γ測井儀標定與校準影響因素分析

黑龍江省區域地質調查所 修 博

γ測井屬于放射性測井范疇，是根據巖石及其孔隙流體的核物理性質，通過研究井的地質剖面，勘探石油、天然氣、煤以及鈾等有用礦藏。野外地質工作中，對于鉆孔的測量常用的儀器有γ測井儀、中子測井儀、密度測井儀等，利用γ測井儀能夠有效地確定鈾礦體的厚度、品位等。FD-3019 數字型γ測井儀普遍應用于野外鉆孔測量工作中，在實際應用中，對這類儀器的標定、校準影響因素進行分析具有有重要意義。

一、γ 測井儀的工作原理

γ射線打入晶體產生的光子由光電倍增管轉換為電脈沖信號，進入前置放大器成為正脈沖信號輸出，γ測井儀將單位時間內的脈沖數量顯示在示值窗口上。由于脈沖數量正比于被測對象中放射性元素含量，因此通過γ測井儀可測量鉆孔中放射性元素的含量，其工作原理如圖1所示。

圖1 γ 測井儀工作原理

二、死時間τ

為達到高質量分數條件下的線性指標，FD-3019 型γ測井儀采用了死時間補償電路，因此不需要測定儀器的死時間，但要對FD-3019 數字型γ測井儀進行死時間修正，死時間修正計算公式如下。

式（1）中，τ為γ測井儀的死時間，N1為在低含量模型體源上的測量結果，R為低模型體源的含量與高模型體源的含量的比值，N2為在高含量模型體源上的測量結果。試驗抽取的部分FD-3019 數字型γ 測井儀的死時間測量結果見表1。

表1 γ 測井儀的死時間測量結果

由表1可知，FD-3019 數字型γ測井儀的死時間約4 ms，有較好的穩定性。

三、非線性L

用固體鐳標準源檢驗儀器的非線性，在γ測井儀的測量范圍內，選擇均勻分布且空氣比釋動能率最大值與最小值之差不少于100 倍的至少3 個點分別進行測量，要求各點測量次數不少于10 次，累計計數不少于104次，按公式（2）計算各點的

空氣比釋動能率靈敏度，計算公式如下。

式（2）中，為個測量點的空氣比釋動能率靈敏度，Ni為γ測井儀在第i個測量點的儀器示值，N0為γ測井儀在標定場內測得的儀器本底示值，為 固體鐳標準源在第i個測量點對γ測井儀探測器中心產生的空氣比釋動能率值。

采用固體鐳點源標定儀器，以空氣比釋動能率標準值為橫坐標，測量結果為縱坐標，采用最小二乘法擬合得到的斜率即為γ 測井儀的空氣比釋動能率靈敏度，將代入公式（3）計算γ測井儀的非線性L。

所選儀器的非線性測量結果見表2。

表2 γ 測井儀的非線性測量結果

由表2可知，FD-3019 數字型γ測井儀的非線性普遍較好，能夠滿足高質量分數礦體與低質量分數礦體的測量要求。

四、其他影響因素

γ測井儀標定的重要影響因素還有鈾換算系數、相對示值誤差等，本文，筆者進行了相關的測量工作，測量了FD-3019數字型γ測井儀的一些實際參數（鈾換算系數、誤差、角響應等），結果見表3。

表3 γ 測井儀的鈾換算系數、誤差、角響應測量結果

由表3可知，FD-3019 數字型γ測井儀的鈾換算系數都分布在1 000 nGyh-1/（0.01%eU）左右，符合γ測井儀的檢定要求，儀器的示值誤差都小于10%，有較好的測量準確度，儀器的角響應較低。

五、討論

1.γ測井儀在進行野外地質工作前必須進行儀器的標定，儀器的合格標定是野外工作的保障，利用現場對γ測井儀進行標定，能夠有效地對其標定影響因素進行分析，通過大量測量可以看出γ測井儀的標定受標定場所本身影響，其中測井模型大廳中積累著大量的氡及子體，排氣系統的好壞不僅影響到儀器的標定結果，還會影響到計量工作人員的身體健康。

2.多數測井儀的死時間都符合野外工作的要求，部分測井儀的死時間偏大，會使實測結果與修正結果產生較大差距，對礦藏儲量的正確評估具有一定的影響。

3.部分測井儀的非線性較差，晶體存在一定的老化現象，另外一些電子學器件的損害也影響到儀器的線性程度。

4.采用固體鐳點源對測井儀標定過程中，放射源的抖動對測量結果產生了很大的影響，另外，放射源的移動也給測量本底帶來了影響。

5.多數測井儀的角響應很小，符合檢定要求，但也有一些儀器由于做工原因而導致存在一定的角響應。

6.標定場所一定要做好輻射監測，發現異常要立即處理，隨著γ測井儀在實際應用中的不斷加深和試驗方法的改進，儀器的標定工作一定會取得更好的效果。