用于估測(cè)礦物勘探中的γ-γ測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利說(shuō)明】用于估測(cè)礦物勘探中的Y-Y測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的方法和系統(tǒng)
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)的奪叉參考
[0002] 本申請(qǐng)基于2014年5月5日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)第61/988, 783號(hào)并且要求其優(yōu) 先權(quán)益。此先前申請(qǐng)的揭示內(nèi)容在此以全文引用的方式并入。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明涉及用于礦物勘探的工具并且尤其涉及γ-γ工具和其對(duì)應(yīng)的校準(zhǔn)場(chǎng)的 用途。
【背景技術(shù)】
[0004] 地質(zhì)鉆孔構(gòu)成了勘探如鐵礦石的礦物的過(guò)程中的重要部分。此鉆孔提供了構(gòu)成估 測(cè)資源和儲(chǔ)備中所使用的地質(zhì)模型的巖性信息。地質(zhì)鉆孔進(jìn)一步允許井眼分析以測(cè)定勘探 和開(kāi)采后期的礦石百分比。
[0005] 然而,鉆孔受制于可能導(dǎo)致不準(zhǔn)確的結(jié)論的操作因素。此類因素包括樣品的起泡、 回收以及污染,其干擾原位密度的分析。
[0006] 此外,井眼分析的不同技術(shù)可能是不準(zhǔn)確的。由于不可能保存鉆孔中的巖心間隙 空間或在棒撤回期間移動(dòng)材料,用于密度測(cè)量和巖性接觸點(diǎn)測(cè)定的此類技術(shù)可能產(chǎn)生不準(zhǔn) 確的信息。為了使關(guān)于鉆孔的錯(cuò)誤的可能性減到最少,可以使用額外技術(shù)來(lái)提供通過(guò)巖心 鉆孔去除之前石頭和其天然狀態(tài)的信息。
[0007] -種提供巖性接觸點(diǎn)或原位密度信息的方法利用γ-γ測(cè)井。γ-γ測(cè)井包括使 井壁暴露于輻射源感應(yīng)并且然后對(duì)被以距輻射源已知距離放置的接收器接收的γ輻射進(jìn) 行計(jì)數(shù)。然而,此類工具典型地用于石油勘探而非礦物勘探。歸因于兩種應(yīng)用之間所涉及 的不同巖性,工具的使用需要適用于礦物勘探。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008] 本發(fā)明提供一種供用于礦物勘探的γ-γ測(cè)井工具的校準(zhǔn)場(chǎng),所述校準(zhǔn)場(chǎng)包含: 柱狀物,其包括多個(gè)具有已知密度的區(qū)塊;以及井眼,其通過(guò)所述柱狀物,經(jīng)配置以容納所 述γ-γ測(cè)井工具。
[0009] 本發(fā)明也提供一種用于在校準(zhǔn)場(chǎng)校準(zhǔn)γ-γ測(cè)井工具的方法,其包含:使所述 γ-γ測(cè)井工具降入包括多個(gè)具有不同已知密度的區(qū)塊并且其中具有井眼以接納所述 γ-γ測(cè)井工具的柱狀物中;以設(shè)定速率升高所述γ-γ測(cè)井工具;在所述γ-γ測(cè)井工具 的傳感器處采集輻射計(jì)數(shù);在計(jì)算裝置上將所述輻射計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為特定深度的記錄密度;以 及將所述柱狀物的每一位置處的記錄密度與所述已知密度進(jìn)行比較。
【附圖說(shuō)明】
[0010] 參看圖式將較好地理解本發(fā)明,其中:
[0011] 圖1是γ-γ測(cè)井簡(jiǎn)化工具的示意圖;
[0012] 圖2是γ-γ測(cè)井另一種簡(jiǎn)化工具的示意圖;
[0013] 圖3是顯示銫-137源的γ計(jì)數(shù)讀數(shù)與密度的曲線;
[0014] 圖4是顯示取決于γ射線能量的輻射線的不同范圍的曲線;
[0015] 圖5是顯示銫-137源和鈷-60源的γ計(jì)數(shù)讀數(shù)與密度的曲線;
[0016] 圖6是顯示不同深度處的多種巖性的密度的曲線;
[0017] 圖7是包含多種不同密度區(qū)塊的柱狀物的簡(jiǎn)化示意圖;
[0018] 圖8是顯示圖7的柱狀物內(nèi)的探針的密度測(cè)量的曲線圖;
[0019] 圖9是顯示兩個(gè)區(qū)塊之間的感應(yīng)區(qū)域和所述區(qū)域?qū)π羞M(jìn)通過(guò)那里的探針的感應(yīng) 的曲線;
[0020] 圖10是利用校準(zhǔn)場(chǎng)的實(shí)際密度和計(jì)數(shù)讀數(shù)的例示性曲線;
[0021] 圖11是顯示多種深度處的密度與計(jì)數(shù)的曲線;以及
[0022] 圖12是能夠與本發(fā)明的系統(tǒng)一起使用的例示性計(jì)算裝置的簡(jiǎn)化框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023] 本發(fā)明提供供用于礦物勘探的γ-γ測(cè)井工具的校準(zhǔn)場(chǎng),所述校準(zhǔn)場(chǎng)包含:柱狀 物,其由多個(gè)具有已知密度的區(qū)塊組成;以及井眼,其通過(guò)經(jīng)配置的柱狀物以容納γ-γ測(cè) 井工具。
[0024] 本發(fā)明進(jìn)一步提供一種用于在校準(zhǔn)場(chǎng)校準(zhǔn)γ-γ測(cè)井工具的方法,其包含:使 γ-γ測(cè)井工具降入由多個(gè)具有不同已知密度的區(qū)塊組成并且其中具有井眼以接納γ-γ 測(cè)井工具的柱狀物中;以設(shè)定速率升高γ-γ測(cè)井工具;采集γ-γ測(cè)井工具的傳感器處 的輻射計(jì)數(shù);以及在計(jì)算裝置上將輻射計(jì)數(shù)轉(zhuǎn)化為特定深度的記錄密度;以及將所述柱狀 物的每一位置處的記錄密度與已知密度進(jìn)行比較。
[0025] γ - γ測(cè)井包括使井壁暴露于輻射源感應(yīng)并且對(duì)在以距離朝向石頭的輻射源已知 距離放置的接收器處接收的γ輻射線進(jìn)行計(jì)數(shù)。
[0026] 現(xiàn)在參考圖1。在圖1的實(shí)例中,測(cè)井工具100放置于待研究材料102附近。舉例 來(lái)說(shuō),材料102可以是井眼內(nèi)部的巖層。
[0027] 工具100包括γ源110和至少一個(gè)γ輻射傳感器120,其以已知距離相隔,如標(biāo) 號(hào)122所示。
[0028] γ源110提供進(jìn)入材料102中的γ射線束。γ射線束中的一些將偏斜并且被傳 感器120檢測(cè)到,如射束130所示。
[0029] 具體來(lái)說(shuō),歸因于γ粒子與地質(zhì)材料102之間的相互作用,通過(guò)傳感器120觀測(cè) 到的計(jì)數(shù)相對(duì)于直接從輻射源觀測(cè)到的計(jì)數(shù)減少,并且那么所述計(jì)數(shù)根據(jù)以下等式1與地 質(zhì)材料的密度相關(guān)。
[0030] N = Noelipx (1)
[0031] 在以上等式1中,N是在傳感器上檢測(cè)到的計(jì)數(shù),Ν。是從所述源發(fā)出的直接計(jì)數(shù), μ是質(zhì)量吸收系數(shù),P是材料密度,并且X是源-傳感器距離。因此從等式1可見(jiàn),因?yàn)?μ、X以及Ν。是已知的,所以可以根據(jù)在傳感器處接收到的計(jì)數(shù)N計(jì)算密度。
[0032] 已知等式1中所涉及的參數(shù),因此可能使材料102中的密度值與傳感器120處的 γ粒子計(jì)數(shù)值相關(guān)。
[0033] 測(cè)井操作
[0034] 在操作中,γ-γ測(cè)井包括將測(cè)井探針導(dǎo)入井眼中。所述工具配備有輻射源以及 實(shí)際上至少兩個(gè)接收傳感器以便于讀取入射γ粒子的每秒計(jì)數(shù)(CPS)。所述兩個(gè)傳感器與 所述源具有不同但已知的間距。所述兩個(gè)傳感器用于測(cè)定巖石接觸點(diǎn),所述巖石接觸點(diǎn)受 此類接觸點(diǎn)與每一傳感器的接近度影響。
[0035] 具體來(lái)說(shuō),現(xiàn)在參考圖2,其顯示了可以降入井眼202中的探針200的一個(gè)實(shí)例。 探針200包括具有已知特性的γ輻射源210。舉例來(lái)說(shuō),在一個(gè)實(shí)施例中,所述源可以是 銫-137。
[0036] 圖2的實(shí)例中的探針200包括兩個(gè)傳感器,即短傳感器212和長(zhǎng)傳感器214。源 210與短傳感器212和長(zhǎng)傳感器214之間的間距是預(yù)定并且已知的。然而,在其它實(shí)施例 中,可以在探針200上使用兩個(gè)以上傳感器。傳感器212和214可以是任何可以檢測(cè)來(lái)自 源210的γ射線束并且提供精確計(jì)數(shù)的適合的傳感器。
[0037] 源210發(fā)出γ射線束,如例如γ射線束230和232所示。不同γ射線束在散射 于圍繞井眼202的材料內(nèi)之后,可以被短傳感器212或長(zhǎng)傳感器214檢測(cè)到。
[0038] 在一些實(shí)施例中,探針200可以包括測(cè)徑規(guī)240以測(cè)定孔洞的直徑。如所屬領(lǐng)域 技術(shù)人員將了解,孔洞直徑可以基于如變得松散的易碎材料而不同或由于擠壓而使孔洞直 徑減小。此類測(cè)徑規(guī)240可以進(jìn)一步迫使探針200與井眼202的壁面接觸。
[0039] 在一個(gè)實(shí)施例中,利用通信線252將來(lái)自探針200的數(shù)據(jù)提供到數(shù)據(jù)接收器250 表面。然而,其它選擇方案也是可能的,包括在操作期間存儲(chǔ)探針200上的數(shù)據(jù)并且在稍后 的時(shí)間將此類數(shù)據(jù)傳送到計(jì)算機(jī)上以便處理。此外,在一些實(shí)施例中,探針200可以包括一 些處理或預(yù)處理功能以允許探針自身上的質(zhì)量控制過(guò)濾或鑒別。
[0040] 數(shù)據(jù)接收器250可以是具有數(shù)據(jù)調(diào)節(jié)能力的計(jì)算機(jī)。在其它實(shí)施例中,數(shù)據(jù)接收 器250可以僅記錄用于在稍后的時(shí)間處理的數(shù)據(jù)。在第二種選擇方案中,另一個(gè)計(jì)算機(jī)(未 示出)可以對(duì)探針200所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。
[0041] 在操作中,探針200可以降入井眼中且隨著工具升高可以采集數(shù)據(jù)讀數(shù)。探針深 度一般基于工具下降機(jī)構(gòu)將是已知的,并且可以進(jìn)一步基于天然存在的輻射校準(zhǔn)。可以設(shè) 定探針上升速率以確保圍繞井眼202的材料的質(zhì)量讀數(shù)。
[0042] γ-γ測(cè)井以基于粒子與暴露于γ射線束的材料相互作用的特性的原理操作。材 料的密度影響粒子束的相互作用。具體來(lái)說(shuō),材料越稠密,粒子相互作用越高并且因此在接 收器處接收到的γ輻射線的計(jì)數(shù)越低。
[0043] 現(xiàn)在參考圖3,其顯示表現(xiàn)密度與計(jì)數(shù)之間的關(guān)系的曲線300。具體來(lái)說(shuō),如圖3 中所見(jiàn),線條310提供了隨著材料變得更稠密,γ計(jì)數(shù)的指數(shù)遞減。
[0044] 參考圖4,對(duì)于輻射來(lái)說(shuō)與物質(zhì)存在三種相互作用方法,這取決于與粒子束相關(guān)的 能量。此類相互作用包括光電效應(yīng)410、康普頓散射(Compton scattering)420以及電子對(duì) 產(chǎn)生430。如圖4中所見(jiàn),γ射線的能量影響能量類型。在測(cè)井相互作用中,相互作用主要 發(fā)生在康普頓散射范圍中。
[0045] 在礦物勘探中,存在于天然環(huán)境中的地層具有一定范圍內(nèi)的密度。此類密度范圍 可以在低于I. 5g/cm3到高于4. lg/cm3范圍內(nèi)變化。因此,用于測(cè)量井眼中的密度的工具應(yīng) 允許明確