第九章放射性测井

1、第九章放射性测井放射性测井的核物理基础1解释下列名词： (1)元素的放射性，放射性元素，同位素； (2)基态，核反应，半衰期； (3)、射线。 (4)康普顿散射：2天然放射性元素在衰变过程中，以三种形式辐射能量，即(1) 粒子，它们是He4的原子核，带 电，穿透力 (2)粒子，是原子核发射的电子，穿透力 ； (3) ，为波长极短的电磁波，系原子核从激发态进入低一级的激发态或基态时释放的光子能，穿透力 。3原子核中的 数目等于外围的 数目，这数称为元素的 。 4原子序数相同而质量数不同的元素，它们的化学性质 ，但核性质 ，这样的元素称为 ，它们又分为 和 。 5所有天然放射性核素的衰变过程如下式

2、：。式中No为t=0时的核子数。为衰变常数。这样，核子半衰变过程如下式：。式中N0为t=0时的核子数。为衰变常数。这样，核子半衰期T和衰变常数(单位为 )的关系为 。 6放射性强度单位有如下数种：(1)居里(ci)或贝可(Bq)，(2)卢瑟福(Rd)，(3)每吨微克镭，(4)API。其中，ci相当于任何放射性物质，每秒种产生 次衰变的量，或ICi= Bq。这样，5Ci的钋一铍中子源应用 次衰变；API伽马射线单位是标准刻度标准刻度井中放射性区的测井读数差的 。这是目前伽马测井普遍采用的强度单位。 7伽马射线的衰减按下述方程变化，即。式是B是Bo的射线穿过吸收系数(cm-1)为，厚度为x(cm)

3、的物质后的伽马射线强度。可见，衰减的半值厚度应为 。它应对应于 为已知的伽马射线减了多少倍?8射线与物质相互作用，主要形式为 效应， 和 效应。这些效应分别是在量子能量大约为 ， ， 条件下产生的。 9光电效应是低能量的伽马射线放出全部能量给原子的一个 。结果 消失了，而 对于已知能量的光子，元素的原了序数增大，吸收系数 。对于由不同元素所组成的物理光电吸收系数将是 的函数。10康普顿散射是中等能量的伽马射线与物质互相作用的过程。光子只是把部分能量传给原子中 ，使其从轨道逸出，光子发生能量 且偏离 。康普顿散射是 的函数，与光电吸收相比，它随能量增加而 更加缓慢。11“电子对”效应是在高能量伽

4、马射线条件下，穿过 层，并和核周围的 相互作用。光子的 能量形成并抛出一个 和一个 它们的动能等于光子的能量减去相当于两个电子静质量的能量(2×0.51IMeV)。因此，形成电子对的最小光子能量是 MeV，经多次碰撞，使正电子静止并和电子一起湮没时，将放射出2个 MeV的光子。12岩石的自然放射性是由于其中含有 元素。已知的这类元素虽然较多，但自然界中见到的主要是三种，它们是 、 和 。13在相同间隔时间里，逐次测量的放射性强度，总是在一个 涨落。这是由于核衰变的 。这种统计涨落，只有在 时间间隔里有明显减小，但仍在一个 值附近起伏。因此，为了获得准确的 值，测量时间必须 ，以便包含

5、更多的衰变。14根据伽马射线与地层的 效应测定地层密度的方法称为 测井法，利用 效应和 效应同时测定地层岩性和密度的测井方法称为 。15密度测井是利用岩石对射线的 ，或 效应，来研究岩石密度变化的测井方法，也叫 测井。16测井用的中子源有两类，一类为连续发射的 中子源。另一类为脉冲式发射的 中子源，前一类中目前常用的是 源，它的优点是 ， ， 。还有一种新型的中子源叫 ，其特点是中子发射率特别高。 17放射性核素衰变的规律一核衰变定律是什么?衰变常数的意义是什么?半衰期T1/2是什么意思? 18放射性伽马射线和物质的三种作用，几率及其在放射性测井中的意义。 19伽马射线穿过物质时强度为什么会衰

6、减?衰减有怎样的规律? 20什么是盖革一弥勒(GM)计数管的坪曲线和分辨时间?好的。GM计数管的坪曲线和分辨时间? 21GM计数管计数率(n)的近似校正公式是什么? 22Nal晶体闪烁计数器的能量分辨本领是什么?好的Nal晶体闪烁计数器对分辨本领有什么要求? 23什么是放射性涨落?放射性涨落的概率分布如何? 24怎样计算放射性涨落高斯分布误差的绝对值|落在标准误差之内和之外的概率? 25怎样计算多变量函数的标准误差?计数率中包含的标准误差怎样计算? 26中子和物质中原子核的作用过程可有哪几种方式? 27中子测井使用的中子源产生中子的原理和特点。28什么是中子守衡定律?并建立其平衡方程。 29稳

7、态和非稳态下的扩散方程。 30无限均匀介质中，点状放射性同位素中子源情况下，扩散方程求解。31什么是分组扩散法?双组扩散法得到的超热中子通量解和热中子通量解。32减速长度、扩散长度的定义和它们的意义？ 33平均对数能量的意义? 34中子和宏观物质会产生什么相互作用?其作用几率和中子能量有无关系? 35为什么说氢核组成的物质是快中子的最好减速剂? 36中子源发出的快中子与岩石作用要经历哪几个过程?它们分别与岩石中元素的哪些特性有关? 37超热中子通量的空间分布和岩石的减速长度有关吗?与岩石的扩散长度(岩石的俘获吸收性质)有关吗?为什么? 38什么是岩石的宏观光电吸收截面()?岩石的光电吸收截面指

8、数(Pe)?岩石的体积光电吸收截面指数(u)? 39纯地层，含泥质地层的体积光电吸收截面指数u的表达式? 40伽马射线通过物质时的能谱成分的变化，高、低能区的特点是什么?岩性一密度测井能窗应声明如何设置? 41一钋铍和一镅铍中子源，出厂时间都是1990年1月1日，强度为ci。若1992年7月1日开始使用，它们的实际强度各为多少?伽马测井 1自然伽马曲线读数在套管段上 ；在砂层上因缩径而 ；在泥岩段上则因扩孔而 。2井径、泥浆、套管和水泥环等自然测量的影响，可看做两种影响因素的综合，即一是 ；二是 ，但 是主要的。3均匀地层的自然测井曲线异常的形态将因测速和时间常数而变得 ，并且，下放仪器进行测

9、量和提升仪器进行测量两者 ，前者婕最大值 ，后者使最大值等四方面，请补充说明其具体内容。4粘土矿物的K含量少，而Th含量是主要的，其ThK值较高，一般，ThK基本稳定。但当含有云母、长石等成分时， 含量增多，ThK值 ，存在有机物质时，还使 含量增多。所以，由自然伽马曲线求泥质含量时，必须了解粘土矿物成分，扣除放射性高的特殊矿物。较好的方法是利用 测井曲线。 5自然伽马能谱测井是在特定的伽马射线能量范围内测量自然伽马射线强度，进而求出 、 、 的含量。 6自然伽马能谱测井可用来识别粘土矿，这主要是通过确定(K值u值ThK比值)，用对比已知条件来实现的。 7自然伽马能谱测井研究沉积环境，主要是根

10、据(1)某些矿物是某些特定环境的特征，如海绿石是严格的海相矿物；(2)由Thu和ThK比值来区分沉积物和沉积程度。如：从化学沉积物到碎屑沉积物，Thu值 而随着沉积物的成熟程度增加，ThK值 。8在自然伽马测井曲线上，泥质含量增加，曲线读数 。增大； 减小；不变； 无法确定。9井中下有套管时。自然伽马测井值 。增大； 减小；不变； 无法确定。10在正源距的情况下，地层密度测井探测的伽马计数率随地层密度增大而 。增大； 减小；不变； 无法确定。11岩石孔隙度中充满淡水时，可写出体积密度和电子密度指数的体积模型响应方程，它们分别是：分别是(骨架和水水和骨架)的密度；、分别是(水和骨架骨架和水)的电

11、子密度指数。12利用上题的公式，可导出两者的关系为 。13在渗透性地层上，存在泥饼，使，必须作校正。提高对此校正的效果，采用带有 探测器的补偿密度测井仪，它可较容易地估计出泥饼以及井壁与仪器之间的泥浆层的影响。l 4由于岩石的密度变化差别不大，而又只与z的 方成正比，因此，密度测井的探测 。但光电吸收截面指数Pc，或体积光电吸收截面指数u（= ，却与z的(一次方3.6次方4.6次方)成正比，它随岩性而变化 。这便是岩性密度测井的特点。 15当地层的侵入较浅，低密度的地层油气将使密度孔隙度数值(减小增大)。油对密度孔隙度的影响(明显不明显)，但天然气对密度对孔隙度有(明显不明显)的影响。 16在

12、砂岩层上，天然气的影响使曲线表现为孔隙度值 ；泥质影响使孔隙度 。 17岩石中，水和石油的Lf最小，而方解石，石英的Lf很大，这分别是由于 ；对Ld来说，以岩盐为最小石油和水次之，而石英则很大。原因是 ；值以岩盐为最小，石油和水次之，而石英很大，因为 。18国际上采用API为射线强度的测井单位，它是以 定义为200API。介质采用 为标准层和 为围岩。19密度测井通常是在充满淡水的纯灰岩中刻度的，设 则利用上题结果可得到公式p= ，或pa= 。式中的参数p、pe和p1分别是 。20孔隙度为5和20的石灰岩、砂岩和白云岩的“石灰岩孔隙度”分别是 ?21简述补偿密度测井的补偿原理。22简述自然伽马

13、测井和自然伽马能谱测井的区别。23已知如图所示的井段只有砂岩和泥岩两种地层，试指出哪些是砂岩，哪些是泥岩?24若上题中的地层为第三系，且由取芯资料知地层12体积含泥量为3，求纯砂岩的GRmin及地层2的SVGR。若误认该地层是老地层，所得泥质量的相对误差是多少？25利用图中的测井资料，分别由总计数率、钾、铀、钍含量求地层B的泥质含量，并对计算结果进行计论。泥岩参数均由该井段顶部读出。 26伽马能谱测井对伽马探测器的最基本要求是什么? 27简述自然伽马能谱测井的基本原理及应用。 28简述自然伽马测井法和自然电位法的异同点。 29简述自然伽马能谱测井的测量原理及应用。 30简述岩性密度测井的测量原

14、理。 31在密度测井时，先用密度已知的刻度装置对仪器进行刻度。利用已经刻度的仪器进行测井时，求得的视密度(仪器读数)a与电子密度指数e之间的关系是a=1.0704e0.1883。今已知铝的密度为2.7gcm3，间视密度是多少? 32为什么要对密度测井仪做刻度?有几种刻度形式? 33试述密度测井的源强与源距的选择原则。 34设放射性测井曲线上平均值读数为J(脉冲分)，时间常数为，写出相对均方误差及均方误差公式。 35一泥岩层上的自然曲线平均测值读数为1300脉冲分，地层总厚28m，测速V=600mh，=6s。求统计起伏误差。 36怎样检查放射性测井曲线的质量是否合格? 37为什么放射性测井时间常

15、数、测速v对测井曲线幅度和形状有影响?为什么要限制这两个参数并选择合适值? 38什么是自然伽马放射系数(或比放射性)?岩石的自然伽马放射系数A如何计算? 39沉积岩自然伽马放射性存在怎样的分布规律? 40已知地层对伽马射线的吸收系数为=0.1，试求均匀无限厚放射性地层中自然伽马测井的探测半径R。地层密度为，每克岩石含q克放射性物质，平均每秒每克放射性物质放出a个光子。 4l为什么砂岩的泥质含量增多，则自然伽马测井值增大? 42对称分布的高放射性地层(上、下围岩无放射性)，自然伽马测井理论曲线的特点是什么？ 43利用指数函数曲线说明自然伽马测井理论曲线的特点? 44积分电路时间常数和测井速度v对

16、测井曲线的影响?45计数率中包含的标准误差和相对标准误差，其与测井速度及地层厚度的关系如何？ 46放射性测井标准误差有什么用途? 47什么是自然伽马测并仪的标准化?为什么要标准化? 48不同岩性地层中几种主要岩性地层在GR曲线上有怎样的显示? 49怎样用GR曲线值估算储层的泥质含量? 50什么是自然伽马初始谱?它有什么特点? 5l什么是伽马射线的仪器谱?它有什么特点? 52为什么要对自然伽马能谱测井的伽马谱进行解析?怎样用逆矩阵法解析?53为什么可以用自然伽马能谱测井研究生油层?怎样用自然伽马能谱测井研究沉积相？ 54什么是自然伽马能谱?能谱的光电峰，单逃逸峰，双逃逸峰是怎样形成的?55密度测

17、井计数率与地层密度有什么关系？56密度测井的零源距，负源距和正源距下的计数率和地层密度有什么关系? 57为什么泥饼对密度测井计数率的影响长、短源距计数率不同? 58地层密度测井补偿泥饼影响的原理及其基本公式?59为什么要对密度测井得到的石灰岩孔隙度进行岩性校正?试问孔隙度中=20的砂岩，其石灰岩孔隙度应是多少?60试比较岩性相同的气层和水层，油层地层密度测井的计数率、密度测井的孔隙度和密度值。 61如何用岩性一密度测井资料区分岩性和计算含泥质地层的泥质含量? 62地层密度测井对伽马源的最基本要求是什么?为什么？中子测井 1气层在声波时差曲线上出现 ，在中子伽马测井曲线上出现 。2热中子寿命能反

18、映地层中 的多少，盐水层的热中子寿命比油层的热中子寿命 ，所以热中子寿命可用来划分盐水层和油层。 3中子测井因需对 元素作校正，而这种元素的实际数量是未知的，又此方法受 影啊大，故测量结果不精确。4热中子测井由于(俘获散射)元素影响中子密度，测量精度多少受影响；超热中子测井测量高于热能级的中子，而此时的(俘获率散射率)很低，可忽略，但计数率(低受射线影响)，以致统计误差影响较大。 5中子变为热中子后，受俘获截面的影响 ，元素 的俘获截面；很低的岩石中，某些俘获截面 的元素，会使热中子减少，故热中子测井受 性质的影响大。 6由于俘获截面随着中子能量的增加而迅速 ，故超热中子不受 元素的影响，因而

19、是一种 的方法。 7井壁中子测井曲线的视石灰岩孔隙度为13 %，则其实际孔隙度应是(13 %16.510，不知道)。 8补偿中子测井曲线上视石灰岩中子孔隙度为20，该层岩性为砂岩，则其实际孔隙度为(16.823.514.224.1)。 9在无侵入或略有侵入的含气砂岩中，井壁中子视石灰岩孔隙度为12，密度是2.23，确定其孔隙度值(18.519.720.220.8)10中子测井的标准刻度井是用已知孔隙度的石灰岩作为标准层。由此得到的单位称为 。如果探测井的地层也是岩性相近的石灰岩，则读数反映的即是地层的 ；如果测井遇到的地层不是石灰岩，则测得的是 。 11中子测井采用大源距时随着氢量的增加，中子

20、伽马计数率 ，热中子读数 ，而当含氯量增加时，中子伽马读数 ，补偿中子读数 ，井壁中子孔隙度 。 12中子一中子及中子一测井在泥岩上显示 计数率值，因为 ；胶结的致密砂岩、灰岩、白云岩、硬石膏显示 。但孔隙中充高矿化度地层水会使中子一中子读数 ，充气时，显示 值。 13中子测井(CNL或SNP)测得视石灰岩孔隙度同真孔隙度相比，在纯砂岩地层上(高于低于)真孔隙度，在纯白云岩地层上(高于低于)真孔隙度。 14泥浆含盐度高时，中子的(减小增大)，值(减小变大)。 15中子测井与密度测井直接测得的并不是孔隙度和体积密度值，实际上中子测井测得的是 ，密度测井测得的是 ；气体的存在使实测的密度孔隙度较真

21、孔隙度 ，中子孔隙度较真孔隙度 、 。 16热中子探测器用什么核反应来探测热中子?探测超热中子为什么在探测器上外加镉层和石腊层? 17什么叫含氢指数?水的含氢指数是多少?若水中含盐，矿化度为200kppm，密度为1.146gcm3，则其含氢指数是多少? 18饱含淡水的石灰岩其石灰岩孔隙度过和含氢指数有什么关系? 19与有效孔隙度无关的含氢指数是由那些因素造成的? 20负源距、零源距、正源距下的超热中子测井计数率和孔隙度大小有什么关系?为什么选择正源距测井?如何选择正源距? 21地层对快中子的减速长度(LS)和地层的含氢量有什么关系? 22什么是超热中子测井的探测深度?它和地层的含氢量有无关系?

22、23设补偿中子测井仪长，短源距的长度分别是57.7cm和37.5cm，试用 (1)和 (2)式分别对隙度为15%的盐水砂岩层（表6-1）计算比值Nt（r1）/N（r2），并以（1）为标准，计算（2）式所得结果的相对误差？表6-1 砂岩的超热中子参数孔隙度()Le(厘米)De(厘米)3.010.011.422.633.850.010017.815.513.711.510.59.17.094.186.085.480.477.073.668.824.用 和表6-2中的数据，分别对孔隙度为3%和11.4%的两种砂岩地层做出计数率N随源距r变化的曲线(r=5，10，20，30，40，50，60cm)，并

23、对这组红线进行讨论。表6-2 盐水砂岩的中子参数孔隙度()减速长度L。(厘米)扩散长度L。(厘米)519.111.51512.07.2309.64.625为什么要对超热中子测井得到的石灰岩孔隙度进行岩性校正？26什么叫“挖掘效应”？27地层对热中子的扩散长度(Lt)和地层的含氯量变化有什么关系? 28试比较密度测井气层的孔隙度与中子测井气层的孔隙度()。29补尝中子测井要补偿什么因素的影响?为什么要采用双源距比值法?对源距大小有什么要求? 30为什么说中子测井是通过测量含氢指数来测量地层的孔隙度的? 31什么叫视石灰岩密度孔隙度?如果砂岩的真孔隙度=20，淡水泥浆f=lg/Cm3，计算其视石灰岩密度孔隙度。 32设有岩石孔隙度为15的砂岩，石灰岩，白云岩三种地层，其SNP和CNL测井所得视石灰岩孔隙度(SNP)C，(CNL)C，理论值各应为多少?并比较两种方法受