γ测井仪标定与校准影响因素分析

黑龙江省区域地质调查所 修 博

γ测井属于放射性测井范畴，是根据岩石及其孔隙流体的核物理性质，通过研究井的地质剖面，勘探石油、天然气、煤以及铀等有用矿藏。野外地质工作中，对于钻孔的测量常用的仪器有γ测井仪、中子测井仪、密度测井仪等，利用γ测井仪能够有效地确定铀矿体的厚度、品位等。FD-3019 数字型γ测井仪普遍应用于野外钻孔测量工作中，在实际应用中，对这类仪器的标定、校准影响因素进行分析具有有重要意义。

一、γ 测井仪的工作原理

γ射线打入晶体产生的光子由光电倍增管转换为电脉冲信号，进入前置放大器成为正脉冲信号输出，γ测井仪将单位时间内的脉冲数量显示在示值窗口上。由于脉冲数量正比于被测对象中放射性元素含量，因此通过γ测井仪可测量钻孔中放射性元素的含量，其工作原理如图1所示。

图1 γ 测井仪工作原理

二、死时间τ

为达到高质量分数条件下的线性指标，FD-3019 型γ测井仪采用了死时间补偿电路，因此不需要测定仪器的死时间，但要对FD-3019 数字型γ测井仪进行死时间修正，死时间修正计算公式如下。

式（1）中，τ为γ测井仪的死时间，N1为在低含量模型体源上的测量结果，R为低模型体源的含量与高模型体源的含量的比值，N2为在高含量模型体源上的测量结果。试验抽取的部分FD-3019 数字型γ 测井仪的死时间测量结果见表1。

表1 γ 测井仪的死时间测量结果

由表1可知，FD-3019 数字型γ测井仪的死时间约4 ms，有较好的稳定性。

三、非线性L

用固体镭标准源检验仪器的非线性，在γ测井仪的测量范围内，选择均匀分布且空气比释动能率最大值与最小值之差不少于100 倍的至少3 个点分别进行测量，要求各点测量次数不少于10 次，累计计数不少于104次，按公式（2）计算各点的

空气比释动能率灵敏度，计算公式如下。

式（2）中，为个测量点的空气比释动能率灵敏度，Ni为γ测井仪在第i个测量点的仪器示值，N0为γ测井仪在标定场内测得的仪器本底示值，为 固体镭标准源在第i个测量点对γ测井仪探测器中心产生的空气比释动能率值。

采用固体镭点源标定仪器，以空气比释动能率标准值为横坐标，测量结果为纵坐标，采用最小二乘法拟合得到的斜率即为γ 测井仪的空气比释动能率灵敏度，将代入公式（3）计算γ测井仪的非线性L。

所选仪器的非线性测量结果见表2。

表2 γ 测井仪的非线性测量结果

由表2可知，FD-3019 数字型γ测井仪的非线性普遍较好，能够满足高质量分数矿体与低质量分数矿体的测量要求。

四、其他影响因素

γ测井仪标定的重要影响因素还有铀换算系数、相对示值误差等，本文，笔者进行了相关的测量工作，测量了FD-3019数字型γ测井仪的一些实际参数（铀换算系数、误差、角响应等），结果见表3。

表3 γ 测井仪的铀换算系数、误差、角响应测量结果

由表3可知，FD-3019 数字型γ测井仪的铀换算系数都分布在1 000 nGyh-1/（0.01%eU）左右，符合γ测井仪的检定要求，仪器的示值误差都小于10%，有较好的测量准确度，仪器的角响应较低。

五、讨论

1.γ测井仪在进行野外地质工作前必须进行仪器的标定，仪器的合格标定是野外工作的保障，利用现场对γ测井仪进行标定，能够有效地对其标定影响因素进行分析，通过大量测量可以看出γ测井仪的标定受标定场所本身影响，其中测井模型大厅中积累着大量的氡及子体，排气系统的好坏不仅影响到仪器的标定结果，还会影响到计量工作人员的身体健康。

2.多数测井仪的死时间都符合野外工作的要求，部分测井仪的死时间偏大，会使实测结果与修正结果产生较大差距，对矿藏储量的正确评估具有一定的影响。

3.部分测井仪的非线性较差，晶体存在一定的老化现象，另外一些电子学器件的损害也影响到仪器的线性程度。

4.采用固体镭点源对测井仪标定过程中，放射源的抖动对测量结果产生了很大的影响，另外，放射源的移动也给测量本底带来了影响。

5.多数测井仪的角响应很小，符合检定要求，但也有一些仪器由于做工原因而导致存在一定的角响应。

6.标定场所一定要做好辐射监测，发现异常要立即处理，随着γ测井仪在实际应用中的不断加深和试验方法的改进，仪器的标定工作一定会取得更好的效果。