7-第七章-自然伽馬測井

自然伽馬測井

GammaraylogorNaturalgammaraylog西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院趙軍龍學(xué)習(xí)參考書1.趙軍龍.測井方法原理[M].西安:陜西人民教育出版社.20112.丁次乾.礦場地球物理[M].東營,中國石油大學(xué)出版社,19963.<<測井學(xué)>>編寫組.測井學(xué)[M].北京,石油工業(yè)出版社,19984.李舟波.地球物理測井?dāng)?shù)據(jù)處理與綜合解釋[M].長春,吉林大學(xué)出版社,20035.洪有密.測井原理與綜合解釋[M].東營,中國石油大學(xué)出版社,2007自然伽馬測井學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)自然伽馬測井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié)自然伽馬測井基本原理第三節(jié)自然伽馬測井曲線特征及影響因素第四節(jié)自然伽馬測井的地質(zhì)應(yīng)用自然伽馬測井學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)自然伽馬測井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié)自然伽馬測井基本原理第三節(jié)自然伽馬測井曲線特征及影響因素第四節(jié)自然伽馬測井的地質(zhì)應(yīng)用自然伽馬測井（1）原子的結(jié)構(gòu)

礦物、巖石、石油和地層水都是由分子組成，分子又由原子組成，原子的中心是原子核，離原子核較遠(yuǎn)處的核外電子，按一定的軌道繞核運(yùn)動(dòng)，它是一種很微小的粒子，直徑約為8-10cm。

原子：原子核[質(zhì)子(帶一個(gè)單位正電荷)+中子(不帶電)]+核外電子(帶一個(gè)單位負(fù)電荷)

一般地，原子是中性的，所以原子核中的質(zhì)子數(shù)等于核外電子層的電子數(shù)，這個(gè)數(shù)值叫做元素的原子序數(shù)，通常用Z表示，它決定了原子的化學(xué)性質(zhì)和在元素周期表中的位置。原子核內(nèi)質(zhì)子和中子的總數(shù)叫做元素的質(zhì)量數(shù)，通常用A表示。1、核衰變及其放射性

（2）同位素和放射性元素

我們把原子核中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的元素，稱為同位素。它們在元素周期表中占有同一位置，具有相同的化學(xué)性質(zhì)，但有不同的原子量，因而具有不同的物理性質(zhì)，如1H1、1H2、1H3是氫的同位素，鈾92U235、92U234和92U238是鈾的同位素等等。在自然界中，有些同位素是穩(wěn)定的，即它們的結(jié)構(gòu)和能量不會(huì)發(fā)生改變。而有些同位素則是不穩(wěn)定的，能自發(fā)地改變其結(jié)構(gòu)，放射出射線并變成其它元素。這種不穩(wěn)定的同位素稱為放射性同位素。1、核衰變及其放射性

（3）核衰變

放射性同位素通過放射出射線而從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的過渡稱為核衰變。這種衰變有兩種形式:

一種是從原子核中放出α粒子(2He4)，叫做α衰變；一種是從原子核中放出β粒子(-1e0)，稱為β衰變。不穩(wěn)定同位素在向穩(wěn)定轉(zhuǎn)化(衰變)的過程中，原子核中多余的能量將以高能電磁波的形式輻射出去，它就是γ射線，所以γ射線是放射性同位素發(fā)生衰變使原子核內(nèi)部能量發(fā)生改變時(shí)的伴隨產(chǎn)物。1、核衰變及其放射性

（4）核衰變規(guī)律

任何放射性元素從不穩(wěn)定到穩(wěn)定的衰變過程，遵循著一個(gè)總的趨勢，即隨時(shí)間呈指數(shù)規(guī)律遞減。而且這種變化與任何外界作用無關(guān)，如溫度、壓力和電場、磁場等都不能影響放射性衰變的速度，這一速度唯一地取決于放射性元素本身的性質(zhì)。1、核衰變及其放射性一種放射性物質(zhì)的放射性強(qiáng)弱，是以單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的原子核的數(shù)目來量度，稱為放射性強(qiáng)度，用符號J表示。式中：J0—物質(zhì)的初始放射性強(qiáng)度。

放射性強(qiáng)度的單位是居里（Ci），其定義是：1Ci=3.7×l010/s，即每秒鐘有3.7×l010次核衰變。

其導(dǎo)出單位是毫居里和微居里：

1mCi=3.7×l07/s,1μCi=3.7×l04/s。

1975年國際計(jì)量大會(huì)規(guī)定放射性強(qiáng)度的單位為“貝可勒爾”，符號為Bq。1、核衰變及其放射性

（5）放射性射線的性質(zhì)

放射性物質(zhì)能放出α射線，β射線和γ射線。它們各具如下性質(zhì)：

α射線(2He4)：是一種帶正電荷的粒子流，帶有兩個(gè)單位的正電荷，相當(dāng)于一個(gè)氫原子核。

β射線(-1e0)：是一種帶負(fù)電荷的高速運(yùn)動(dòng)的粒子流，相當(dāng)于一個(gè)電子，帶一個(gè)單位的負(fù)電荷。

γ射線：γ射線是頻率很高的電磁場或光子流，不帶電荷，能量很高，一般多在幾十萬電子伏特以上，并有很強(qiáng)的穿透能力。1、核衰變及其放射性

（5）放射性射線的性質(zhì)

這三種射線中，

①電離能力：α射線的電離本領(lǐng)最強(qiáng)，γ射線最弱；

②穿透能力：γ射線最強(qiáng)，它在空氣中的射程可達(dá)幾百米，在沉積巖石中的平均穿透深度約為30cm；而α射線在巖石中的穿透距離僅約10-3厘米；β射線在金屬中僅能穿透0.9厘米。

來自井下巖石的放射性射線中，γ射線才是唯一可探測到的。1、核衰變及其放射性圖中對于每一種巖石都有一定自然伽馬射線強(qiáng)度的變化范圍，并用橫線的縱向?qū)挾葋肀硎境霈F(xiàn)這一放射性強(qiáng)度的頻率。2、沉積巖的自然放射性

API是美國石油學(xué)會(huì)（AmericaPetroleumInstitute）的縮寫，API單位是該學(xué)會(huì)規(guī)定的自然伽馬測井標(biāo)準(zhǔn)單位，并已在許多國家廣泛應(yīng)用。這一單位是將自然伽馬測井儀器放在標(biāo)準(zhǔn)的刻度井中進(jìn)行標(biāo)定得出的。

標(biāo)定時(shí)，規(guī)定刻度井中最高和最低放射性地層自然伽馬讀數(shù)之差為200個(gè)API單位。于是，其它地層即可按它的實(shí)際讀數(shù)得出相應(yīng)的API數(shù)。最高讀數(shù)最低讀數(shù)最高讀數(shù)和最低讀數(shù)相差約為200API2、沉積巖的自然放射性沉積巖的自然放射性，大體可分為高、中、低三種類型。

①高自然放射性的巖石：包括泥質(zhì)砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥巖、深海沉積的泥巖，以及鉀鹽層等，其自然伽馬測井讀數(shù)約100API以上。特別是深海泥巖和鉀鹽層，自然伽馬測井讀數(shù)在所述沉積巖中是最高的。

②中等自然放射性的巖石，包括砂巖、石灰?guī)r和白云巖。其自然伽馬測井讀數(shù)介于50—100API之間。

③低自然放射性的巖石：包括巖鹽、煤層和硬石膏。自然伽馬讀數(shù)約50API以下。其中硬石膏最低，10API以下。2、沉積巖的自然放射性

根據(jù)實(shí)驗(yàn)和統(tǒng)計(jì)，沉積巖的自然放射性強(qiáng)度一般有以下變化規(guī)律：

①隨泥質(zhì)含量的增加而增加；②隨有機(jī)物含量的增加而增加，如瀝青質(zhì)泥巖的放射性很高。在還原條件下，六價(jià)鈾能被還原成四價(jià)鈾，從溶液中分離出來而沉淀在地層中，且有機(jī)物容易吸附含鈾和釷的放射性物質(zhì)；③隨著鉀鹽和某些放射性礦物的增加而增加。

可見，除特殊的放射性礦物如鉀鹽層以外，油氣田中常遇到的沉積巖的自然放射性強(qiáng)弱與巖石中含泥質(zhì)的多少有密切的關(guān)系。2、沉積巖的自然放射性

巖石含泥質(zhì)越多，自然放射性就越強(qiáng)。這是因?yàn)椋?/p>

①構(gòu)成泥質(zhì)的粘土顆粒較細(xì)，有較大的比表面積，在沉積過程中能夠吸附較多的溶液中放射性元素的離子。

②泥質(zhì)顆粒沉積時(shí)間長(特別是深海沉積)，有充分的時(shí)間同放射性元素接觸和進(jìn)行離子交換，所以，泥質(zhì)巖石就具有較強(qiáng)的自然放射性。這也成為我們利用自然伽馬測井曲線區(qū)分巖石性質(zhì)、進(jìn)行地層對比，以及定量估計(jì)巖石中泥質(zhì)含量的依據(jù)。比表面積：比表面積是指單位質(zhì)量物料所具有的總面積。分外表面積、內(nèi)表面積兩類。國標(biāo)單位㎡/g。固體有一定的幾何外形，借通常的儀器和計(jì)算可求得其表面積。但粉末或多孔性物質(zhì)表面積的測定較困難，它們不僅具有不規(guī)則的外表面，還有復(fù)雜的內(nèi)表面。通常稱1g固體所占有的總表面積為該物質(zhì)的比表面積S(specificsurfacearea，㎡/g)。2、沉積巖的自然放射性

目前使用較為普遍的伽馬射線探測器主要是閃爍計(jì)數(shù)器。它主要由NaI螢光晶體和光電倍增管組成。其工作原理是，伽馬射線射到螢光體(如碘化鈉晶體)上，從其原子中打出電子，并在該電子的激發(fā)下發(fā)出閃光。光電倍增管將閃光轉(zhuǎn)變?yōu)殡娒}沖，電脈沖的數(shù)量與進(jìn)入螢光體的伽馬射線成正比，這就是閃爍計(jì)數(shù)器的基本工作原理。3、伽馬射線的探測學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)自然伽馬測井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié)自然伽馬測井基本原理第三節(jié)自然伽馬測井曲線特征及影響因素第四節(jié)自然伽馬測井的地質(zhì)應(yīng)用自然伽馬測井優(yōu)點(diǎn)：（1）裸眼井和套管井中均可以進(jìn)行;

（2）油基泥漿、高礦化度以及干井中均可以進(jìn)行;

（3）碳酸鹽巖剖面和水化學(xué)沉積剖面不可缺少。缺點(diǎn)：（1）測速慢，成本高。（2）如果巖石本身組成中含放射性物質(zhì)，如含火山碎屑等，則無法正確判斷泥質(zhì)含量。如哈密地區(qū)，那么VSH判定需從其分資料中求取。1、自然伽馬測井方法特點(diǎn)進(jìn)行自然伽馬測井的簡單原理如圖所示。井下儀器主要包括：伽馬射線探測器(將接收到的伽馬射線轉(zhuǎn)換成電脈沖的裝置)、供給該探測器所需的高壓電源，以及將探測器輸出的電脈沖進(jìn)行放大的放大器等。

地面儀器主要包括：將來自井下的一連串電脈沖轉(zhuǎn)換成連續(xù)電流的一整套電路，以及記錄儀和電源等。自然伽馬測井原理簡圖γ射線NaI晶體光電倍增管計(jì)數(shù)器高壓電路調(diào)制發(fā)送至地面2、自然伽馬測井基本原理

利用這套裝置進(jìn)行自然伽馬測量的簡單過程是：當(dāng)井下儀器在井內(nèi)由下向上提升時(shí)，來自巖層的自然伽馬射線穿過井內(nèi)泥漿和儀器外殼進(jìn)入探測器。探測器將接收到的一連串伽馬射線轉(zhuǎn)換成一個(gè)個(gè)的電脈沖，然后經(jīng)井下放大器加以放大，由電纜送到地面儀器，地面儀器把每分鐘接收到的電脈沖數(shù)（計(jì)數(shù)率）轉(zhuǎn)變?yōu)榕c其成比例的電位差進(jìn)行記錄。GR2、自然伽馬測井基本原理井下儀器在井內(nèi)自下而上移動(dòng)測量，就連續(xù)記錄出井剖面的自然伽馬強(qiáng)度曲線，通常記為GR，以記數(shù)率（脈沖/分鐘）或API刻度。右圖就是某井（砂泥巖剖面）一段自然伽馬測井實(shí)測曲線。某井段GR、SP和AC曲線2、自然伽馬測井基本原理學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)自然伽馬測井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié)自然伽馬測井基本原理第三節(jié)自然伽馬測井曲線特征及影響因素第四節(jié)自然伽馬測井的地質(zhì)應(yīng)用自然伽馬測井地層巖石放射出的自然γ射線，在穿過地層時(shí)會(huì)逐漸被巖石所吸收，因此，由距離探測器較遠(yuǎn)的巖石放射出的γ射線，在到達(dá)探測器之前已被巖石所吸收，所以自然γ測井曲線記錄下來的主要是儀器附近，以探測器中心為球心，半徑為30-45cm范圍內(nèi)巖石放射出來的γ射線。這個(gè)范圍就是自然γ測井的探測范圍。用這個(gè)“探測范圍”的概念，容易理解自然γ測井曲線形狀及其特點(diǎn)。GR的探測范圍1、探測范圍①中心對稱（上下圍巖放射性相同），中心出現(xiàn)極大值。

②h＜3d0(井徑)，曲線極大值隨h增加而增加，h≥3d0，極大值=const,與強(qiáng)度大小成正比，與厚度無關(guān)。

③h≥3d0半幅點(diǎn)定界面，h＜3d0，厚度＞真實(shí)厚度。2、曲線特征

①放射性漲落影響-實(shí)測曲線呈鋸齒狀

由于地層中放射性元素的衰變是隨機(jī)的，因此，在一定時(shí)間間隔內(nèi)衰變的原子核數(shù)，亦即放射出的伽馬射線數(shù)不可能完全相同。但從統(tǒng)計(jì)的角度來看，它基本上圍繞著一個(gè)平均值在一定的范圍內(nèi)波動(dòng)。這就是通常所說的統(tǒng)計(jì)起伏，或放射性漲落。放射性漲落現(xiàn)象的存在，使得采用同樣的測井速度，在同一地層不同時(shí)間測得的自然伽馬讀數(shù)并不一致。表現(xiàn)在測井曲線上，即呈鋸齒狀的變化。GR3、影響因素三個(gè)影響因素

②曲線有深度位移自然伽馬測井記錄的是單位時(shí)間內(nèi)探測到的γ射線強(qiáng)度，而實(shí)際測井時(shí)儀器在不斷地連續(xù)移動(dòng)，這樣實(shí)測曲線與理論曲線就有一些差別。只有當(dāng)測井速度很小時(shí)，測的曲線形狀才與理論曲線相似，當(dāng)測井速度增加時(shí)，曲線形狀發(fā)生沿儀器移動(dòng)方向移動(dòng)的畸變。

造成畸變的原因是：井下儀器具有一定的提升速度，地面儀器有一定的時(shí)間常數(shù)這兩種因素決定的（Vτ）。

3、影響因素②曲線有深度位移

Vτ的影響使GR曲線發(fā)生畸變，主要表現(xiàn)在幅度值GRmax下降，且GRmax位置不在地層中心而向上偏移，視厚度增大，半幅點(diǎn)上移。同時(shí)造成半幅點(diǎn)劃分地層界面與實(shí)際地層界面有一偏差，而且前者比后者淺。偏差的大小與Vτ成正比。為了盡可能減小這種影響，在實(shí)際測井工作中應(yīng)通過試驗(yàn)選擇合適的提升速度和時(shí)間常數(shù)。同時(shí)，在整理資料時(shí)，需通過同其它曲線的對比，將整個(gè)曲線下移一定深度。3、影響因素自然伽馬測井曲線的幅度不僅與地層的放射性有關(guān)，而且還受井眼條件(井徑、泥漿比重、套管、水泥環(huán)等參數(shù))的影響。

泥漿、套管、水泥環(huán)吸收伽馬射線，所以這些物質(zhì)會(huì)使自然伽馬測井值降低。一層套管時(shí)的自然伽馬測井值大約是沒有套管的自然伽馬測井曲線值的75％。如有多層套管則自然伽馬值將明顯下降。在做定性解釋時(shí)，如果井內(nèi)泥漿穩(wěn)定，則整個(gè)曲線的相對趨勢反映地層性質(zhì)，可不做校正。在大井眼和套管井中，定量解釋自然伽馬資料時(shí)，要做出校正圖版，進(jìn)行必要的校正。③井的參數(shù)對自然伽馬測井曲線的影響

3、影響因素學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)自然伽馬測井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié)自然伽馬測井基本原理第三節(jié)自然伽馬測井曲線特征及影響因素第四節(jié)自然伽馬測井的地質(zhì)應(yīng)用自然伽馬測井利用自然伽馬測井曲線劃分巖性，主要是根據(jù)巖層中泥質(zhì)含量不同進(jìn)行的，由于各地區(qū)巖石成分不一樣，因此在利用自然伽馬測井曲線劃分巖層時(shí)，要了解該地區(qū)的地質(zhì)剖面巖性的特點(diǎn)。

下面是用自然伽馬測井曲線劃分巖性的一般規(guī)律。1、劃分巖性，確定滲透層應(yīng)用有4點(diǎn)①在砂泥巖剖面中

A、純砂巖在自然伽馬曲線上顯示出最低值；

B、泥巖顯示最高值；

C、粉砂巖、泥質(zhì)砂巖介于二者之間，并隨著巖層中泥質(zhì)含量增加曲線幅度增大。1、劃分巖性，確定滲透層②在碳酸鹽巖剖面中

A、粘土巖(泥巖、頁巖)的自然伽馬顯示最高值；

B、純的石灰?guī)r、白云巖的自然伽馬值最低；

C、泥灰?guī)r、泥質(zhì)石灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖的自然伽馬測井曲線值介于兩者之間，且幅值隨泥質(zhì)含量的增加而增大。

1、劃分巖性，確定滲透層用自然伽馬測井曲線在膏鹽剖面中可以劃分巖性并劃分出砂巖儲(chǔ)集層。這種剖面中：

A、巖鹽、石膏層的曲線值最低，泥巖最高；

B、砂巖介于上述二者之間。曲線讀數(shù)較高的砂巖層的泥質(zhì)含量較多，是儲(chǔ)集性較差的砂巖，而曲線讀數(shù)較低的砂巖層則是較好的儲(chǔ)集層。③在膏鹽剖面中1、劃分巖性，確定滲透層

運(yùn)用自然伽馬測井曲線進(jìn)行地層對比的優(yōu)點(diǎn)：

①與巖石流體性質(zhì)無關(guān)（油、水、地層礦化度等）；②與泥漿性質(zhì)無關(guān)（鹽、水泥漿）；③在自然伽馬測井曲線上容易找到標(biāo)淮層，如海相沉積的泥巖，在很大區(qū)域內(nèi)顯示明顯的高幅度值。④在油水過渡帶內(nèi)進(jìn)行地層對比時(shí)，就顯示出自然伽馬測井曲線的優(yōu)點(diǎn)了。因?yàn)樵谶@樣的地區(qū)同一地層不同井內(nèi)，孔隙中所含流體性質(zhì)(油、氣、水)是不同的，這就使視電阻率、自然電位和中子伽馬測井曲線變化而造成對比上的困難。而自然伽馬測井曲線不受流體性質(zhì)變化的影響，所以在油水過渡帶進(jìn)行地層對比時(shí)，使用自然伽馬測井曲線效果較好。2、進(jìn)行地層對比⑤在膏鹽剖面地區(qū)，由于視電阻率和自然電位測井曲線顯示不好，進(jìn)行地層對比用自然伽馬測井曲線更為必要。2、進(jìn)行地層對比由于泥質(zhì)顆粒細(xì)小，具有較大的比面，使它對放射性物質(zhì)有較大的吸附能力，并且沉積時(shí)間長，有充分時(shí)間與溶液中的放射性物質(zhì)一起沉積下來，所以泥質(zhì)(粘土)具有很高的放射性。

在不含放射性礦物的情況下，泥質(zhì)含量的多少就決定了沉積巖石的放射性強(qiáng)弱。所以有可能利用自然伽馬測井資料來估算泥質(zhì)含量，通常采用相對值法確定地層泥質(zhì)含量。3、確定巖石的泥質(zhì)含量地層中的泥質(zhì)含量與自然伽馬讀數(shù)GR的關(guān)系往往是通過實(shí)驗(yàn)確定的。

△GR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)Vsh=(2c·△GR-1)/(2c-1)其中：老地層C=2；新地層C=3.7～4.03、確定巖石的泥質(zhì)含量C0、C1為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。C0為所選取的GRmin的相應(yīng)層段的平均粒度中值（Md0）的對數(shù)值。4、確定巖石的粒度中值，作沉積環(huán)境分析1．簡述自然伽馬測井曲線特征。2．簡述統(tǒng)計(jì)起伏的概念。3．簡述自然伽馬測井資料的地質(zhì)應(yīng)用。4．通常如何用自然伽馬測井計(jì)算地層泥質(zhì)含量？自然伽馬測井作業(yè)學(xué)習(xí)內(nèi)容第一節(jié)自然伽馬測井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié)自然伽馬測井基本原理第三節(jié)自然伽馬測井曲線特征及影響因素第四節(jié)自然伽馬測井的地質(zhì)應(yīng)用補(bǔ)充內(nèi)容：自然伽馬能譜測井放射性同位素測井自然伽馬測井自然伽馬測井探測的是自然伽馬射線總強(qiáng)度，它反映的是地層中所有放射性元素的總效應(yīng)，而不能區(qū)分地層中所含放射性元素的種類及含量。在此基礎(chǔ)上，發(fā)展起來的自然伽馬能譜測井(NGS)，采用能譜分析的辦法，可以定量測定鈾、釷、鉀的含量，同時(shí)，還給出地層總的伽馬放射性強(qiáng)度。所以自然伽馬能譜測井可以解決更多的勘探和開發(fā)中的地質(zhì)問題。自然伽馬能譜測井原理是根據(jù)鈾、釷和鉀的自然伽馬能譜的特征，用能譜分析的方法，將測量到的鈾、釷、鉀的伽馬放射性的混合譜，進(jìn)行譜的解析，從而來確定鈾、釷、鉀在地層中的含量。自然伽馬能譜測井自然伽馬能譜測井是根據(jù)鈾、釷、鉀三種放射性元素在衰變時(shí)放出的γ射線能譜不同，測定地層中鈾、釷、鉀含量的一種測井方法。(1)自然伽馬能譜

K40只有能量為1.46MeV伽馬射線，鈾系和釷系有各種能量伽馬射線，但大部分分布在1.3MeV以下。釷系在2.62MeV處有一明顯峰值，可作為釷系的特征譜；鈾系在1.76MeV處也出現(xiàn)一個(gè)峰值，作為鈾系的特征譜。0.51.46MeV2.62MeV1.76MeV1、自然伽馬能譜測井原理(2)測井原理自然伽馬能譜測井儀的下井儀器與自然伽馬測井儀基本相同，使用NaI閃爍計(jì)數(shù)器，將入射的伽馬射線能量的大小以脈沖的幅度大小輸出，不同之處是地面儀器部分，其測量原理如圖。地面儀器的核心是多道脈沖幅度分析器，該分析器將能譜分為五個(gè)能窗，它們的測量范圍分別是：

W1:0.15-0.5MeVW2:0.5-1.1MeVW3:1.32-1.575MeV(含特征譜1.46鉀窗)W4:1.65-2.390MeV(含鈾特征譜1.76鈾窗)W5:2.475-2.765MeV(含釷特征譜2.62釷窗)1、自然伽馬能譜測井原理(2)測井原理五個(gè)能窗輸出的信號分別送入五個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于鉀窗的計(jì)數(shù)率中含有少量鈾、釷γ射線的成分，U窗中亦含有少量Th的成分，Th窗中又含有少量U的成分。所以各窗的計(jì)數(shù)率并不僅僅反映對應(yīng)的元素的含量，因而還需要解譜。

所謂解譜就是對各能窗均綜合考慮三種元素貢獻(xiàn)，列出方程組求解。解線性方程組的儀器裝置叫解譜儀。從解譜儀輸出信號送至照像記錄設(shè)備進(jìn)行記錄。最后輸出四個(gè)量：自然伽馬總計(jì)數(shù)率(SGR)，釷含量(THOR)、鈾含量(URAN)、鉀含量(POTA)。譜特征有包含情形1、自然伽馬能譜測井原理曲線特征同自然伽馬測井曲線特征

2、自然伽馬能譜測井曲線特征

⑴研究生油層

大量研究表明，巖石中的有機(jī)物對鈾富集起著重要作用，因此應(yīng)用自然伽馬能譜測井，可在縱向和橫向上，追蹤生油層和評價(jià)生油層生油能力。

自然界中的有機(jī)質(zhì)，一來自水生有機(jī)物，二來自陸生植物。它們與鈾之間都有親和力存在。雖然這種親和力機(jī)理還在研究中。但這種親和力使有機(jī)質(zhì)與鈾含量有明顯相關(guān)關(guān)系。

這種現(xiàn)象的另一種解釋是，海水中的鈾離子與其他微量元素為浮游生物所吸附；陸生植物的腐質(zhì)酸也容易吸附鈾離子。從而，源巖的自然放射性明顯高于非源巖，并且這種增加是鈾引起的。3、自然伽馬能譜測井資料應(yīng)用富含有機(jī)質(zhì)生油層頁巖⑵求泥質(zhì)含量

研究發(fā)現(xiàn)，地層的泥質(zhì)含量與釷或鉀的含量有較好的線性關(guān)系，而與地層的鈾含量關(guān)系較小。因?yàn)殁櫝税殡S碎屑沉積存在外，還與地層的有機(jī)質(zhì)含量以及一些含鈾重礦物的含量等因素有關(guān)，所以一般不用鈾含量求泥質(zhì)含量，而用總計(jì)數(shù)率、釷含量和鉀含量的測井值計(jì)算泥質(zhì)含量。計(jì)算方法同于自然伽馬測井,定量計(jì)算公式形式:△GR=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)

Vsh=(2c·△GR-1)/(2c-1)

其中老地層C=2,新地層C=3.7—43、自然伽馬能譜測井資料應(yīng)用⑶用Th/U比值研究沉積環(huán)境

統(tǒng)計(jì)表明：陸相沉積、氧化環(huán)境、風(fēng)化層，Th／U＞7；海相沉積、灰色或綠色頁巖，Th／U＜7；海相黑色頁巖、磷酸鹽巖，Th／U＜2。用Th/U、U/K和Th／K比值還可研究許多其它地質(zhì)問題，如從化學(xué)沉積物到碎屑沉積物Th／U比增加，隨著沉積物成熟度增加，Th/K比增大。用Th/U、U/K和Th／K比值還可以識別粘土礦物。3、自然伽馬能譜測井資料應(yīng)用1．簡述自然伽馬能譜測井原理。2．簡述譜解析的概念。3．簡述自然伽馬能譜測井資料的地質(zhì)應(yīng)用。4．簡述放射性同位素測井的測量原理。自然伽馬測井作業(yè)放射性同位素測井放射性同位素測井

Radioactiveisotopelog西安石油大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院趙軍龍

放射性同位素測井是利用放射性同位素做為示蹤劑，向井內(nèi)注入被放射性同位素活化的溶液或固體懸浮物質(zhì)的溶液，并將其壓入管外通道、或進(jìn)入地層或?yàn)V積在射孔孔道附近的地層表面上，通過測量注入示蹤劑前后同一井段的伽馬射線強(qiáng)度來研究和觀察油井技術(shù)狀況和采油注水動(dòng)態(tài)的測井方法，從而解決與示蹤過程有關(guān)的各種問題。所以這種測井方法又被稱為放射性示蹤測井，其測量系統(tǒng)與自然伽馬測井相同。放射性同位素測井的效果，在很大程度上決定于放射性示蹤劑選擇得是否合適。選用哪種同位素，要根據(jù)施工目的而定。1、方法原理油井投入生產(chǎn)后，由于固井質(zhì)量差或固井后由于射孔及其它工程施工，使水泥環(huán)破裂，造成層間串通，即形成竄槽，這對采油和注水均有不良影響，應(yīng)及時(shí)測定竄槽井段，采取堵竄措施。放射性同位素測井就是一種尋找竄槽井段的有效方法。竄槽砂層A砂層B放射性同位素測井施工前，先測一條自然伽馬測井曲線作為參考曲線，而后將Ba131(或I131)配成的活化液壓入找竄層段，再測放射性同位素測井曲線，與先測的參考曲線比較，則可查出示蹤液的通道，找出竄槽位置。2、放射性同位素測井找竄槽位置

如圖，欲檢查已射開之B層和未射開的C層及射開的A層之間是否有竄槽。以封隔器分別封隔B、A層和B、C層，以一定壓力向B層注入放射性活化液(放射性同位素Ba131或I131的活化油或活化水，對油層找竄，注入活化油：對水層找竄，注入活化水)，然后進(jìn)行放射性同位素測井。資料解釋2、放射性同位素測井找竄槽位置

左圖是上述井段放射性同位素測井和參考曲線圖。

比較這兩條曲線可見，注入了活化液的B層，曲線異常幅度明顯增大，被封隔器封隔的A層處，雖未注人活化液卻也有明顯增大曲線異常，說明B層和A層之間的井段有竄槽；C層處，兩條曲線基本重合，放射性強(qiáng)度沒有變化，說明B、C層間不竄通，水泥膠結(jié)良好。放射性同位素“找竄”測井曲線2、放射性同位素測井找竄槽位置

竄槽、油井中部分層段出水、誤射孔等井段需要二次注水泥封堵，封堵效果可以用放射性同位素測井檢查。

方法就是先測一條自然伽馬曲線作為參考曲線，然后將加入少量放射性同位素的水泥擠入上述需封堵的井段，再測一條放射性同位素測井曲線，若封堵良好，則封堵處由于注入活化水泥而曲線幅度明顯增大。3、放射性同位素測井檢查封堵效果實(shí)例1

右圖中的A、B兩地層竄通，為堵竄將B層