在石油、天然气的勘探过程中, 为了判断井剖面的岩石性质、计算储集层参数, 要进行一系列的物理探测工作, 放射性测井就是其中的主要内容之一。放射性测井是地质勘测工作中非常简便、有效的手段, 其优点为:适用范围广, 操作简单, 测量准确, 环境影响较小, 可以解决复杂地质条件下的测井问题。放射性测井方法根据探测射线的种类可以分为两类:γ测井法和中子测井法。

1 材料与方法 1.1 概况

该项目为流动性作业应用放射性密封源项目, 随钻井工地迁移而迁移。本项目涉及2枚放射源, ²⁴¹Am-Be、¹³⁷Cs各1枚, ²⁴¹Am-Be中子源是Ⅱ类放射源, 现有活度为6.66 × 10¹¹Bq, 用途:测量地层孔隙度; ¹³⁷Cs放射源是Ⅳ类放射源, 现有活度7.4 × 10¹⁰ Bq, 用途:测量岩层密度。

项目放射源贮存库长约11 m, 宽约9 m。库中设置8个源坑, 其中1~4号源坑为贮存中子源, 5~8号贮存γ源, 目前只使用2个源坑, 3号与7号。源坑设计:源坑外水泥墙水泥密度大于1.8 g/cm³时, 厚度应为400 mm, 该公司水泥墙实际厚度大于800 mm。中子源坑坑盖厚170 mm, 由3 mm铅板与石蜡加5%硼砂补填, 放入4 mm厚铁皮焊制的铁壳内。γ源坑坑盖用厚度大于170 mm的水泥盖, γ源已是三级包装。

该公司现有1辆专用运输作业车, 运输车为测井放射源专用改装设计, 前半部为驾驶舱和押运人员乘坐厢, 后半部分放射源贮存厢, 后厢内设有中子源容器、γ源容器各一个。中子源容器的材料主要为铅、石蜡等, γ源容器防护材料主要为铅。

1.2 辐射污染因素分析

密封放射源¹³⁷Cs在发射γ射线的同时发射2种β射线。γ射线能量是0.662 MeV, 两种β射线的能量分别为0.512 MeV和1.174 MeV。²⁴¹Am-Be中子源是用²⁴¹Am发射α射线轰击Be产生中子。由于α、β射线穿透能力很弱, 设备的外包装可以完全屏蔽, 使α、β射线不能释放到环境中, 只要放射源不破裂不会污染环境。中子、γ射线穿透能力较强, 因此必须考虑其对环境污染和对人体的危害。工作过程中, 正常工况下不产生放射性固体废弃物、废水、废气, 但可能产生报废和退役的放射源, 需厂家进行回收。

因此, 本次监测因子为γ空气吸收剂量率和中子剂量当量率。

1.3 监测仪器及方法 1.3.1 监测环境条件

天气, 晴; 温度25.0℃; 相对湿度43.2%。

1.3.2 监测仪器

FH40G型便携式X-γ剂量率仪监测γ空气吸收剂量率, 该仪器能量响应范围为36 keV~1.3 MeV, 量程范围为10 nGy/h~1 Gy/h; 由中国计量科学研究院检定, 在检定有效期内使用。BH 3105型中子剂量当量仪监测中子剂量当量率, 该仪器能量响应范围为0.025 eV~14 MeV, 量程范围为0.1 μSv/h~100.0 mSv/h, 北京核仪器厂生产; 由中国计量科学研究院检定, 在检定有效期内使用。

1.3.3 方法依据

《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB/T 14583-1993)^[1]; 《辐射环境监测技术规范》(HJ/T 61-2001)^[2]; 《环境核辐射监测规定》(GB 12379-1990)^[3]。

1.3.4 质量保证

监测人员均经过考核并取得上岗证书, 所有监测仪器均经过计量部门检定并在有效期内, 监测仪器在使用前经过校准或检验。

2 结果 2.1 源库室内辐射水平监测结果

当²⁴¹Am-Be源、¹³⁷Cs源在贮源库, 分别在贮源井内, 防护盖关闭状态下, 贮源库室内, 距井盖不同距离共布点13个γ监测点和13个中子监测点, 监测结果见表 1。

由表 1可知, 贮源井防护盖表面空气比释动能率现场监测值最大为6.53 μGy/h, (其中γ空气吸收剂量率现场监测值0.126 μGy/h; 中子剂量率现场监测值6.4 μGy/h), 低于《油(气)田测井用密封型放射性卫生防护标准》(GBZ 142-2002)^[4]规定的贮源库内贮源井防护盖表面空气比释动能率应小于25 μGy/h的标准限值。

2.2 源库室内²⁴¹Am-Be表面不同距离辐射水平监测结果

当²⁴¹Am-Be源在贮源库, 打开源库门, 并开启贮源井防护盖的双锁, 启动吊车提起贮源井盖, 从源坑将²⁴¹Am-Be放射源罐升起, 放在贮源库库房室内平地, 监测距²⁴¹Am-Be放射源罐表面5 cm、1 m、2 m处不同距离的监测数值, 监测结果见表 2。

由表 2可知, ²⁴¹Am-Be贮源罐表面空气比释动能率现场监测值最大为276.6 μGy/h (其中γ空气吸收剂量率现场监测值3420 nGy/h, 中子剂量当量率现场监测值为273.2 μGy/h), 低于《油(气)田测井用密封型放射性卫生防护标准》(GBZ 142-2002)规定的贮源罐表面源罐表面5 cm的空气动能率应小于2 mGy/h的标准限值。

2.3 源库室内¹³⁷Cs表面不同距离辐射水平监测结果

当¹³⁷Cs源在贮源库, 打开贮源库库门, 并开启贮源井防护盖的双锁, 吊车提起贮源井盖, 从源坑将¹³⁷Cs放射源罐升起, 放在库房室内平地, 监测¹³⁷Cs源罐表面不同距离的监测数值, 监测结果见表 3。

由表 3可知, ¹³⁷Cs贮源罐表面γ空气吸收剂量率监测值最大为1049.4 nGy/h。低于《油(气)田测井用密封型放射性卫生防护标准》(GBZ 142-2002)规定的贮源罐表面源罐表面5 cm的空气动能率应小于2 mGy/h的标准限值。

2.4 源库周围环境辐射水平监测结果

放射源在贮源库, 贮源库周围环境辐射水平监测结果, 见表 4。

由表 4可知, 放射源在贮源库, 贮源库周围环境空气比释动能率现场监测值最大为0.08 μGy/h (其中, γ空气吸收剂量率现场监测值最大为79.4 nGy/h, 中子剂量当量率现场监测未检出)。低于《油(气)田测井用密封型放射性卫生防护标准》(GBZ 142-2002)规定的源库外空气动能率应小于2.5 μGy/h的标准限值。

2.5 源车在不同状态下周围环境辐射水平

专用源车在空车、装载¹³⁷Cs、²⁴¹Am-Be源等状态下, γ空气吸收剂量率、中子剂量当量率监测结果(见表 5)。

当放射源专用运输车空车状态下, γ空气吸收剂量率现场巡测监测值最大为55.2 nGy/h, 处在该地区天然放射性本底水平范围内, 属正常本底水平(注:该地区环境天然γ空气吸收剂量率范围为21.0~128.9 nGy/h)。车上载有1枚¹³⁷Cs源状态下, γ空气吸收剂量率现场监测最大值为68.8 nGy/h; 车上载有1枚²⁴¹Am-Be源状态下, 空气比释动能率现场监测值最大为0.26 μGy/h (其中, γ空气吸收剂量率现场监测值60.7 nGy/h, 中子剂量当量率现场监测值为0.2 μGy/h); 车上载2枚源时, 车内贮源罐表面等处空气比释动能率监测值最大为0.27 μGy/h (其中γ空气吸收剂量率监测值最大为66.6 nGy/h, 中子剂量当量率监测值最大为0.2 μGy/h), 均低于《油(气)田测井用密封型放射性卫生防护标准》(GBZ 142-2002)规定的运源车内外的空气比释动能率不得大于2.5 μGy/h的标准限值。

3 结论

该公司防护屏蔽充分, 屏蔽墙体、防护盖的设计、施工质量效果较好, 安全防护设施安全有效。其周围环境辐射水平均在《油(气)田测井用密封型放射性卫生防护标准》的要求限值以内, 对职业工作人员和公众人员是安全的, 对周围环境产生的影响较小。