物探参数孔镭-氡平衡系数的非线性拟合方法与流程

本发明属于伽玛测井，具体涉及一种物探参数孔镭-氡平衡系数的非线性拟合方法。

背景技术：

1、在我国可地浸砂岩型铀矿地质勘查过程中，伽玛测井(γ测井)是地浸砂岩型铀矿勘查中必不可少的找矿手段，通过伽玛测井可以快速有效的定位铀矿体的空间位置及其平米铀量，为提交铀矿资源储量报告提供详尽的编写依据。γ测井是利用放射性探测仪器在钻孔内测量来自岩矿石中放射性物质衰变过程中产生的γ照射量率来反演铀矿体品位和厚度的物探方法。在放射性系列中，铀系列的铀-镭-氡处于放射性平衡时，γ测井解释结果能准确反映矿层铀含量的高低。γ测井记录的γ射线大多数能量主要是来自铀系氡(222rn)及其短寿衰变子体，占铀系总γ射线强度的90％以上，而γ测井定量解释所计算的是铀含量。所以，当矿石中的铀-镭-氡放射性平衡遭到破坏后，γ测井计算的铀含量必须做相应的修正。222rn是一种单原子放射性气体，能溶于水和有机溶剂中，能被强烈的吸附于各种活性物质的表面。氡从镭盐中的释放取决于其物理特性，氡(222rn)又是镭(226ra)的次级衰变产物，因此温度、压力等外界环境变化非常容易造成氡的迁移或者镭氡放射性平衡的破坏。

2、可地浸砂岩型铀矿层有较高的孔隙度和水饱和度，其镭-氡总是处于动态平衡状态。在铀矿钻探勘查过程中，由于钻井井液循环产生对井壁的压力，使围岩和含矿层均出现了井液侵入带，井液的侵入和气体扩散作用使得铀矿化层的含铀含矿水及溶解于其中的氡(222rn)一起被挤压而离开孔壁，这一过程被称为“压氡效应”，此效应的存在，使得铀矿化层出现了局部的镭-氡不平衡现象，其结果导致终孔后γ测井照射量率数值比正常处于镭氡平衡状态下的数值偏低，从而不能客观地评价铀矿层地厚度、品位及铀资源量。因此，基于γ测井解释的铀含量数据进行芒来铀矿床资源量估算工作前，如何准确计算和确定镭-氡平衡系数具有非常重要的实际意义。

3、据《铀矿资源储量估算指南》(ej/t20015—2021)规范要求，镭氡平衡系数计算方法可采用样品分析结果对比法和物探参数孔观测法，镭氡平衡系数的最终确定以物探参数孔法的计算值为准。依据物探参数孔的观测数据计算镭氡平衡系数的方法分为平均值法和拟合法，但在生产实践中常采用平均值法。砂岩型铀矿床铀矿段岩心极其松散，取心难度大，部分矿段采取率达不到85％，存在放射性高的矿芯未取上的情况；而物探参数孔法以γ探管实测物探参数孔氡气恢复过程中的放射性增长情况，覆盖了整个矿段，准确度高、干扰因素少、求得的镭氡平衡系数相对更加可信。

4、物探参数孔观测法中，需要先建立非线性渐近回归模型的基本解方程，基本解方程为：y(t)＝a+be-ct，y为预测模型的照射量率，t为时间/天，a、b、c为待定系数。然后通过非线性渐近回归方程拟合结果，prn为镭-氡平衡系数，y为照射量率值，t为时间/天，t趋于0时的极限值为方程系数a与b之和，t趋于∞时的极限值为方程系数a，以消除了偶然误差的影响。

5、镭氡平衡系数确定方法目前主要有2种，即矿心含量分析结果与y测井解释结果对比法(简称分析对比法)和物探参数孔观测法，这2种方法在实际工作中应用广泛，但也存在着以下问题：

6、分析对比法存在的问题：受矿心颠倒、矿心拉长、高品位矿石未采上来等人为因素的影响，用分析对比法求得的单矿段镭氨乎衡系数变化范围通常较大，部分矿段的镭氡平衡系数大于1，这与疏松铀矿层钻进中存在的“压氡效应”现象相悖，使用采用分析对比法计算镭氡平衡系数的可信度不是很高。

7、物探参数孔观测法存在的问题：受观测时间的限制，目前通常将最后3次氡状态观测的γ测井照射量率的平均值作为镭氡恢复平衡时的氡饱和平均值，然而该值并不能代表镭氡平衡后的实际饱和值，其准确性不可控，从而影响到平均值法计算铺氢平衡系数的可信度。目前常用平均值法确定最终的镭氡平衡系数计算值。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种物探参数孔镭-氡平衡系数的非线性拟合方法，建立的非线性渐近回归模型能够准确反映镭氡恢复平衡过程，据此得到的镭-氡平衡系数准确可靠。

2、为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：

3、一种物探参数孔镭-氡平衡系数的非线性拟合方法，包括：

4、在工业铀矿段内布设物探参数孔，进行γ测井获取裸眼孔的γ照射量率之和；

5、在物探参数孔内下入钢套管，在镭氡平衡观测测量时间内对钢套管内对遭受镭氡平衡破坏的矿段进行伽玛测井状态观测，获取镭氡平衡状态前的镭氡观测数据；

6、建立非线性渐近回归模型，非线性渐近回归模型的表达式为it＝a×ib/t+c，it为镭氡平衡观测数据拟合值，i为镭氡观测数据，t为镭氡平衡观测测量时间，a、b、c为拟合公式待定系数；

7、在非线性渐近回归模型下对镭氡观测数据进行非线性拟合，得到修正后的γ照射量率之和，对裸眼孔的γ照射量率之和与下套管后修正后的γ照射量率之和进行比较，得到镭氡平衡系数。

8、进一步，镭氡恢复平衡后γ测井状态观测结束，根据氡的10个半衰期确定观测时间。

9、进一步，以γ照射量率为纵坐标，以测量时间t为横坐标绘制i-t关系图，根据镭氡观测数据绘制裸眼孔和拟合后的镭氡状态观测曲线。

10、进一步，封堵钢套管的底部并用清水冲去钢套管内的冲洗液，然后进行第一次γ测井；根据镭氡观测数据计算铀矿段内各测点经过钢套管和冲洗液吸收的修正后的γ照射量率之和。

11、进一步，对裸眼孔的γ照射量率之和与下套管后经修正后的γ照射量率之和进行比较，得到镭氡平衡系数的过程包括：根据非线性渐近回归模型拟合镭氡观测数据，当t→+∞时，it＝a+c，得到镭氡恢复平衡时氡饱和理论观测值；将裸眼孔的γ照射量率之和与γ照射量率之和比较，即可求得镭氡平衡系数。

12、进一步，在渗透性铀矿段中若存在压氡效应，则镭-氡平衡系数为：prn镭-氡平衡系数，i0为下套管前的铀矿段各测点γ照射量率测量值之和，i∞为镭氡平衡时铀矿段各测点γ照射量率测量值之和。

13、进一步，根据下钢套管前的裸眼孔γ测井结果，区分出延伸到围岩且处于渗透性岩石中的铀矿段，计算出铀矿段内各测点γ照射量率之和∑i0；将裸眼孔γ测井照射量率值∑i0与氡饱和γ照射量率之和∑i∞进行比较，求得镭氡平衡系数prn。

14、进一步，通过使用matlab软件，对物探参数孔观测数据进行非线性拟合；根据非线性渐近回归模型编写相对应的matlab程序语言代码，导入镭氡观测数据，经matlab软件运行程序代码后求得对应的数学公式，对镭氡观测数据进行拟合求极限值。

15、本发明技术效果包括：

16、本发明选用科学合理的数学模型，建立的非线性渐近回归模型能够准确反映镭氡恢复平衡过程，根据镭氡观测数据拟合得到的曲线符合指数逼近形态，因此要比实际观测得到的曲线更符合理论上镭氡恢复平衡的客观情况。进而根据物探参数孔观测数据，通过建立数学非线性回归模型，基于matlab软件实现对镭氡观测数据的曲线拟合，提高了镭氡平衡系数计算的合理性和准确性，为铀矿勘查及资源量估算提供了基础参数。

17、本发明拟合后可求极限，极限值是一个确定的值，据此得到的镭-氡平衡系数受到外界干扰因素少，能最大限度的消除了偶然误差的影响，得到的镭-氡放射性平衡系数准确可靠，利用得到的镭氡平衡系数进行矿床资源量估算能够准确反映实际矿床资源量，估算值将会得的明显提高；提高观测次数，数据拟合程度将会更高。