[科普中国]-同位素载体

概念

在研究各类核衰变和核反应过程产物的化学性质和测定它们的产额时常到同位素载体。1934年约里奥－居里用红磷和氮化硼中的氮作为磷30和氮13的载体，成功地从辐照靶中分离出磷30和氮13，首次发现人工放射性核素。加入的同位素载体与微量元素应该处于相同的化学状态（氧化态、络合物形式等）或者两者能迅速进行同位素交换，否则可能达不到载带的目的。例如，磷酸钠不能载带处于不同氧化态的放射性磷。在被载带物质的化学状态不能确定时，最好加入各种不同状态的载体，然后用适当的反应使该元素的状态共同化。利用同位素载体的缺点是不能获得比活度较高的核素──无载体核素，因为它与载体进一步分离十分困难。另外，在研究新发现的核素时，尚不知它的同位素载体。

载体颗粒密度对同位素示踪测井的研究油田水驱方式多为分层配注方式，对于非均质油田，为了解决由于油层厚度和渗透率差异造成的各段吸水量不均匀的矛盾，在注水井内下入封隔器、配水器，用井下水嘴的节流作用人为的控制各段吸水强度对注水井进行注水。对于配注井来说，同位素五参数是主要的测井项目，但同位素颗粒的特性将影响着其悬浮液在井内的运动情况，比如：同位素的密度、同位素颗粒在液体中的离散度、同位素颗粒沾污、耐压、耐温、脱附率等。正常的注水条件下，用放射性同位素释放器将吸附有放射性同位素离子的固相载体释放到注水井中预定的深度位置，载体与井筒内的注入水混合，并形成一定浓度的活化悬浮液，活化悬浮液随注入水进入地层。由于放射性同位素载体的直径大于地层孔隙喉道，活化悬浮液中的水进入地层，而同位素载体滤积在井壁地层的表面。地层吸收的活化悬浮液越多，地层表面滤积的载体也越多，放射性同位素的强度也相应的增高，即地层的吸水量与滤积载体的量和放射性同位素的强度成正比。1

同位素示踪剂载体的物理参数,尤其是颗粒的密度，是造成测试效果不准确的重要因素。同位素颗粒实际密度与水的密度有差异，同位素颗粒在井内随水运动的能力下降，使得同位素的相对吸入量与水的相对吸入量相差过大，超过 20%，影响测试资料的准确度。同位素颗粒密度对测井效果起着至关重要的作用，想要解决密度问题可以从以下几方面的改进来提高测试效果：

1)利用多空隙材料制作新型同位素颗粒，具有一定的孔隙结构，可以降低颗粒的密度，提高同位素颗粒随水运动的能力，得到均匀的悬浮液；

2)用密度较小的同位素颗粒在其表面喷洒表面活性剂，使其包裹同位素颗粒，让颗粒的密度趋近于标准值，同时还可减小颗粒的离散度；

3)在同位素颗粒中混入标准密度的冷球，使其总体密度趋近于标准密度，还可减少同位素颗粒在工具位置的沾污，提高测试资料准确度。2

同位素载体沾污校正解释方法研究在油田注水开发中，需要对注入剖面进行精细解释，在解释时较准确的确定各层的相对吸水量有助于制定合理的配注方案，从而为油田开发提供相应的调剖堵水依据。3

沾污现象在注水井注水管柱和井下工具十分清洁且正常注水条件下，含示踪剂的悬浮液先在注入水中以紊流状态均匀混合，随后在注入水的作用下推向地层，示踪剂的粒度相对地层表面较大，所以会滤积地井壁上，各吸水层在吸水的同时也吸收了 131Ba 微球颗粒，即：

1）131Ba 微球在悬浮液中混合均匀，即悬浮液中示踪剂的浓度一定；

2）示踪剂载体随注入流体均匀地滤积在射孔井段的各地层表面上。则同位素滤积量与地层的吸水量、放射性强度之间成正比关系。

油田现场应用表明，随着多年的注入开发，受井况、注入水质、同位素颗粒的影响，131Ba微球颗粒会沾在注水管柱和井下工具上，使得同位素滤积量与地层的吸水量、放射性强度之间的正比关系发生变化，并在测井曲线上显示为相应的假异常，即沾污现象。4

沾污校正方法当某一吸水层受到沾污影响，对应的井下管柱和工具受腐蚀而吸附同位素载体颗粒时，同位素载体在活化液中的深度会降低，使本该滤积到相应地层上的载体颗粒减少，那么相应的滤积量也减少，使得仪器测量到的放射性强度减弱，在解释时同位素曲线与基线的包络面积减少，若还按原来与地层吸水量正比关系进行计算，则算出的地层吸水量比实际偏小，由于各吸水层水量按包络面积进行比例分配，其它未受沾污影响的吸水层算出的吸水比例会偏大，影响了同位素解释的精度。为提高解释精度,应对沾污面积进行归位计算。5

根据沾污校正的数学模型，在同位素吸水剖面面积计算完以后将校正前沾污面积进行计算，然后分别校正到相应的各吸水层中，基本恢复了地层吸水量、同位素滤积量、放射性强度三者之间的正比例关系，能够较真实地反映地层的吸水状况。