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第三篇 核子仪与放射性测井的辐射安全与防护,核仪器仪表及其他应用装置,了解核仪器仪表的应用概况 熟悉各类核仪器仪表的工作原理及应用 掌握核仪器仪表的安全与防护知识,放射性测井的概念,测井：地球物理测井的简称，原先曾称为矿场地球物理学，也称之为井中地球物理学、钻井地球物理勘探。在钻孔中进行地球物理测量、研究井中各种物理场的变化，进而达到研究基础地质、寻找矿产的目的的一门学科。 核测井定义-将核技术应用于井中测量， 根据岩石及其孔隙流体的核物理性质，研究井的地质剖面，勘探石油、天然气、煤以及金属、非金属矿藏，研究石油地质、油井工程和油田开发的核地球物理方法 称核测井又称放射性测井,常用的同位素源 常用的同位素源 常用的同位素源 常用的同位素中子源,核仪器仪表,核仪器仪表是指利用放射性物质或X射线的特性，显示或测量被测物质或材料特性的仪器仪表或相应的设备，由一个带屏蔽的辐射源和一个辐射探测器组成。 具有快速、准确、非损坏性、不接触、可以实现自动检测或连续检测等特点。 包括辐射密度计、料位计、核子秤、测厚仪、中子水分仪等。,核仪器仪表,密封放射源仪表 凡带有密封放射源都仪表统称为密封放射源仪表。使用都放射源大多是、类源，活度一般在1071010Bq（毫居里级或居里级）水平 使用X射线工作的仪器仪表 关键部件是发射X射线的器件。只有在通电开机时才有X辐射,核仪器仪表,按照照射线入射到探测器前与物质发生相互作用的类型分为3类： 透射式辐射仪表 反散射式核仪表 核反应式核仪表,放射性测井,核测井的分类：大体分四类 a)：测井。含自然和 测井（散射测井）。前者又分自然和自然能谱测井；后者又分 地层密度和岩性密度测井。 b):中子测井。主要含中子寿命测井、 一般中子测井和中子诱生测井。中子寿命测井也称热中子衰减时间测井；一般中子测井含热中子测井和超热中子测井；它们又含有单探测器中子和补偿中子测井；中子诱生能谱测井通常包括快中子非弹性散射能谱测井（即C/O比测井）、中子俘获能谱测井和中子活化能谱测井等。,c):放射性核素示踪测井。这种方法是利用放射核素作为示踪剂，将掺入流体中，并注入到井内，通过流体在井中的流动而使核素分布到各种孔隙空间。利用核测井对示踪剂进行追踪测量，确定流体的运动状态及其分布规律。 d):核成像测井。如核磁共振成像测井等。,常见的核子仪及测井用放射性同位素简介 透射式辐射仪表,工作原理 透射式辐射仪表的放射源和探测器分别对应地安放在被测物质的两边，入射射线穿透物质时被减弱了，同时探测器测量出出射线的剂量率（或计数率）。,反散射式核仪表,反散射式核仪表是利用射线与物质相互作用产生的反散射的一种核仪表。,核反应式核仪表,利用高能中子发生器把非放射性物质诱发成放射性物质。 生成的放射性核素能发射出其能量可被识别的特征射线。,核子秤,物料对射线具有衰减作用，物料厚处透过的射线少，物料薄处透过的射线多 根据射线穿过传送带上物料的计数率，便可以连续秤出输送物料的重量 使用的放射性核素主要是137Cs，活度在30mCi至130mCi,料位计,当料仓内无料时，探头接收到的信号很强，主机给出料空信号；当料仓内有料时，阻挡射线穿过，探头接收到的信号很弱，主机给出料满信号 料位计常用60Co和137Cs源，活度从10mCi到1Ci不等,料位计,用于测量高温、高压、易燃、易爆、有毒和腐蚀性的物料 应用于石油工业、钢铁工业、水泥生产等,对于小型容器，如饮料罐，可用低能射线（ 241Am ）或电致x射线来探测。,料位计,241Am 料位计,X-射线 (100 kVp) 料位计,密度计,如果材料的密度较低，穿过材料的射线就较强，探测器在单位时间内的计数就较高。反之，如果材料的密度较高，高密度材料对射线的屏蔽较强，探测器在单位时间内的计数就低。,测厚仪,放射性同位素射出的射线通过被测物质时，局部被吸收或散射。 当放射源的强度和被测物质不变时，射线强度的变化仅与被测物质的厚度有关。,测厚仪,放射性测厚仪按辐射方式分为穿透式（透射式）和反散射式两种 按使用的放射源的种类，测厚仪分为： 射线测厚仪 射线测厚仪 韧致辐射测厚仪 X射线荧光测厚仪,测厚仪,用于监测连续生产过程中金属板、薄膜、纸张和镀层管的厚度 测厚仪常用的放射性同位素有14C、60Co、85Kr、90Sr等。,测厚仪,离子感烟火灾探测器,离子感烟火灾探测器,在探测器的电离室内放一放射源Am-241，其不断地持续放射出粒子射线，使空气中的氮、氧等分子电离，从而使得原来不导电的空气具有导电性。当在电离室两端加上一定的电压后，使得空气中的正负离子向相反的电极移动，形成电离电流。 当烟雾粒子进入电离室后，由于气熔胶吸附大量的正负离子，使其中和。烟雾越浓，导致离子复合几率加快，从而使空气中电离电流迅速下降，电离室阻抗增加，因此根据R值变化可以感受到烟雾浓度的变化，从而实现对火灾的探测。,离子感烟火灾探测器,主要使用241Am放射源，含量约几kBq到40kBq不等，小于豁免水平。 离于型感烟火灾探测器的制造、装配和拆洗工作属于放射工作。作业场所应配备外照射剂量监测和表面污染的监测仪器。,中子水分计,按测量方式 插入型 表面型 透射型 散射型,中子水分计,中子水分计的测量原理有 中子减速扩散法 中子减速透射法 中子衰减法和散射法,中子水分计,中子减速扩散法 当中子源放人待测物质后，由于源发射出的中子在该物质内被减速扩散，最后分布往中子源周围。 水分愈大，则源附近的中子通量密度愈大，从而被中子探测器记录的中子计数率愈大。,中子水分计,中子减速透射法 当快中子束透过物质层时，由于与核进行散射碰撞，部分中子被减速，部分中子被散射出物质。 透射束中的慢中子(或热中子)将随水分增大而增多。,中子水分计,中子衰减法 当中子束通过待测物质，由于散射和吸收作用，中子束强度会被减弱。减弱程度主要由物质的水分、含硼量和含氯量等决定。根据此法设计的中子水分计属于透射型。 散射法 当中子束被待测样品散射后，散射束的强度因水分不同而异，随着水分增大而增大。根据此原理设计的中子水分计叫散射计,核子湿度密度仪,核子湿度密度仪用于快速、准确地测量各种土、沥青混凝土等建筑材料的密度 和含水量，还可测量铁路和公路路基的湿密度。,核子湿度密度仪,核子湿度密度仪内装有两个放射源 一个是137Cs放射源，用于测量密度； 另一个是AmBe中子源，用于测量水分。,核子湿度密度仪,测量密度时，137Cs源发出射线进入被测材料，穿过被测材料的射线被装在 仪器内的探测器(G-M计数管)接收并给出计数。 如果材料的密度较低，穿过材料的射线就较强，探测器 在单位时间内的计数就较高，反之，如果材料的密度较高，高密度材料对射线的屏蔽较强，探测器在单位时间内的计数就较低,核子湿度密度仪,测量水分时，中子源发射的中子进入被测材料，高能中子与被测材料水分中的氢原子相互作用而降低能量成为慢中子，慢中子被仪器内的探测器接收。 被测材料含水量大，慢中子数就多，探测器的计数就高，反之就低。然后，微处理机把接收到的计数通过数据处理，得到被测材料的水分量。,静电消除器,静电消除器不断地放射出的射线能使介质(空气)电离，这样就在静电的表面与消除器之间形成了通路，使积累的静电泄漏或中和，从而完成静电消除工作。 大多采用放射源147Pm(钷p) 90Sr、90Y(钇Y)、204Ti等放射性同位素生产静电消除器。也有使用粒子作为静电消除器放射源的，虽然它的射程短，但发射的局部能量较高,静电消除器,在装有静电消除器的区域工作的人员不会受到有影响的辐射照射，但是维修静电消除器的工作人员在短时间内会接受某一种程度的受照剂量。 所以，维修、安装、保管静电消除器的人员要佩戴个人剂量计，并定期监测和建立个人剂量档案,X荧光分析仪,X荧光分析仪,工作原理： 射线照射靶物质时，通过光电相互作用，使靶原子受激，退激时，跃迁能量以特征X射线形式释放出来，称为X射线荧光。 不同元素的壳层电子受激发后，其退激时，会发射不同能量的特征X射线，它们与元素所处的物理和化学状况几乎无关。,X荧光分析仪,x荧光分析仪根据测量到特征X射线的谱峰的能量信息即可以判断元素的种类；而根据谱峰的强度就可以分析出各元素的含量。 定性分析：不同元素的荧光x射线具有各自的特定波长，因此根据荧光x射线的波长可以确定元素的组成。 定量分析：元素的荧光强度和元素的含量相关,X射线电路板检查机,X线机工作原理： 利用x射线的透射原理，x射线发生器发射出x射线穿透电路板后，在接受装置上形成影像，通过放大后在显示屏上形成的影像可以判断电路板的内部情况,X射线行李包检查系统,X射线行李包检查系统,工作原理： 一束经经过准直器的非常薄的x射线束穿过输送带上的被检物品，X射线被被检物品吸收，最后轰击安装在通道内的探测器。 探测器把X射线转变为电信号，这些很弱的电流信号被放大，并送到信号处理机箱作进一步处理。 当被检物检查时，非常薄的扇形x射线束一线一线地扫过被检物，相当于对被检物进行切片。图象采集系统收集并存储每一扫描线的图象信息，而得到了被检物的整个图像信息,集装箱检查系统,射线测井,射线测井在煤田地质勘探中广泛应用。 应用放射性同位素60Co、241Am或137Cs 物质密度小，吸收射线少，而散射射线多,射线测井,粉沙岩、砂岩、石灰岩的密度都比煤(包括：无烟煤、贫煤、瘦煤、气肥煤和焦煤)的密度高。 探测时用滑车把带有60Co或241Am或137Cs的测井仪放人钻井中。 当放射性同位素放射出的 射线穿过井壁射进煤层时，由于煤的密度小，吸收 射线少，散射回来的 射线多，探测器接收后输出的信号电流就强，于是记录仪器上就呈现出信号电流的高峰。反之，在记录仪器上就出现了较平缓的曲线。,自然伽玛测井,铀系,锕系,钍系,除此之外,还有不成系的 ,因此,岩石的自然伽玛强度,取决于铀系、钍系核素和钾40的含量。,自然伽玛测井,在不含放射性矿物富集带的情况下，岩石的自然伽马放射性强度主要取决于其泥质含量,砂泥岩剖面： 泥岩、页岩 砂质泥岩 泥质砂岩 砂岩 碳酸盐岩剖面：泥岩 含泥质地层 纯石灰岩、白云岩 膏盐剖面： 泥岩 砂岩 石膏、盐岩,GR强度,GR强度,GR强度,自然伽马能谱（NGS）测井,自然伽马能谱（NGS）测井是一种测量地层铀、钍、钾含量的方法。其输出的4条曲线分别是总计数率（GR）、铀、钍和钾含量曲线。,NGS测量原理,普通的GR测井测量的是地层所有自然伽马放射性造成的总的计数率.总计数率只反映仪器探测范围内介质全部放射性核素的总效应,而不能区分这些核素的种类. NGS不但测量自然放射性造成的总计数率,而且伽马射线的能量进行分类,根据射线能量的信息,可以确定地层中(铀)Th(钍)K(钾)的含量.,NGS资料的用途,确定地层泥质含量 研究生油层 寻找高放射性储集层 寻找页岩储集层 用Th/U研究沉积环境 确定粘土矿物类型,研究生油层: 有机物 铀的富集 NGS,研究生油层,生油层在能谱曲线上的特征是K和U的含量很高,尤其是U的含量特别高; 中部为较纯的致密灰岩 下部为典型的页岩,K和Th含量很高,U含量也为高值,但比上部页岩的U含量要低得多,寻找页岩储集层,富含有机物的高放射性黑色页岩,在局部地段有裂缝、燧石、粉砂或碳酸盐岩夹层时，可能成为产油层，其特点是K 、Th 、U,该图所示井段在低放射性的A井段射孔,虽然厚度很大,但日产油只有0.48m3,后根据NGS测井,在上部U含量明显升高的B、C射孔，虽然厚度很小，但日产油提高到2.86m3.,碳酸盐岩储集层实例,研究沉积环境,利用Th/U比值研究沉积环境： 根据统计资料：Th/U7时，陆相沉积、氧化 环境、风化层； 2Th/U7,海相沉积、灰色或 绿色页岩； Th/U2,海相黑色页岩、磷酸 盐岩。,密度测井原理 密度测井资料的用途 划分地层及岩性 求地层孔隙度,密度测井(DEN),密度测井原理,计数率(反映伽马射线强度),密度测井资料的用途,划分地层及岩性,识别气层 砂岩? 石灰岩? 白云岩? 确定岩层的孔隙度,中子测井,大多使用AmBe中子源，活度约n10Bqn1011Bq （属于类源） 中子测井包括 中子中子测井和中子测井 中子测井主要应用于勘探石油和天然气，也可用来勘探硼、铜、银、锰、钨、汞和稀土元素等矿藏。,中子测井,中子中子测井 中子与重元素相碰撞时，便被迅速弹回 当它碰到油层或水层等含氢丰富的地层时，中子源或中子发生器所放射出的快中子的速度就会被减慢，并被中子计数器记录下来。,中子测井,中子测井 当中子源或中子发生器放射出的快中子通过石油、水等含氢丰富的地层时，与周围物质的氢核相碰撞，变成慢中子，它易被其他物质俘获，产生射线，而被附近安放的探测器接收，记录仪就出现了电流信号的高峰 反之，如果岩层中没有石油和水，中子就一直穿入地层深处才能被减慢下来，被地层原子核俘获，因此探测器的信号电流就弱。,中子寿命测井(NLL),NLL测量原理,N0:开始衰减时的热中子密度 N:经过时间T的热中子密度 :岩石的热中子寿命(即从热中子产生到63.7%被俘获所经历的平均时间),NLL资料的用途,划分油水层,含C较高的水层对热中子的俘获截面大,显示的曲线幅度较小,中子测井,放射性示踪物质测井,测井放射性示踪物质的选择原则： （1）毒性低 （2）半衰期适中 （3）射线能量适中 （4）对载体附着能力强 根据以上选择原则，目前主要选用131Ba，113In。 在井间示踪技术方面，目前只有放射弱射线、低毒性、半衰期长（12.4年）的氚水获得了较广泛的应用。 HTO，包括氚标记的烃类，85Kr，六氟化硫，全氟碳，氙等。,核子仪的辐射安全与防护,各类放射源的屏蔽防护 放射源的防护：活度一般比较低，穿不透皮肤，但是当源的活度很强时，伴随其他辐射。 放射源的防护：可以穿透皮肤，能量大于70keV的粒子要考虑外照射的防护。发生衰变时，常伴有其他辐射，射线能产生韧致辐射。,辐射剂量估算,射线能量在0.53MeV范围内的点源，若不计源的自吸收，可利用经验公式估算其在空气中的吸收剂量率，即：,当空气对粒子注量率的减弱可忽略时，则距源r处的空气吸收剂量率为：,辐射的屏蔽 选用低原子序数的材料，以减少轫致辐射，外面再用高原子序数的材料屏蔽轫致辐射和其他光子。对于能量比较高的射线的屏蔽：,其他物质的半值层可通过下式换算得到：,减弱倍数,屏蔽射线的轫致辐射 轫致辐射份额： 轫致辐射是X射线，按照屏蔽X射线和 射线的方法进行估算。 对 辐射应注意的事项： 在源附近，剂量率比高得多，注意选用 剂量率的仪器， 辐射粒子能量低，密封窗较薄，贮存源的容器应能防轫致辐射。,放射源的防护,距源r处的照射量率： 无屏蔽时空气吸收剂量率： 距放射源一定距离处的剂量率：,辐射的屏蔽,屏蔽强射线时要特别注意对散射和漏束的防护，常见工程中应注意如下事项： （1）缝隙、孔洞、管道、气窗、电缆及拉门的地沟等薄弱部位，都可能产生直接和多次散射泄漏，在两种不同的搭接处最容易忽略。 （2）注意房顶的防护，防止天空散射。 （3）防护容器不能留有孔洞、缝隙。 （4）防护容器和屏蔽设备使用前应全面检查其防护效果。,中子源的防护 某点中子注量率为，则该点的比释动能率为： 最大吸收剂量率： 最大当量剂量：,中子源的屏蔽 屏蔽设计的思想：先采用含氢较多的物质将快中子慢化，然后用吸收截面大的物质将其吸收。 最合适的吸收物质是锂和硼。常用硼和石蜡均匀混合作为中子屏蔽材料。,中子源的屏蔽 （1）减弱曲线法 （2）半值层厚度法 （3）近似计算 水对中子剂量的减弱因子： 其他含氢材料的减弱因子：,某些中子源具有较强的射线，应首先考虑屏蔽射线，然后考虑中子的屏蔽，将重材料布置在内层，含氢材料布置在外层。注意对迷道、穿墙管道和电缆地沟等薄弱部位的防护。,核子仪应用过程的辐射安全,核子仪密封源运输过程中的安全与防护 密封源及其容器的运输应遵守GB11806放射性物质安全运输规程 运输审查 运输中的放射防护要求 （1）运输放射源要按规定妥善包装，自行测定达到允许标准后，经有资质的监测部门检测，确定货包类别，经公安部门审批核准后方可托运，（2）放射源短途运输，应用专用的机动车辆运输，并有专人押运，严禁携带放射源乘坐公共交通工具，不得将放射源与食品及易燃易爆危险品混装，（3）自行运输放射源的车辆必须设有放射性标志，固定源罐的装置和相应的防护措施，防止源失落、颠翻或被盗。,到达目的地后的检查 密封源到货后，应进行包装箱表面污染辐射水平及剂量率监测，核对检测结 果与供货单位提供的产品合格证书是否相符。 （1）培训 1)一般的了解/熟悉培训 2）具体的岗位培训 3）安全培训,安装、使用、操作和维护过程中的安全和防护 （1）辐射源的安装、使用、操作和维护人员及管理人员，上岗前必须接受有资质的培训单位开展的辐射安全专业培训。 （2）操作用人员采用合适的时间、距离、屏蔽的方式进行防护。 （3）安装密封源的仪表的场所，要求必须将源牢固、可靠地安装进容器，采取措施防止丢失密封源。 （4）强放射源应有单独的照射室，其屏蔽厚度应保证相邻区人员的安全。 （5）维修、安装、保管含密封源仪表的人员要佩戴个人剂量计，并定期监测和建立个人剂量档案。要定期进行从业人员健康体检和建立健康档案。,（6）对可能发生的密封源事故应有预防和应急救援措施。 （7）密封源更换容器时，应有专业防护人员负责现场操作剂量监测 （8）密封源装置野外作业时，在有用线束投照方向应划定一定范围的控制区。 （9）应至少每年进行一次设备防护性能及安全设施检验。使用含密封源仪表的工作人员不能自行拆卸含密封源仪表的源与探测器系统，防止损坏放射源而造成泄漏污染。,含密封源仪表的贮存,使用单位应有密封源的帐目，设立领存登记，状态核查，定期清点，钥匙管理等防护措施。 根据密封源类型、数量及总活度，应分别设计安全可靠的贮源室、储源柜、储源箱等相应的专用储源设备 贮源室应符合防护屏蔽设计要求，确保周围环境安全，贮源室应有专人管理。 有些储源室应建造贮源坑，根据存放密封源的最大设计容量确定贮源坑的防护设施，储源坑应保持干燥。,含密封源仪表的贮存,储源室应设置醒目的电离辐射警示标志，严禁无关人员进入。 贮源室应有足够的使用面积，便于密封源存取。并应保待良好的通风和照明。 贮源室以及贮源柜、箱等均应有防火、防水、防爆、防腐蚀与防盗等安全措施 无使用价值或不继续使用的退役密封源应退回厂家或送交有资质的单位收储（处）,核子仪使用的辐射防护监测 辐射监测是重要的，但它本身并不是目的，只是为了达到防护目的的一种手段。 核子仪使用过程中，外照射的辐射防护监测是关键。 制定一个监测方案时，必须注意要考虑监测的全过程，包括确定测量原则、监测范围和监测点位，测量方法及相应监测设备的选择等。 监测的类别：按监测对象分为三类:环境辐射监测，辐射工作场所，辐射工作人员。,辐射环境监测,利用直接取样、取样后实验室测量等各种方法，对设施周围环境中的放射性污染水平，以及向环境的释放情况所进行的测量，包括流出物监测。对于核子仪由于是密封放射源，没有流出物，故不需进行流出物监测，其辐射环境监测，就是对环境辐射水平进行监测。对于含类和类密封源的设施，其辐射环境监测，分为使用前辐射环境水平调查和使用期间的辐射环境监测两类。,工作场所的监测,对工作场所的外照射水平，空气污染和地面、设备污染所进行的监测，包括外照射监测和表面放射性污染监测。 工作场所监测应保证：能够评估所有工作场所的辐射状况，可以对工作人员受到的照射进行评价，能用于审查控制区和监督区的划分是否适当。 制定工作场所监测大纲 辐射场变化较大，无法预测的工作场所，设置一个监测报警系统。 中子监测，监测中子剂量当量率，采用雷姆计数器或中子当量仪。 表面污染检测：确认核子仪的放射源是否有因破损、腐蚀而产生泄漏。,个人监测,对人员受到的外照射剂量、内照射和皮肤污染进行监测。用人单位应负责安排工作人员的职业照射监测和评价。对职业照射的评价主要应以个人监测为基础。 应进行个人监测的人员：对于任何在控制区工作的工作人员，有时进入控制区工作并可能受到显著职业照射的工作人员，其职业照射剂量可能大于5mSv/a的工作人员。 应尽可能进行个人监测的人员：在监督区工作的人员或偶尔进入控制区工作，其职业照射在15mSv/a的工作人员。 质量保证是监测中的重要环节，应将质量保证贯穿于从监测大纲制定到监测结果评价的全过程。,放射性监测仪器及监测方法,探测器：气体电离探测器、闪烁探测器、半导体探测器。 其他类型的探测器：固体径迹探测器、热释光探测器。 X， 辐射监测仪：有电离室类监测仪、闪烁剂量率仪表、GM计数管监测仪和携带式环境谱仪。 、表面污染监测仪： 、表面污染监测仪。 中子监测仪：便携式n- 辐射仪和中子剂量当量仪。 热释光剂量计和测量仪：佩带在人体上，测量个体受照剂量的监测仪器。,个人剂量监测,在核子仪应用中，工作人员所受的照射主要是外照射，在放射性测井中，既有外照射也可能有内照射。 外照射个人剂量监测 让工作人员佩带个人剂量计，对其所接受的辐射剂量进行测量。 常规监测和操作监测的目的：测量个人在一段时间内或一次操作过程中的受照剂量当量，确定工作人员所接受的剂量是否符合有关标准要求。 附加目的：提供工作人员所接受剂量的变化趋势、工作场所的防护条件以及事故照射情况下工作人员的辐射剂量等有关资料。,（1）外照射贯穿辐射有效剂量监测,工作人员所受有效剂量高于1mSv/a需要考虑外照射光子贯穿辐射个人剂量监测。 （2）外照射当量剂量监测 防止产生确定性效应，判断是否符合当量剂量相应限值的要求。 （3）个人监测所需监测的量 Hp(10)；辐射场包含较高的弱贯穿辐射成分（射线或能量低于15keV的光子），需要测量Hp(0.07)；对于眼晶体需要测量Hp(3)。,个人剂量计的选择,常规监测 a.光子剂量计，仅仅给出个人剂量当量Hp(10)； b.-剂量计，可给出个人剂量当量Hp(0.07)和Hp(10)； c.具有甄别功能的光子剂量计，除测量Hp(10)之外，还可给出辐射类型，有效能量，并能探测高能电子； d.肢端剂量计，可给出-辐射的Hp(0.07)； e.中子剂量计，给出有关Hp(10)的信息。,-混合场监测剂量计,TLD或胶片剂量计。 中子剂量监测剂量计 中子剂量计和光子剂量计一起佩戴。用反照中子剂量计来评价热中子、中能中子以及高能中子的剂量。固体径迹探测器、气泡聚合物探测器。 个人剂量监测需要建立质量保证体系。,内照射个人剂量监测,通过对人体生物样品的分析或整体测量技术来测定放射性物质的污染含量，判断是否超过国家规定的年摄入量限值或年剂量当量限值。 参照GBZ 129-2002，职业性内照射个人监测规范进行监测。 两种监测方法：通过体外测量来估算体内放射性核素；通过排泄物和其他生物样品分析来估算体内污染量。,使用含密封源仪表安全防护的技术措施,控制放射源的质和量 在不影响使用效果的前提下，尽可能以对人体毒性小的放射性核素代替毒性大的；优先选用低活度、短半衰期的放射性核素 采用时间、距离、屏蔽防护 必须具有能够防止密封源脱落并保护密封源免遭损坏的机械结构和保护措施，如源套。 含密封源仪表具有源套时，在源套外表面必须具有牢固的警告标志；不具有源套时，在密封源附近须有牢固的警告标志 含密封源的敞束型仪表应当具有遮光器及遮光器开、关状态的明显标志,测井设备,一、测井绞车 (一)测井绞车的用途 测井、射孔等作业使用的电缆是缠放在绞车滚筒上，滚筒借助于汽车发动机的动力而转动，从而控制电缆在井内按要求的速度上提和下放。,(三)测井绞车的安全操作,操作绞车就是通过操纵动力和变速系统使电缆滚筒以不同的速度和方向转动，从而使电缆及测井仪器在井中下放或上提，达到完成各项作业的目的。操作绞车只要做到操作措施得当、操作准确并做到井口慢、井底慢、特殊井段慢、遇阻、遇卡慢等，就能做到安全生产。,1测井绞车应摆放在距井25m远的上风头位置，对正井口滑轮，打好掩木。 2起下电缆时，速度要均匀，不准猛提、猛刹，随时观察电缆运行张力读数，及时判断遇阻、遇卡。在进行井壁取心作业时，拉力增到25kN时，必须立即停车，然后慢速上下活动防止拉断岩心筒的钢丝绳，以免岩心筒落井。 3仪器(射孔器)放人或起出井口时，应注意听从井口操作手和操作工程师的指挥，防止拉掉或摔坏仪器(射孔器)，甚至发生伤人事故。 4注意盘齐电缆，同时做好电缆的清洁保养和防锈维护。 5在斜井、“狗腿子”井等特殊井况下作业时，容易遇阻和遇卡，仪器和电缆下放速度要比直井慢，下放时要保持匀速，不准高速下放。发现遇阻时，不准硬冲，同时应避免仪器在井中长时间停留，要及时上提，防止遇卡。,(三)测井绞车的安全操作,6井壁取心上提至套管鞋前，过油管射孔上提到油管喇叭口前，必须放慢速度，等仪器进入套管(油管)后再加快速度，防止卡掉仪器。 7如果发现遇卡，应立即停车，如果仪器可下放，则慢速下放电缆，然后缓慢上提，这种情况比较容易解卡。若仪器能下放，则可慢速上提电缆，张力不能超过悬重15kN，若仍不能解卡，应采取其他解卡措施。 8每次作业，应认真填写绞车运行记录。,二、测井电缆,(三)测井电缆的使用,1上电缆 1)上电缆前，先检查新电缆的缆芯直流电阻是否符合出厂标准，再检查每一根缆芯相互之间以及对缆铠的绝缘电阻。 2)将新电缆滚筒装在专用的电缆架上，并固定好，去掉电缆盘的外包装，将电缆的一头穿过导向滑轮和测张力装置。在穿人绞车滚筒前，先将电缆外层钢丝剥开15mm左右剪掉包扎好，由滚筒内侧孔穿出，从滚筒外侧拉出后，在外层钢丝剪断处用高压绝缘胶布和铅丝扎成疙瘩。把电缆头部的内层钢丝留下两根，其余全部从疙瘩处剪断，用胶布包好，回抽电缆，使疙瘩挡在滚筒侧孔的外侧。然后将缆芯盘绕在滚筒外侧的槽孔里以备与滑环连接。 3)上电缆第一层时，必须带上张力记(应大于500kN)，一边盘绕一边不停地用小榔头击紧。如发现有未排紧的地方，应重盘。 4)在盘电缆时，应注意电缆外层钢丝是否完好，如发现损坏或断丝应及时维修。 5)严格控制盘电缆速度，一般应小于500mh，防止电缆打结。 6)全部上完电缆后，应再次检查电缆的通断和绝缘。,三、井口滑轮,(一)井口滑轮的作用 井口滑轮是测井、射孔、井壁取心作业中井口专用设备。井口滑轮是用来改变电缆运行方向的设备，电缆通过它下井，并带动它转动。它可以与其他井口专用设备(张力计等)配合使用，计算电缆在井内运行速度和指示深度，并能反映电缆所承受的拉力。 (二)井口滑轮的结构 1轮体 井口滑轮的轮体材料为尼龙或铸铝，在轮体的中心是两个轴承和一个滑轮轴，轮体的两侧各有一个60齿的齿轮，用来带动井口发送自整角机，常用的滑轮一般有15m和25m两种。 2轮轴 轮轴与轴承配合，使轮体能自由转动。 3夹板 两块夹板分别固定在轮轴两侧，其上端可安装井口，自整角机或井口深度转数表。下端用于其他井口设备连接和固定。,1托橇；2地滑轮；3天滑轮；4电缆；5井筒；T电缆所受的张力,(四)井口滑轮的安全使用 能否正确使用井口滑轮，直接影响到作业质量和人身安全。在作业过程中认真注意以下事项： 1使用时必须装正，以防止滑轮磨损。固定天滑轮的销子必须能够承受120kN以上的拉力，固定地滑轮的链条或销子必须能够承受120kN以上的拉力。 215m滑轮的直径误差不能超过095mm，否则应及时更换。 3地滑轮用吊绳扶正，减少用手扶摸滑轮。 4行车时应将滑轮牢靠固定在绞车上，防止碰坏。搬运时不得在地面上推，以防止硬物碰坏铝质、槽帮而无法使用。 5滑轮装在井口时常与钻井液、原油接触，容易锈蚀，影响转动，因此要定期清洁保养，注入黄油，润滑防腐。 6在滑轮运行过程中，井口操作工应站在侧面合适位置，禁止用手或身体其他部位随意与滑轮接触，以免发生伤人事故。,四、张力计 张力计也称指重计，它一般固定在天滑轮与游动滑车之间，由引线与绞车面板相连接。作业时，电缆所受的张力是张力计所受向下拉力的50。 (一)张力计的用途 张力计和井口天地滑轮配合作用，把测井电缆的张力变为电信号经传输电缆送给绞车张力面板处理后进行显示或送地面仪器进行记录。通过电缆张力的变化，准确判断井下仪器和电缆的运行情况。 (二)张力的工作原理 张力计内部有一个桥式电路，桥式电路由三个固定电阻和一个可变电阻组成。 可变电阻一般由铂金丝制成，当拉力变化时，铂金丝的电阻发生变化，桥式电路就有信号输出，经插座和传输电缆到绞车张力面板进行处理，即可显示电缆张力的变化。,五、电缆鱼雷和马笼头,(一)马笼头的分类 马笼头是指电缆末端与仪器连接的快速连接头，又称电缆头。确切地说马笼头是指加长电极的十芯电缆头。电缆的末端是鱼雷，电缆头的上端是鱼雷。鱼雷是为了适应不同直径的下井仪器和不同的连接方式。 电缆头分七芯电缆头、单芯电缆头、十芯电缆头等。,(二)电缆鱼雷和马笼头的结构及用途,鱼雷每次下井前应有专人检查顶丝、密封 圈和固紧螺帽，深井要加注硅脂。操作员 在检查电缆通断绝缘时也要检查鱼雷的好 坏，测井返回后应给鱼雷两头的加强簧擦 上防锈油。绝缘不好时要拉出内部器件清 洗后插上插头再测量绝缘达到规定标准方 可。有时绝缘达不到要求，需重新制作鱼 雷。,2)马笼头的用途 (1)连接电缆和下井仪器。由软的电缆过渡到硬的仪器。使输送仪器下井作业方便灵活。 (2)能快速连接和拆卸，又能保证缆芯与仪器导线的通断和绝缘良好。 3)马笼头的维护与保养 (1)为了保证测井作业的顺利进行，每个测井系列测完，提出井口之后，必须首先拆下电缆头，利用地面仪器接线面板上的电缆测试系统，检查缆芯和电缆头的绝缘、通断后才能连接下一个系列的仪器下井。 如果发现通断或绝缘有问题，应立即拆卸开鱼雷，用ECC-200油清洗电缆末端的公插头或电缆头上端的母插头。检查电缆和电缆头通断与绝缘。如果清洗过电缆头上端的母插头后，检测其通断绝缘没有问题，说明故障出在鱼雷。若仍有绝缘或通断问题，则说明是电缆头本身有问题。要对电缆进行保养和维修。,第三章 放射性测井的安全与防护,密封放射源测井的操作 准备工作：（1）装、卸放射源人员必须经放射性体检、培训考核取得合格证后方可上岗操作；装、卸放射源作业必须由两个人完成，由队长分组。 （2）铅背心、铅围裙、铅眼镜、铅手套和放射性剂量牌等防护设施必须齐全、好用，并在装、卸放射源时穿戴好防护设施。 （3）小队到达施工现场后，借源人应检查放射源，队长确认源在车上。 （4）没测到放射性项目前，源不得离开车。 （5）存放放射源的车辆在井场或其他场所停放时，应有人实时看管，防止被盗。 (6)施工前必须以源罐为中心插上警示旗。,装、卸放射源,坡道装卸放射源（适用于国产仪器） 装放射源：（1）将放射性仪器水平架在仪器支架上，探头以免朝上，连接马笼头、电缆。给井下仪供电，检查仪器是否正常。（2）装源人穿戴防护设施，二人将源罐从车上抬到坡道上井下仪旁边。（3）装源人将源罐移近仪器探头位置，操作工程师观察脉冲计数是否正常。如正常，关闭井下仪供电，准备装源刻度。（4）装源人检查仪器源室正常后，打开源罐锁，用源抢将源取出。（5）取出放射源，将源装入仪器源室。（6）测前刻度完成后，关闭井下仪电源。（7）装源人乙扶住井下仪对准井眼，将仪器下入井内。（8）装源人将空源罐擦拭干净，并注入适量机油，冬天上适量防冻液。,卸放射源,（1）井下仪空起至距井口100m时，装源人乙上钻台，鱼雷起出后，通知绞车工停车，卸掉刮泥器，井下仪提出井口后，盖井口井盖，装源人甲在坡道准备好源枪和面纱。 （2）挂牢挂钩，装源人与绞车工配合将井下仪放到坡道上，源室向上。将源枪插入源室，使源枪卡主源销逆时针旋转，将源拔出。用纱布将源体擦拭干净后，检查源体、盘根，如正常，放入源罐，如有异常向队长汇报。确认源在源罐后上锁。 （3）装源人将源罐运送到仪器车源仓内，队长用辐射仪检查源罐后，装源人锁好固定装置锁和源仓锁。,密度源装源过程（三种方式）,（1）打开源罐锁头，将专用源枪插入源罐，顺时针拧源枪尾部，源枪将源抓紧后，将源取出源罐，检查源体正常后，使源上的卡槽与仪器源室内的卡销对齐，将源装入仪器源室中，逆时针拧源枪尾部，松开取出源枪，盖仪器源室盖，用六方套筒顺时针紧固仪器源室螺丝。 （2）打开源源罐，枪一端是丝扣，另一端是六方。先用丝扣取出源和装源，再用六方端旋转螺丝固定源。 （3）打开源罐锁头，将专用源枪插入源罐，顺时针拧源枪尾部圆手柄，源枪将源抓紧后，逆时针拧源枪横杆，待扣全部退完后，将源从源罐中取出，检查源体正常后，将源装入仪器源室中，顺时针拧源枪横杆，直到拧紧，逆时针拧源枪尾部圆手柄，将源枪与源分离。,密度源卸源过程,（1）用六方套筒松开密度仪源室盖，源枪插入密度源尾部，顺时针拧枪尾部，将源取出擦净，装入源罐，给源上锁。 （2）用源枪六方端将固定螺丝逆时针旋转取下，用源枪丝扣一端顺时针旋转上到源体上，将源从仪器中取出；将源放入源罐中，逆时针旋转源枪，分离源枪和源体，盖好源盖上锁。 （3）将源枪头对准密度源的卡槽，顺时针拧源枪尾部圆手柄，源枪将源抓紧后，逆时针拧源枪横杆，待扣全部退出后，将源从仪器源室中取出，装入密度源罐中，顺时针旋转源枪横杆，直到拧紧，将源罐上锁。,中子源装源过程,（1）装源人用六方套筒松开固定中子源室的螺丝，打开中子源罐锁头，取出屏蔽石蜡棒。将源枪插入源罐中，顺时针拧源枪尾部，源枪将源抓紧后，将源取出源罐，检查源体正常后，使源上的孔朝上将源放入仪器中，逆时针拧枪尾部，松开取出源枪，将中子源室推回到仪器中，用六方套筒顺时针紧固仪器源室螺丝。 （2）用专用扳手将源室两固定六方螺丝逆时针松开，再用扳手另一端打开源室，并在源室和仪器之间夹一副手套，打开中子源罐锁，将源枪插入源罐，用源枪外套套住源体顶端，顺时针旋转源枪内扣，拧满为止，然后逆时针旋转源枪外套，直到将源体与仪器分离，将源枪插入仪器源室中，顺时针旋转源枪外套，将源拧到源室中，然后逆时针旋转源枪内扣，直到将源体与源枪分离。,中子源卸源过程,（1）用卡盘卡住仪器，盖井口，用六方套筒松开固定中子仪源室的螺丝并打开源室；用专用源枪抓住中子源尾部，顺时针拧源枪尾部抓紧源，将源取出擦净，装入源罐中，逆时针拧源枪，使枪与源体分离，将屏蔽石蜡棒放入源罐，给源罐上锁。将中子源室推回到仪器中，用六方套筒紧固仪器源室螺丝。 （2）用专用扳手带六方一端将源室两固定螺丝逆时针松开，再用扳手另一端打开源室，并在源室和仪器之间夹一副手套；用源枪外套套住源体顶端，顺时针旋转源枪内扣，拧满为止，然后逆时针旋转源枪外套，直到将源体与仪器分离；将源放入源罐中，顺时针旋转源枪外套，直到将扣上满，逆时针旋转源枪内扣，直到将源体与源枪分离，盖上源盖上锁。,放射性同位素示踪的操作,测井前的准备 施工条件的准备：井场的准备，井架车的准备，井口的准备，井下注水管的准备。 测井施工设计和测井通知单 测井通知单的基本内容包括：井下基础数据，注水情况，射孔层位数据，注水管柱结构，对应油井生产情况，特殊情况的说明和提示。 填写放射性同位素示踪注水剖面施工单内容：基本数据，注水情况，测井要求，测量井段。,注水管柱种类及放射性同位素示踪剂施工方法,注水管种类：笼统注水管柱，分层注水管柱。 放射性同位素示踪剂测井施工方法 油井注水方法：正注（将水从油管注入）和反注（将水从套管的环形空间注入）。 正施工方法：广泛应用于分层配注井的施工。 分层注水：将仪器串下过测量井段，上提测基线，完成后继续上提至测量井段上部适当深度，给仪器串供电，打开释放器，释放示踪剂。示踪剂随注入水向下运行，至各级配水器，通过水嘴进入油套环形空间，最后滤积在注水层的表面上。 笼统注水：油管下至油层顶部，注入水经喇叭口进入套管，最后被注入地层。整个测井过程在套管中进行和完成。,施工步骤,现场调查 井场车辆摆放 安装井口及防喷装置 密闭施工工艺流程 井场放射性同位素示踪剂测井施工 （1）地面释放示踪剂施工工艺 1）操作人员需穿戴安全防护劳保用品（铅背心、铅眼睛、乳胶手套、口罩）。 2）检查地面释放器各配件的密封面、丝扣、密封圈等是否处于良好状态。 3）安装释放器及注水释放管线。 4）打开注入释放阀门，对安装好的地面释放器进行试压，检查密封效果。如果有渗漏，马上关闭各阀门泄压整改。,5）将放射性同位素示踪剂罐从源车提至井口附近，取出示踪剂，倒入地面释放器，拧紧密封盖，打开释放阀门，再打开注水阀门。 6）将示踪剂罐送回源车，固定好，加锁保护。 7）同探测器监测放射性同位素示踪剂是否注入井内，对比自然本底，如有污染，马上进行安全处理。,放射性同位素的选择 放射性同位素的毒性：尽可能选用中、低毒性的放射性同位素，尽量不要选择亲骨性的半衰期又长的放射性同位素作示踪剂。 示踪剂的半衰期：最长不超过30天，一般同位素半衰期为其使用周期的（1/41/3）倍为宜。 射线能量：射线选0.5MeV左右。注水剖面测井主要考虑射线 同位素附着能力：要求同位素对载体具有较强的附着或结合能力。,131Ba-GTP微球示踪剂的技术指标、颗粒直径及用量的选择,131Ba-GTP微球的核心是具有多孔吸附性小球，吸附了含有放射性同位素液体经搅拌、烘干、脱水之后，制成有无数小孔的微球骨架。 颗粒直径：100300m，400700m，600900m 污染性：对井下油管、封隔器等工具没有明显的沾污。 示踪剂用量：与地区构造、孔隙度、渗透率和孔隙结构等地质条件有关，而且更直接地和注水压力和注水指数等条件有关。 全井所需131Ba-GTP微球示踪剂的放射性活度的计算 131Ba-GTP微球示踪剂的体积用量计算,113Sn-131mIn同位素发生器,113Sn-131mIn同位素发生器是一种自发产生短半衰期131mIn（半衰期为99.8min）的放射性同位素装置。 由112Sn粉末吸附在水合氧化锆粉末上，装在玻璃吸附柱中放入原子能反应堆中照射1个月以上，照射时间越长,由112Sn转变为 113Sn的量就越多。 113Sn的半衰期为15天。使用113Sn-131mIn同位素发生器时，一般用1525ml的0.05mol/l的盐酸，淋洗出131mIn的溶液，再把溶液稀释并吸附在活性碳载体上。,131mIn示踪剂的配制 131mIn半衰期短，从配制到测井施工要花费一定时间，配置时要适当增加其放射性活度，一般要增加一倍。 131mIn示踪剂的配制过程：1、取80ml，0.1mol/L的NaOH溶液放入搅拌器中；2、用0.05mol/L的盐酸淋洗113Sn- 131mIn发生器，得到洗脱液25ml；3、根据发生器的现存活度，算出洗脱液的比活度，然后取出满足测井所需活度的131mIn洗脱液放入搅拌器中，搅拌均匀；4、取40g经过化学处理的活性炭放入搅拌其，充分搅拌30min， 131mIn示踪剂就制成了。,示踪剂配制与分装的防护,放射性同位素实验室的选址与内部设施 选址：选择气象条件好，地势稍高，地形宽阔，地下水位低，土质渗透性小的地方，要求周围人口稀少，交通便利，足够的供电、供水能力。 按日等效最大操作量的大小，将非密封源工作场所分为甲、乙、丙三级。 日等效操作量的概念 放射性核素的日等效操作量等于放射性核素的实际日操作量（Bq）与该核素毒性组别修正因子的积除以与操作方式有关的修正因子所得的商。 油田示踪测井用放射性同位素实验室属于乙级工作场所。清洁区，低活性区，高活性区。气流方向设计成从低活性区至高活性区。,示踪剂配制与分装的防护,示踪剂的配制分装与剂量监测 放射性同位素示踪剂的配制和分装应在手套箱内进行。手套箱用不锈钢做衬里，便于清洗。对于X、射线的操作，用铸铁或铅做屏蔽层，窥视窗一般选用铅玻璃，手套箱内与箱外保持负压。现场分装同位素，采用固定在车上的“同位素分装器”来分装。示踪注水剖面测井多采用低、中毒性、低能量和短半衰期的放射性同位素。 示踪剂用量： 同位素实验室每个月进行一次全面剂量监测。,示踪剂配制与分装的防护,同位素示踪剂的包装和运输 同位素131Ba微球采用三层包装：内容器，防护容器，外层辅助包装。包装箱上设有放射性标志符号。 示踪剂的运输 使用专车，应持有危险品押运证，包装容器应加锁，容器必须牢固稳妥地摆放在车上，运输路线避开人口稠密地区。中途停车，应指派专人看管。 取源 核对 运车 施工 释放器清洗 完成 监测,放射性同位素示踪现场作业的辐射安全,防护工作分为：测井前的准备工作、测井施工中和施工完毕的安全防护。 准备工作中的安全防护 1、同位素示踪剂的领取和拉运 2、测井施工现场的布置 3、示踪剂在现场的临时存放 施工中的安全防护 两种施工方式：井口注入式，井下释放法。对于注水剖面测井示踪，应用井下释放式比较好。,井口注入式施工中的安全防护,井下释放法施工中的安全防护,测井施工完毕后的安全防护 1、检查作业区的沾污，2、检查井下仪器、井下释放器的沾污，3、检查施工人员使用的劳保用品，4、注意不要乱扔手套，5、检查核对施工装置、仪器和工具，6、回收放射性危险标