密封源測井項目的輻射影響監(jiān)測及防護對策

王萬平

（江蘇省輻射環(huán)境監(jiān)測管理站，江蘇 南京 210019）

引言

密封源測井技術(shù)是廣泛采用的測井技術(shù),用于石油和天然氣的勘探，放射源測井主要分為γ射線測井和中子射線測井技術(shù)兩種。

γ射線測井主要利用放射性同位素137Cs、60Co、226Ra、238U 和238Pu 放射的 γ 射線的康普頓效應。在工作時，將帶有密封源的測井儀放入鉆井中，放射性同位素發(fā)射的γ射線穿過井壁，由于石油或天然氣的密度小，吸收γ射線少，散射回來的γ射線多，探測器接受后輸出的信號電流就強，于是在記錄儀上就出現(xiàn)了信號電流高峰；反之在記錄儀上就呈現(xiàn)出比較平穩(wěn)的曲線。應用這種方法再與其他測井法結(jié)合，就可以準確知道石油層或天然氣層的位置和厚度。

中子射線測井主要利用241Am-Be中子放射源，中子源發(fā)射中子，通過石油、水等氫豐富的地層時，與周圍物質(zhì)的氫核相碰撞，中子的速度就被減慢了，變成慢中子，它易被其他物質(zhì)俘獲而產(chǎn)生γ射線，γ射線被附近的探測儀接受，記錄儀上就出現(xiàn)了電流信號的高峰。反之，如果巖層中沒有石油或水，中子就一直穿入地層深處才被減慢下來，被地層原子核俘獲，因此探測器輸出的信號就弱。根據(jù)曲線就可推知巖層中含氫量的多少，依據(jù)測得的γ射線強度，可以劃分出石油、氣和水層。

由于測井使用的放射源發(fā)射γ射線和中子線，在放射源的貯存、運輸及操作過程中將對工作人員和公眾產(chǎn)生γ和中子外照射。

本文主要對放射源測井項目產(chǎn)生的具體污染項進行了分析，對照國家有關(guān)密封源測井項目的標準要求，結(jié)合某具體密封放射源測井項目的監(jiān)測數(shù)據(jù)，論述了典型密封源測井項目的監(jiān)測技術(shù)要求、注意事項及評價方法，并提出了針對測井項目的輻射防護對策。

1 評價標準

1.1 項目周圍輻射工作人員和公眾的年有效劑量需控制在《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）中個人劑量限值3/10水平以下，具體見表1。

表1 職業(yè)照射和公眾照射的劑量限值[1]

1.2 放射性密封源測井空氣比釋動能率限值

《油(氣)田測井用密封型放射源衛(wèi)生防護標準》（GBZ 142-2002）中規(guī)定測井用源罐載源時，離源罐表面5cm和1m處的空氣比釋動能率不得大于表2中的控制值。

表2 測井用源罐載源時源罐表面的空氣比釋動能率控制值[2]

貯源坑防護蓋表面空氣比釋動能率應小于 25μGy·h-1。源庫外空氣比釋動能率應小于 2.5μGy·h-1。

供油田測井用載運放射源的車輛 (簡稱運源車)應設有固定源罐的裝置。使用運源車載運放射源時應采取相應的安全防護措施。運源車內(nèi)外的空氣比釋動能率不得大于表3中的控制值。

表3運源車內(nèi)外的空氣比釋動能率控制值[2]

室外操作放射源時，須在空氣比釋動能率為2.5μGy·h-1處的邊界上設置警告標志(或采取警告措施)，防止無關(guān)人員進入邊界以內(nèi)的操作區(qū)域。

2 監(jiān)測分析方法和質(zhì)量保證措施

監(jiān)測方法見表4。

表4 監(jiān)測方法

本次監(jiān)測按照《輻射環(huán)境監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》的要求，實施全過程質(zhì)量控制。

監(jiān)測人員均經(jīng)過考核并持有合格證書，所有監(jiān)測儀器均經(jīng)過計量部門檢定，并在有效期內(nèi)，監(jiān)測儀器使用前經(jīng)過校準或檢驗。

3 監(jiān)測項目及輻射環(huán)境影響評價

貯源庫及貯源坑防護蓋表面:γ輻射劑量率、中子劑量率；測井用源罐載源時源罐表面:γ輻射劑量率、中子劑量率；運源車:γ輻射劑量率、中子劑量率；室外操作放射源過程:γ輻射劑量率、中子劑量率和操作過程累計劑量。

3.1 監(jiān)測期間工況

現(xiàn)場監(jiān)測時，在放射源全部在庫的情況下對放射性貯源庫周圍環(huán)境及貯源坑進行了監(jiān)測，并對放射源表面5cm和1m處的劑量率進行了監(jiān)測，模擬廠家實際測井工況，在運輸車攜帶活度最大的γ源（7.4×1010Bq137CS源）和中子源（7.4×1011Bq241Am-Be源）的情況下對其輻射劑量率進行了監(jiān)測，并使用該兩枚源模擬實際γ和中子測井操作，對測井操作規(guī)程的累計劑量進行了監(jiān)測。

3.2 放射源貯存庫、運輸車輛及測井操作現(xiàn)場監(jiān)測結(jié)果與評價

監(jiān)測點位:對放射源貯存庫、運輸車輛、測井源表面及測井操作現(xiàn)場及周圍環(huán)境進行監(jiān)測，探頭離地1m；

監(jiān)測儀器:6150 AD輻射監(jiān)測儀（儀器編號:118240），F(xiàn)H40G/FHT752中子劑量儀（儀器編號:019590/400）；

監(jiān)測結(jié)果:見表5。

表5輻射劑量率監(jiān)測結(jié)果

注:以上γ輻射劑量率監(jiān)測結(jié)果均未扣除儀器宇宙射線響應值。

監(jiān)測工況下，源庫外輻射劑量率為（0.11～0.19）μSv/h，貯源坑防護蓋表面輻射劑量率最大為2.55μSv/h；測井用γ放射源源罐表面5cm處輻射劑量率為30.8μSv/h，1m處輻射劑量率為3.0μSv/h，測井用中子放射源源罐表面5cm處輻射劑量率為124.2μSv/h，1m處輻射劑量率為24.1μSv/h；運輸車駕駛員座椅處輻射劑量率為0.13μSv/h，車廂外表面輻射劑量率為102.9μSv/h，車廂外2m處輻射劑量率為 8.74μSv/h，符合《油(氣)田測井用密封型放射源衛(wèi)生防護標準》（GBZ 142-2002）中規(guī)定劑量限值要求。

在監(jiān)測工況下，放射源測井操作裝源過程中（包括γ源和中子源）γ輻射累計劑量為12.5μSv，中子輻射累計劑量為 8.66μSv，按照該單位統(tǒng)計分析，每名操作人員操作次數(shù)不大于50次/年，則考慮裝、卸源整個操作過程，按照最大次數(shù)保守估算，操作人員年最大劑量為2.11mSv，符合《電離輻射防護與輻射源安全基本標準》（GB18871-2002）對工作人員年有效劑量20mSv的限值規(guī)定要求。

4 輻射防護對策

考慮到密封源測井項目的輻射污染源項，主要從以下幾個方面采取措施進行有效的輻射防護，達到降低人員受照劑量。

4.1 貯存或載運放射源的源罐，在貯存源庫或搬運時，放入鉛盒內(nèi)，鉛盒上，并按照“GB18871－2002”的規(guī)定印有鮮明的電離輻射警告標志。

4.2 放射源貯存庫應為獨立建筑物，四周設圍墻，不進行測井活動時，所有測井用放射源及廢源均放在貯源坑內(nèi)保存。庫內(nèi)安裝機械提升與傳送設備，不采用手工操作，并且縮短操作時間。庫內(nèi)應設置良好的照明和通風裝置，并有足夠的使用面積，便于存放與領(lǐng)取放射源。

4.3 測井用運輸放射源的車輛設有固定源罐的裝置，放射源放置在鉛盒內(nèi)。運輸車輛的駕乘人員與放射源之間設置鉛隔板屏蔽。運輸途中車輛不進入人口密集區(qū)，不在公共場所停留。

4.4 放射源測井工作人員在進行放射源操作時應考慮放射源活度、操作距離、操作時間和防護屏蔽等因素，避開有用線束，采用屏蔽防護裝具和長柄夾具，輪流操作，非操作人員應利用地形采取有效屏蔽保護[3]，各方應采取最優(yōu)化的防護措施，使所受照射劑量達到可以合理做到的盡可能低的水平。

[1]電離輻射防護與輻射源安全基本標準（GB18871-2002）.

[2]油(氣)田測井用密封型放射源衛(wèi)生防護標準（GBZ 142-2002）.

[3]岑明陽等.測井用放射源的輻射水平和安防對策[J].中國輻射衛(wèi)生，1995，4，2.