自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井.

1、放射性測井放射性測井第一節(jié)自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井第一節(jié)自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井自然伽馬能譜測井自然伽馬能譜測井授課內(nèi)容授課內(nèi)容應用自然伽馬測井識別巖性應用自然伽馬測井識別巖性 應用自然伽馬測井計算泥質含量應用自然伽馬測井計算泥質含量教學重點教學重點核物理基礎核物理基礎自然伽馬測井的應用自然伽馬測井的應用自然伽馬測井的原理自然伽馬測井的原理第一節(jié)自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井第一節(jié)自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井p泥質對各種地球物理參數(shù)有著重要的影響。因此泥質對各種地球物理參數(shù)有著重要的影響。因此,弄清巖石中的泥質含量弄清巖石中的泥質含量對正確利用地球物理參數(shù)對正確利用地球物理參數(shù)來

2、解決相應的地質問題至關重要。來解決相應的地質問題至關重要。p雖然雖然SP測井能夠在砂巖剖面中的合適條件下測井能夠在砂巖剖面中的合適條件下,方便方便地確定巖石中的泥質含量地確定巖石中的泥質含量,但在很多情況下但在很多情況下,卻卻不能不能用來計算巖石中的泥質含量用來計算巖石中的泥質含量(例如例如:CwCmf、純碳酸純碳酸鹽巖剖面鹽巖剖面、膏鹽剖面等膏鹽剖面等),因此因此,發(fā)展了發(fā)展了GR,NGS測井測井。第一節(jié)自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井第一節(jié)自然伽馬測井和自然伽馬能譜測井 自然伽馬測井（自然伽馬測井（GRGR）及自然伽馬）及自然伽馬能譜測井（能譜測井（NGSNGS）, ,不同于不同于SPSP測

3、井測井, ,它們它們屬于核測井的范疇。即是屬于核測井的范疇。即是根據(jù)巖石及根據(jù)巖石及其孔隙流體的核物理性質其孔隙流體的核物理性質來研究井剖來研究井剖面的一類測井方法面的一類測井方法 。一、核物理基礎一、核物理基礎1 1、物質的結構、物質的結構 物質由分子組成物質由分子組成, ,分子又是由原子組成的分子又是由原子組成的。原子包括原子核和核外電子兩部分。原子核。原子包括原子核和核外電子兩部分。原子核又是由又是由質子和中子質子和中子組成組成 。一、核物理基礎一、核物理基礎 我們把元素經(jīng)核衰變釋放出某種射線的性我們把元素經(jīng)核衰變釋放出某種射線的性質稱為質稱為元素的放射性元素的放射性，而原子核不穩(wěn)定的元

4、素，而原子核不穩(wěn)定的元素就是就是放射性元素放射性元素 。2 2、放射性、放射性 如果構成物質的原子核不穩(wěn)定如果構成物質的原子核不穩(wěn)定, ,那么那么, ,該元該元素就會發(fā)生衰變，由一種原子核衰變?yōu)榱硪环N素就會發(fā)生衰變，由一種原子核衰變?yōu)榱硪环N原子核，同時釋放一定量的射線。如：原子核，同時釋放一定量的射線。如： )89. 0()()(422068221084mevHePbPo釙一、核物理基礎一、核物理基礎 3 3、放射性射線的性質、放射性射線的性質 射線（射線（HeHe流）：帶兩個單位的正電荷，且流）：帶兩個單位的正電荷，且質量大，在運動中容易引起物質的電離或激發(fā)而質量大，在運動中容易引起物質的電

5、離或激發(fā)而被物質吸收。所以其被物質吸收。所以其射程很短射程很短，在空氣中約，在空氣中約2.5cm2.5cm左右左右。 射線（電子流）：由于帶電荷，所以在物質射線（電子流）：由于帶電荷，所以在物質中的射程也很短，如能量為中的射程也很短，如能量為1mev1mev的的射線在鉛中的射線在鉛中的射程僅為射程僅為1.48cm 1.48cm 左右左右，而在空氣中大于，而在空氣中大于2.5cm2.5cm，但，但大不了多少。大不了多少。一、核物理基礎一、核物理基礎 3 3、放射性射線的性質、放射性射線的性質 射線（光子流）：不帶電，而且能量也射線（光子流）：不帶電，而且能量也較高（較高（0.5mev0.5mev

6、5.3mev5.3mev），所以其在物質中的），所以其在物質中的射程較大，一般射程較大，一般能穿透幾十厘米的地層、套管能穿透幾十厘米的地層、套管、儀器的外殼、儀器的外殼等等 。 所以在井眼中，能被所以在井眼中，能被探測得到的射線只探測得到的射線只有有射線射線 。一、核物理基礎一、核物理基礎 4 4、巖石的放射性、巖石的放射性 只要巖石中含有放射性元素，那么就會產(chǎn)只要巖石中含有放射性元素，那么就會產(chǎn)生各種射線（生各種射線（、），而且放射性物質），而且放射性物質越多（放射性越強），產(chǎn)生的射線越強，井眼越多（放射性越強），產(chǎn)生的射線越強，井眼中探測到的射線（中探測到的射線（）也就越強。）也就越強。

7、所以，根據(jù)探測到的射線的強弱就可研究所以，根據(jù)探測到的射線的強弱就可研究巖石的放射性巖石的放射性 。 巖石中有無放射性及放射性與什么地質問題巖石中有無放射性及放射性與什么地質問題相關聯(lián)，是我們關注的焦點相關聯(lián)，是我們關注的焦點 。一、核物理基礎一、核物理基礎4 4、巖石中的放射性、巖石中的放射性 一般的巖石中或多或少有些放射性元素存一般的巖石中或多或少有些放射性元素存在，所以巖石元素具有一定的放射性。在，所以巖石元素具有一定的放射性。 放射性元素一般是：釷（放射性元素一般是：釷（ ）、鈾（）、鈾（ ） 、鉀（、鉀（ ） 。23888U23290Th4019K 放射性放射性最強最強：火成巖：火成

8、巖 放射性放射性中等中等：變質巖：變質巖 放射性放射性最弱最弱：沉積巖：沉積巖 研究結果表明：各種巖石中放射性元素的研究結果表明：各種巖石中放射性元素的種類及含量不同，其放射性的強弱也有所不同種類及含量不同，其放射性的強弱也有所不同 。一、核物理基礎一、核物理基礎4 4、巖石的放射性、巖石的放射性 在沉積巖中在沉積巖中: : 純地層（無泥、無放射性元素礦物）純地層（無泥、無放射性元素礦物）放射性最弱。泥巖及含有放射性元素的放射性最弱。泥巖及含有放射性元素的巖石放射性最強。其它地層的放射性為巖石放射性最強。其它地層的放射性為中等中等 。一、核物理基礎一、核物理基礎4 4、巖石放射性、巖石放射性

9、泥巖具有較強放射性的原因泥巖具有較強放射性的原因：粘土顆粒細，沉粘土顆粒細，沉積時間長，有積時間長，有充分的時間與放射性物質接觸充分的時間與放射性物質接觸而一而一同沉同沉積。積。 粘土顆粒的表面帶粘土顆粒的表面帶有有負電荷，容易吸收放射負電荷，容易吸收放射性元素性元素。如。如:K:K 某些粘土礦物中某些粘土礦物中含有放射性元素含有放射性元素，如鉀礦（，如鉀礦（水云母、正長石等）水云母、正長石等），鉀含量較多。鉀含量較多。 粘土中往往粘土中往往夾雜有大量的有機物質夾雜有大量的有機物質，有些有，有些有機物質吸收的有放射性礦物：機物質吸收的有放射性礦物：K K、U U 。一、核物理基礎一、核物理基礎

10、4 4、巖石的放射性、巖石的放射性 我們打交道的是沉積巖，對于沉積巖我們打交道的是沉積巖，對于沉積巖來說，其放射性主要取決于粘土的類型及來說，其放射性主要取決于粘土的類型及含量。含量。 另外，巖性及沉積環(huán)境的不同，其放另外，巖性及沉積環(huán)境的不同，其放射性元素的種類及含量也不同（如還原環(huán)射性元素的種類及含量也不同（如還原環(huán)境有利于境有利于U U的還原沉淀）。的還原沉淀）。二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理 自然伽馬測井是在井內(nèi)測量自然伽馬測井是在井內(nèi)測量巖層中自然存在的放射性元素核巖層中自然存在的放射性元素核衰變過程中放射出來的伽馬射線衰變過程中放射出來的伽馬射線的強度來研究巖層的一種

11、方法的強度來研究巖層的一種方法 。 巖石中的放射性元素產(chǎn)生的巖石中的放射性元素產(chǎn)生的射線穿過地層、泥漿、儀器的外射線穿過地層、泥漿、儀器的外殼進入井下儀器的探測器。探測殼進入井下儀器的探測器。探測器每接收到一個器每接收到一個光子，就產(chǎn)生光子，就產(chǎn)生一個電脈沖。一個電脈沖。二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理 電纜將電脈沖送到地面儀器電纜將電脈沖送到地面儀器。 地面儀器：地面儀器： 一方面負責計數(shù)一方面負責計數(shù)，即統(tǒng)計，即統(tǒng)計單位時間內(nèi)的電脈沖數(shù)。顯然單位時間內(nèi)的電脈沖數(shù)。顯然放射性越強，單位時間內(nèi)收到放射性越強，單位時間內(nèi)收到的電脈沖數(shù)越多（計數(shù)率越高的電脈沖數(shù)越多（計數(shù)率越高）。）。

12、 另一方面，另一方面，將計數(shù)率轉變將計數(shù)率轉變?yōu)榕c其成比例的電位差進行記為與其成比例的電位差進行記錄錄 。二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理 儀器在井眼中移動就可測儀器在井眼中移動就可測得各深度點反映巖石放射性強得各深度點反映巖石放射性強弱的電脈沖計數(shù)率，即自然伽弱的電脈沖計數(shù)率，即自然伽馬曲線馬曲線 。二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理縱坐標為深度坐標縱坐標為深度坐標 橫坐標為反映巖石放射性強弱橫坐標為反映巖石放射性強弱的計數(shù)率，讀值的單位有兩種：的計數(shù)率，讀值的單位有兩種：一種是：脈沖數(shù)一種是：脈沖數(shù)/ /分；分；另一種是：另一種是：APIAPI。 APIAPI是一種美

13、國石油學會所采是一種美國石油學會所采用的單位。兩倍于北美泥巖平均用的單位。兩倍于北美泥巖平均放射性的模擬地層的自然伽馬測放射性的模擬地層的自然伽馬測井值的井值的1/2001/200，就定義為一個，就定義為一個APIAPI。 二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理 自然伽馬測井反映的是自然伽馬測井反映的是以探測器中點為球心，半徑以探測器中點為球心，半徑為為45cm45cm的球體內(nèi)物質所具有的球體內(nèi)物質所具有的放射性。的放射性。 即自然伽馬測井的探即自然伽馬測井的探測范圍測范圍( (深度深度) )約為約為45cm45cm。二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理影響因素影響因素統(tǒng)計起伏的

14、影響：統(tǒng)計起伏的影響： 衰變是隨機的，即衰變是隨機的，即使是同儀器對同一點進使是同儀器對同一點進行測量，其值也是不同行測量，其值也是不同的，但是是圍繞某一值的，但是是圍繞某一值波動的。波動的。二、自然伽馬測井的原理二、自然伽馬測井的原理影響因素影響因素測井速度測井速度V V和積分電路的和積分電路的充電時間常數(shù)充電時間常數(shù)的影響：的影響： 使使GRGRmaxmax下降；下降； 使使GRGRmaxmax的位置不在地層的位置不在地層的中心而是上移；的中心而是上移； 視視h ha a增大；增大； 半幅點位置上移。半幅點位置上移。地層越薄，影響越明顯。地層越薄，影響越明顯。 二、自然伽馬測井的原理二、自

15、然伽馬測井的原理曲線特點曲線特點 具有統(tǒng)計起伏（曲線的具有統(tǒng)計起伏（曲線的 鋸齒狀）；鋸齒狀）； 對于厚層（層厚探測對于厚層（層厚探測 范圍）其曲線的單幅點范圍）其曲線的單幅點 對應于層界面。對應于層界面。 地層中部的平均值最能地層中部的平均值最能 反映地層的真實的放射反映地層的真實的放射 性性 。三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用劃分巖性及識別滲透層：劃分巖性及識別滲透層： 砂泥巖面：砂泥巖面：純砂巖：純砂巖：GR=minGR=min滲透層滲透層純泥巖：純泥巖：GR=maxGR=max非滲透層非滲透層泥質砂巖：泥質砂巖：GR=minGR=minmaxmax滲透層滲透層砂質泥巖：砂質

16、泥巖：GR= min GR= min maxmax非滲透層非滲透層 對于厚層，層界面的位置用半幅點確定對于厚層，層界面的位置用半幅點確定，而非厚層，則應借助其它測井方法確定層，而非厚層，則應借助其它測井方法確定層界面界面 。三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用估計地層中的泥質含量估計地層中的泥質含量 方法是：用已知的巖樣建立自然伽馬方法是：用已知的巖樣建立自然伽馬測井值與泥質含量的關系測井值與泥質含量的關系 Vsh=f(GR) 或圖版或圖版 GR自然伽馬測井值；自然伽馬測井值； Vsh由實驗室對巖樣

17、進行分析確定由實驗室對巖樣進行分析確定 。 三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用估計地層中的泥質含量估計地層中的泥質含量 相對值法公式（德萊賽公司）相對值法公式（德萊賽公司）: : 1212minmaxminCICshGRGRVGRGRGRGRI三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用估計地層中的泥質含量估計地層中的泥質含量 絕對值法公式（斯侖貝謝公司絕對值法公式（斯侖貝謝公司 ）: : 值值值伽馬目的層的層的密度值、GR、伽馬純地層的密度值、自然GR、伽馬純泥巖的密度值、自然GR、GRBBGRBGRVbsdsdshshsdsd00shsh0bsh三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬

18、測井的應用（3 3）地層對比：）地層對比： 從曲線的形狀、幅度進行分析對比。從曲線的形狀、幅度進行分析對比。 地層對比的意義：預測層位的深度地層對比的意義：預測層位的深度；了解油藏的橫向變化。；了解油藏的橫向變化。三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用（3 3）地層對比：）地層對比： 與自然電位測井及其它測井相比，與自然電位測井及其它測井相比， 用用GRGR測井進測井進行地層對比具有以下優(yōu)點：行地層對比具有以下優(yōu)點：GRGR測井值與地層水和泥漿的礦化度關系不大；測井值與地層水和泥漿的礦化度關系不大；GRGR測井值一般情況下與地層中所含流體類型（油、測井值一般情況下與地層中所含流體類型（油

19、、氣、水）關系不大；氣、水）關系不大；標準層（如海相泥巖），在很大區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定，其測標準層（如海相泥巖），在很大區(qū)域內(nèi)穩(wěn)定，其測井值及特征明顯并且穩(wěn)定；井值及特征明顯并且穩(wěn)定；它不僅能很好地應用于砂泥巖剖面，而且還能很好它不僅能很好地應用于砂泥巖剖面，而且還能很好地應用于其它剖面地應用于其它剖面 。三、自然伽馬測井的應用三、自然伽馬測井的應用（3 3）地層對比：）地層對比： 四、自然伽馬能譜測井四、自然伽馬能譜測井 自然伽馬能譜測自然伽馬能譜測井是在井內(nèi)測量巖層井是在井內(nèi)測量巖層中自然存在的放射性中自然存在的放射性元素核衰變過程中放元素核衰變過程中放射出來的伽馬射線的射出來的伽馬射線的強度來研究

20、巖層的一強度來研究巖層的一種方法。種方法。四、自然伽馬能譜測井四、自然伽馬能譜測井 巖石中的幾種主要巖石中的幾種主要放射性元素（放射性元素（U U、ThTh、K K）都可以產(chǎn)生伽馬射線）都可以產(chǎn)生伽馬射線，所以，所以GRGR測井值反映巖測井值反映巖石的總放射性，而石的總放射性，而不能不能用來分析巖石中各種放用來分析巖石中各種放射性元素的多少射性元素的多少。四、自然伽馬能譜測井四、自然伽馬能譜測井 有助于準確、詳細地劃分巖性：有助于準確、詳細地劃分巖性： 砂泥巖剖面：砂泥巖剖面： 泥巖中的泥巖中的ThTh和和K K含量較高含量較高，且粘土類型，且粘土類型不同（高嶺石、伊利石、綠泥石不同（高嶺石、伊利