模型：Nu-1、Nu-2和Nu-3，厚度為1.8 m；四個(gè)混合鈾模型：UF-0.03-I、UF-0.2-I、UF-0.5-I和UF-1.0-I；三個(gè)鈾釷混合模型: UThF-0.07-0.2-I、UThF-0.01-0.03-I和UThF-0.2-0.07-I，厚度為1.2 m。對(duì)比數(shù)據(jù)采集所用儀器為FD3019-7247和FD3019-7248，為保證數(shù)據(jù)可靠進(jìn)行了雜質(zhì)修正，去除了釷、鉀等對(duì)鈾含量的影響。兩個(gè)儀器測(cè)量選擇不同人員分別進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量速度均小于2 m /min。解釋結(jié)果對(duì)比表明(表1至表8)：四種γ測(cè)井解釋方法對(duì)模型鈾含量的解釋結(jié)果米百分?jǐn)?shù)與模型標(biāo)準(zhǔn)值相對(duì)誤差均小于±5%，說(shuō)明四種γ測(cè)井解釋方法對(duì)于厚礦層解釋結(jié)果比較可靠，相對(duì)于五點(diǎn)反褶積法和三點(diǎn)反褶積法，二分之一最大γ照射量率法和給定含量法的整體誤差稍微偏大，但都在誤差范圍內(nèi)，故厚礦層的解釋四種方法都可行。從表1～表8中可以看出，幾種解釋方法準(zhǔn)確性相對(duì)誤差均在±5%以內(nèi)，軟件解釋數(shù)據(jù)準(zhǔn)確可靠。由于五分之四最大γ照射量率法不適用于40 cm以上礦層，厚礦層模型暫不對(duì)此方法做對(duì)比。

圖3 礦段分層組合計(jì)算及礦段刪除菜單Fig.3 Mining section layer combination calculation and mining segment deletion menu表1 五點(diǎn)反褶積法γ測(cè)井解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7247)Tab.1 Comparison of the results of gamma ray log interpretation model with five point deconvolution(FD3019-7247)

模型編號(hào)γ解釋結(jié)果γ解釋結(jié)果修正值模型標(biāo)準(zhǔn)值礦段位置/m厚度/m品位/%品位/%米百分?jǐn)?shù)/m·%厚度/m品位/%米百分?jǐn)?shù)/m·%米百分?jǐn)?shù)相對(duì)誤差/%Nu-10.80～2.601.800.02510.02870.05171.800.02810.05062.21Nu-20.95～2.751.800.06330.06860.12361.800.06850.12330.22Nu-30.85～2.651.800.08910.09660.17381.800.09830.1769-1.75UF-0.03-I0.55～1.851.300.02960.02910.03781.200.03040.03653.69UF-0.2-I0.60～1.801.200.20330.20260.24311.200.21100.2532-3.98UF-0.5-I0.65～1.851.200.53410.53250.63901.200.55300.6636-3.70UF-1.0-I0.70～1.901.201.09331.08891.30671.201.09301.3116-0.37UThF-0.07-0.2-I0.70～1.901.200.14660.06900.08281.200.06930.0832-0.40UThF-0.01-0.03-I0.70～1.901.200.02230.00960.01151.200.00990.0119-3.26UThF-0.2-0.07-I0.55～1.751.200.23750.20950.25141.200.20500.24602.18

表2 五點(diǎn)反褶積法γ測(cè)井解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7248)Tab.2 Comparison of the results of gamma ray log interpretation model with five point deconvolution(FD3019-7248)

表3 三點(diǎn)反褶積法γ測(cè)井解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7247)Tab.3 Comparison of the results of gamma ray log interpretation model with three point deconvolution(FD3019-7247)

表4 三點(diǎn)反褶積法γ測(cè)井解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7248)Tab.4 Comparison of the results of gamma ray log interpretation model with three point deconvolution(FD3019-7248)

表5 二分之一最大γ照射量率法解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7247)Tab.5 1/2 comparison of the results of the model with the maximum of gamma irradiation(FD3019-7247)

表6 二分之一最大γ照射量率法解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7248)Tab.6 1/2 comparison of the results of the model with the maximum of gamma irradiation(FD3019-7248)

表7 給定γ照射量率法解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7247)Tab.7 Comparison of the model results with the given gamma irradiation dose rate method(FD3019-7247)

表8 給定γ照射量率法解釋模型結(jié)果對(duì)比表 (FD3019-7248)Tab.8 Comparison of the model results with the given gamma irradiation dose rate method(FD3019-7248)

5.1.2 薄模型對(duì)比

為了驗(yàn)證各解釋方法對(duì)薄礦層的解釋解釋效果，采用石家莊國(guó)防科技工業(yè)1313二級(jí)計(jì)量站標(biāo)準(zhǔn)薄模型作為數(shù)據(jù)用作解釋。同樣為保證數(shù)據(jù)可靠進(jìn)行了雜質(zhì)修正，去除了釷、鉀等對(duì)鈾含量的影響。數(shù)據(jù)用FD3019-7078和FD3019-7079采集，兩個(gè)儀器測(cè)量選擇不同人員分別進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量速度均小于2 m /min。由于二分之一最大γ照射率法不適用于小于40 cm的薄礦層，所以選擇其他四種方法對(duì)薄礦層進(jìn)行解釋(表9至表14)。從表9～表14中的數(shù)據(jù)可以看出，五分之四最大γ照射率法對(duì)薄礦層解釋結(jié)果相對(duì)誤差均小于±5%，三點(diǎn)反褶積法、五點(diǎn)反褶積法解釋與手工解釋結(jié)果相對(duì)誤差多數(shù)大于±5%，但三點(diǎn)反褶積法比五點(diǎn)反褶積法誤差要小一些。因此，薄礦層解釋時(shí)宜選用五分之四最大γ照射量率法解釋比較適合，五分之四最大γ照射量率法解釋結(jié)果穩(wěn)定可靠。

表9 五分之四最大γ照射量率法解釋薄模型結(jié)果對(duì)比表(FD3019-7078)Tab.9 4/5 comparison of the results of the thin model with the maximum gamma irradiation dose rate method(FD3019-7078)

表10 五分之四最大γ照射量率法解釋薄模型結(jié)果對(duì)比表(FD3019-7079)Tab.10 4/5 comparison of the results of the thin model with the maximum gamma irradiation dose rate method(FD3019-7079)

表11 五點(diǎn)反褶積法解釋薄模型結(jié)果對(duì)比表(FD3019-7078)Tab.11 Comparison of the results of the thin model by five point deconvolution(FD3019-7078)

表12 五點(diǎn)反褶積法解釋薄模型結(jié)果對(duì)比表(FD3019-7079)Tab.12 Comparison of the results of the thin model by five point deconvolution(FD3019-7079)

表13 三點(diǎn)反褶積法解釋模型結(jié)果對(duì)比表(FD3019-7078)Tab.13 Comparison of the results of the model with three point deconvolution(FD3019-7078)

表14 三點(diǎn)反褶積法解釋模型結(jié)果對(duì)比表(FD3019-7079)Tab.14 Comparison of the results of the model with three point deconvolution(FD3019-7079)

5.2 新、老軟件對(duì)比

為確保軟件的解釋結(jié)果準(zhǔn)確，新軟件除了在以上模型中做了大量對(duì)比驗(yàn)證工作，還選取了新疆十紅灘地區(qū)砂巖鈾礦、甘肅省龍首山地區(qū)硬巖鈾礦20個(gè)鉆孔132段異常及礦化段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，采用老五點(diǎn)反褶積法解釋軟件(203所2005年開(kāi)發(fā)的測(cè)井資料處理解釋系統(tǒng))與本軟件五點(diǎn)反褶積法進(jìn)行了對(duì)比；選取江西省樂(lè)安縣荷上地區(qū)鈾礦普查項(xiàng)目20個(gè)鉆孔448段異常及礦化段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，采用老三點(diǎn)反褶積法解釋軟件(核工業(yè)二七○研究所編制)與本軟件三點(diǎn)反褶積法解釋結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；選取內(nèi)蒙古通遼錢家店鈾礦床數(shù)據(jù)10個(gè)鉆孔16段異常及礦化段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，利用新軟件二分之一最大γ照射量率法解釋與手工解釋結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；選取內(nèi)蒙古通遼錢家店鈾礦床數(shù)據(jù)8個(gè)鉆孔13段異常及礦化段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，利用新軟件五分之四最大γ照射量率法解釋與手工解釋結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比；選取內(nèi)蒙古通遼錢家店鈾礦床數(shù)據(jù)12個(gè)鉆孔17段異常及礦化段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，利用新軟件給定γ照射量率法解釋與手工解釋結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比。通過(guò)對(duì)比解釋，其解釋結(jié)果相對(duì)誤差均小于±5，軟件解釋結(jié)果可靠。

5.3 一致性對(duì)比

為了更好地驗(yàn)證五點(diǎn)反褶積、三點(diǎn)反褶積、二分之一最大γ照射量率和給定γ照射量率等四種γ測(cè)井解釋方法的一致性，選取新疆十紅灘地區(qū)砂巖型鈾礦、甘肅省龍首山地區(qū)硬巖型鈾礦20個(gè)鉆孔58段異常及礦(化)段測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，進(jìn)行了不同方法鈾含量解釋計(jì)算。對(duì)比結(jié)果表明，四種γ測(cè)井解釋方法的解釋結(jié)果誤差均小于5%，解釋結(jié)果一致性較好。

綜上所述：本軟件通過(guò)在石家莊國(guó)防科技工業(yè)1313二級(jí)計(jì)量站10個(gè)厚模型進(jìn)行解釋驗(yàn)證、新程序與老程序及手工解釋結(jié)果進(jìn)行對(duì)比、不同解釋方法之間的對(duì)比，其誤差均小于5%，在規(guī)范允許范圍內(nèi)，本解釋軟件的解釋結(jié)果誤差符合規(guī)范要求，解釋結(jié)果準(zhǔn)確可靠，各方法的一致性較好；薄模型、薄礦層解釋時(shí)，五分之四最大γ照射量率法解釋結(jié)果米百分?jǐn)?shù)誤差均小于5%，五點(diǎn)反褶積法和三點(diǎn)反褶積法解釋結(jié)果米百分?jǐn)?shù)誤差大于5%，說(shuō)明五分之四最大γ照射量率法解釋薄礦層比較準(zhǔn)確，適合于解釋薄礦層。

6 解釋結(jié)果誤差分析

在用反褶積分層解釋法進(jìn)行γ測(cè)井解釋時(shí)，對(duì)較薄的礦層與測(cè)井曲線變化幅度較大的礦層邊界和分巖性上都存在一定的誤差[6]。經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究和結(jié)合本程序采用的算法，認(rèn)為誤差產(chǎn)生原因主要有以下幾點(diǎn)：

6.1 反褶積公式推導(dǎo)產(chǎn)生的誤差

反褶積計(jì)算含量的表達(dá)式如式(14)所示。

(14)

這表明含量曲線與照射量率曲線以及照射量率曲線的二次導(dǎo)數(shù)有關(guān)。用差商的方法計(jì)算二階導(dǎo)數(shù)的誤差較大，為了提高數(shù)值精度，方法為構(gòu)造代數(shù)精度為2m+1階的拉格朗日多項(xiàng)式L2m+1(Zj)代替照射量率曲線I(Zj)從而得到反褶積含量計(jì)算通式如式(15)所示。

(15)

當(dāng)m=1時(shí)，2m+1=3，即為三點(diǎn)式反褶積含量計(jì)算公式；當(dāng)m=2時(shí)，2m+1=5，即為五點(diǎn)式反褶積含量計(jì)算公式。

對(duì)于2m+1階拉格朗日余項(xiàng)R2m+1(Z)有

I(Z)=L2m+1(Z)+R2m+1(Z)

(16)

在計(jì)算二階導(dǎo)數(shù)時(shí)，由余項(xiàng)引起的誤差如式(8)所示。

(17)

由于ξ與Z的函數(shù)關(guān)系無(wú)法精確地了解，所以無(wú)法定量地計(jì)算誤差，只能定性地認(rèn)為：含量計(jì)算的負(fù)值是含量計(jì)算公式的截?cái)嗾`差產(chǎn)生的，其大小與照射量率曲線的六階及更高階導(dǎo)數(shù)有關(guān)，并且會(huì)在礦體邊界等曲線變化劇烈的部位引起負(fù)值異常，其絕對(duì)值與曲線變化劇烈程度呈指數(shù)增長(zhǎng)趨勢(shì)，因而對(duì)薄礦層的含量計(jì)算影響更大，這是反褶積解釋方法固有的缺陷。

6.2 特征參數(shù)α的影響

根據(jù)反褶積分層解釋方法的含量計(jì)算公式，特征參數(shù)的確定是反褶積分層解釋方法的關(guān)鍵，也是誤差大小的關(guān)鍵因素。特征參數(shù)α受探測(cè)器晶體長(zhǎng)度、巖層密度、井徑、鐵套管吸收系數(shù)、泥漿吸收系數(shù)、礦層厚度等多種因素的影響，是一個(gè)很復(fù)雜的參數(shù)，它直接影響著礦層線儲(chǔ)量和對(duì)礦層的分層能力。

確定特征參數(shù)的方法有許多種，能用在反褶積解釋中的方法有：①判別因子E法；②判別因子B法；③相對(duì)判別因子法；④判別因子公式法。三點(diǎn)式反褶積解釋中選擇判別因子E法，而判別因子E的取得與礦區(qū)的實(shí)際情況有關(guān)，規(guī)范上提及N一般取2，但由于礦區(qū)的不同，N的取值也有所區(qū)別，這需要礦區(qū)內(nèi)大量的數(shù)據(jù)作為支撐，這也是產(chǎn)生相對(duì)誤差的原因之一；五點(diǎn)式反褶積解釋種，特征參數(shù)α的計(jì)算采用判別因子公式法中的相對(duì)判別因子法，因而特征參數(shù)α的值在不同的鉆孔中，不同的礦段中，其值不是一個(gè)定值，可能會(huì)對(duì)含量產(chǎn)生影響。

6.3 井徑和計(jì)算吸收系數(shù)的影響

井徑測(cè)量的準(zhǔn)確程度對(duì)礦段含量計(jì)算的準(zhǔn)確性有很大地影響。

從理論來(lái)說(shuō)，γ測(cè)井解釋時(shí)，應(yīng)該使用每個(gè)采樣點(diǎn)處的井徑測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算泥漿吸收系數(shù)較為適合，本程序γ測(cè)井解釋采用此方法。但實(shí)際工作中，由于各種原因，如果沒(méi)有測(cè)量井徑時(shí)，通常采用礦段的平均井徑值來(lái)計(jì)算，會(huì)使解釋結(jié)果產(chǎn)生誤差，并且隨著礦段內(nèi)井徑的變化程度不同有著不同的誤差表現(xiàn)。一般來(lái)說(shuō)，井徑數(shù)據(jù)變化小的礦段，誤差較少，井徑數(shù)據(jù)變化較大的地方，誤差較大。地浸砂巖鈾礦測(cè)井時(shí)，一般測(cè)量鉆孔井徑，γ測(cè)井解釋時(shí)，將井徑測(cè)量文件讀入程序中參與修正計(jì)算。硬巖γ測(cè)井采用兩種方法：①在鐵套管中測(cè)量，井徑值取鐵套管內(nèi)徑；②在裸孔中測(cè)量，井徑取值為鉆頭外徑(沒(méi)有測(cè)量井徑時(shí))。γ解釋時(shí)，通常使用平均孔徑值來(lái)計(jì)算泥漿吸收系數(shù)，會(huì)給解釋結(jié)果帶來(lái)一定的誤差。

6.4 礦體形態(tài)的影響

礦體形態(tài)對(duì)解釋的結(jié)果也有一定的影響[7]，比如礦體含量的突變較大，會(huì)引起反褶積分層解釋負(fù)值異常明顯；含量漸變(礦體邊界模糊)，導(dǎo)致計(jì)算特征參數(shù)變化不太合理；礦層太薄時(shí)，反褶積分層解釋礦層的厚度也存在一定的誤差；礦體形態(tài)復(fù)雜時(shí)，各種解釋結(jié)果間肯定存在相對(duì)較大的誤差等，因此，應(yīng)根據(jù)礦層形態(tài)特點(diǎn)選擇不同的解釋方法，使解釋結(jié)果誤差最小。

7 結(jié)論

1)伽瑪測(cè)井解釋軟件解釋不僅準(zhǔn)確可靠，而且解釋速度快，可大大提高測(cè)井解釋工作的效率，縮短資料處理解釋時(shí)間。軟件將規(guī)范中常用的五種方法集成到一起，操作簡(jiǎn)便，軟件操作界面簡(jiǎn)單明了，即使初次接觸也能很快掌握，而且界面直觀，解釋含量狀態(tài)星格能很方便地進(jìn)行礦段分層、合并等工作，并大大提高了解釋的精確度，出錯(cuò)率也大大降低。

2)《γ測(cè)井規(guī)范》說(shuō)明，利用反褶積法分層法確定含量時(shí)，通常采用五點(diǎn)反褶積法，也可采用三點(diǎn)反褶積法。根據(jù)規(guī)范要求，結(jié)合鈾礦勘查實(shí)際情況，對(duì)于地浸砂巖型鈾礦，應(yīng)采用五點(diǎn)反褶積γ測(cè)井解釋方法；對(duì)于硬巖鈾礦可選用五點(diǎn)反褶積法，也可采用三點(diǎn)反褶積法；對(duì)于薄礦層，宜選用五分之四最大γ照射量率法；對(duì)于邊界清晰的厚礦層，五點(diǎn)反褶積法、三點(diǎn)反褶積法、二分之一最大γ照射量率法和給定含量法都可以用作解釋，但相對(duì)于五點(diǎn)反褶積法和三點(diǎn)反褶積法，二分之一最大γ照射量率法和給定含量法的整體誤差稍微偏大(在誤差范圍內(nèi))，解釋中可以酌情選擇。對(duì)于礦層邊界不清晰的礦層，宜選給定γ照射量率法。

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Research on software development explain uranium gamma logging

LI Tao, DENG Xiaowei, ZHAO Junhui

(No.203 Research Institute of Nuclear Industry, Xianyang 712000， China)

Uranium gamma ray logging interpretation software in the system is relatively simple. The interpretation methods is mostly only deconvolution interpretation method. It is simple for different types of ore that should use different interpretation methods. Therefore, the development of a variety of interpretation methods to explain the software to more convenient to meet the needs of the actual interpretation of the work. This paper describes the software and main functions of the module, analysis of the advantages, disadvantages and applicability of different seam of several commonly used interpretation method, and finally the accuracy and consistency of the software was evaluated.

method of interpretation; interpretation of gamma logging software； deconvolution method

2016-01-21 改回日期：2016-03-01

中國(guó)核工業(yè)地質(zhì)局科研項(xiàng)目(201353)

李濤(1985-)，男，工程師，主要從事鈾礦物探科研工作， E-mail：87066158@qq.com。

1001-1749(2017)01-0144-11

P 631.8

A

10.3969/j.issn.1001-1749.2017.01.21