[发明专利]一种井中铜镍矿产品位测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种井中铜镍矿产品位测量装置及方法。该装置包括井下设备和地面数据处理设备，井下设备和地面数据处理设备通过电缆相连，井下设备包括壳体，壳体为钛钢筒状壳体，壳体内自下而上依次设置有D‑T可控中子源、钨屏蔽体、CLYC双粒子探测器和遥测短节。该方法主要包括：首先根据测量得到的俘获伽马能谱，选取高能段伽马计数信息，计算不同金属元素的伽马产额，然后对伽马产额与热中子计数做比值，消除热中子通量不稳定对伽马产额的影响，最后根据伽马产额‑热中子计数比值与金属矿产品位的线性关系，计算金属矿产品位。该方法可在井中提供连续深度的金属矿产品位，有益于金属矿产勘探的定量化，提升了金属矿产勘探效率。

技术领域

本发明涉及金属矿产勘探领域，尤其涉及一种井中铜镍矿产品位测量装置及方法。

背景技术

目前对金属矿产勘探的手段主要包括航空物探、地面物探及综合测井方法，利用这些方法可对矿体可能埋藏的位置、规模和产状做出判断，了解矿体在地下的分布和延伸情况。针对金属矿产品位确定方法，常采用对矿体和围岩进行系统的取样和分析，了解矿体和围岩的物质成分。

瞬发伽马中子活化分析技术(PGNAA)常应用于地面的在线金属矿产品位计算，利用PGNAA技术在井中测量过程中，中子源发射快中子进入井眼和地层，与矿产金属元素发生辐射俘获反应，产生俘获特征伽马射线，被探测器记录，通过在俘获伽马能谱上截取特征能窗的方法获取金属元素特征伽马计数，利用伽马能窗计数与金属品位的拟合关系，最终计算得到金属矿产品位。常见铜镍金属矿产中，铜镍铁元素常相互伴生聚集成矿，以铜镍硫化物矿床为例，其矿石中的金属矿物以磁黄铁矿、镍黄铁矿和黄铜矿为主。因此，利用能窗法获取不同元素特征俘获伽马计数的过程中，易受到相互之间特征伽马射线的影响，特别是，铁、铜、镍三种金属元素产生的俘获伽马射线均集中于7.0-9.5MeV处，会对伽马产额计算结果产生较大影响。

发明内容

本发明的目的是针对上述不足，提出了一种通过在井中采集不同深度的伽马能谱和热中子计数信息，根据特征伽马产额与热中子计数的比值确定金属矿产品位井中铜镍矿产品位测量装置及方法。

本发明具体采用如下技术方案：

一种井中铜镍矿产品位测量装置，包括井下设备和地面数据处理设备，所述井下设备包括壳体，壳体内自下而上依次设置有D-T可控中子源、钨屏蔽体、CLYC双粒子探测器和遥测短节。

优选地，所述壳体为钛钢筒状壳体。

一种井中铜镍矿产品位测量方法，采用如上所述的一种井中铜镍矿产品位测量装置，包括以下步骤：

步骤一：D-T可控中子源以脉冲形式向地层发射快中子，CLYC双粒子探测器同时探测俘获伽马能谱和热中子计数，遥测短节将测量得到的数据上传至地面数据处理设备；

步骤二：截取7.0-9.5MeV处的俘获伽马能谱，利用最小二乘方法，计算得到铜和镍元素的伽马产额，将测量得到的7.0-9.5MeV能量范围伽马计数设为向量X，按照式(1)计算各金属元素伽马产额Y：

Y＝(A^TA)^-1A^TX (1)

其中，元素标准谱矩阵A；

步骤三：根据伽马产额-热中子计数比值与铜镍金属矿产品位的线性关系，计算得到铜镍金属矿产品位。

优选地，所述步骤一中的D-T可控中子源脉冲周期为400μs，一个脉冲周期内，0-40μs发射快中子，40-400μs快中子停止发射。

优选地，所述步骤一中的CLYC双粒子探测器探测周期和D-T可控中子源脉冲周期一致，探测周期为400μs，一个探测周期内，0-50μs停止探测，50-400μs探测热中子和俘获伽马能谱。