自然伽马测井

自然伽马测井第一页，共72页。第一节伽马测井的核物理基础一、原子核的衰变及其放射性1、原子的结构矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分子又是由原子组成的。原子的中心是原子核，离核较远处核外电子按一定的轨道绕核运动。第二页，共72页。7/1/20262第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础一、原子核的衰变及其放射性2、同位素和放射性核素核素：原子核中具有一定数量的质子和中子并在同一能态上的同类原子（或原子核）。同类核素的原子核中质子数和中子数都分别相同。同位素：原子核中质子数相同而中子数不同的核素。具有相同的化学性质，在元素周期表中占有同一位置。放射性：不稳定的核素所具有的自发地改变自身结构，衰变成其它核素并释放射线（α、β、γ）的性质。放射性同位素：具有放射性的同位素。第三页，共72页。7/1/20263第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础一、原子核的衰变及其放射性3.核衰变核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子（α或β），蜕变成另外某种原子核，同时放出伽马（γ）射线的过程。核衰变规律：放射性核素随时间按指数递减的规律，递减速度唯一的决定于放射性核素本身。核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，与外界作用无关。不同的核素λ不同，其值越大衰变越快。第四页，共72页。7/1/20264第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础一、原子核的衰变及其放射性3.核衰变半衰期T：N=N0/2时的衰变时间。即当t=０时，放射性核素为N0个。经过Ｔ时间衰减后，放射性核素为N0/２个。T与λ一样决定于该放射性核素本身的性质，与外界作用无关。不同的核素T不同，其值越大衰变越慢。第五页，共72页。7/1/20265第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础一、原子核的衰变及其放射性4.放射性活度和放射性比度放射性活度（强度）：一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的核数。单位：居里（Ci）或贝可勒尔（Bq）1居里=3.7×1010/s，1贝可勒尔（Bq）=1/s。放射性比度（比放射性，放射性浓度）：是指单位质量或单位体积的物质的放射性活度。最常用的单位是：Bq/g（即1个/s·g）、Ci/g（即3.7×1010个/s·g）。第六页，共72页。7/1/20266第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础一、原子核的衰变及其放射性5.放射性射线α射线：是氦原子核2He4流，带有两个单位正电荷，容易引起物质的电离或激发，极易被吸收，电离能力强，在物质中穿透距离很小，在井中探测不到。β射线：高速运动的电子流，在物质中穿透距离较短。γ射线：频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量高，穿透力强。能够穿透地层、套管以及仪器外壳，可以在井中被探测到。第七页，共72页。7/1/20267第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式1.光电效应γ射线能量较低时，穿过物质与原子中的电子相碰撞，将其能量交给电子，使电子脱离原子运动，而γ整个被吸收，释放出光电子。光电效应发生几率τ随原子序数的增大而增大，随γ能量增大而减小。第八页，共72页。7/1/20268第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式1.光电效应τ——线性光电吸收系数，γ光子穿过1cm吸收物质时产生光电子的几率；λ——γ光子的波长；n——指数常数，对不同的元素取不同的值，对C、O来说取3.05，对Na到Fe的元素来说取2.85；ρ——物质的密度；Z——物质的原子序数；A——物质的质量数。第九页，共72页。7/1/20269第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式2.康普顿效应中等能量的γ光子与原子的外层电子发生碰撞时，把一部分能量传给电子，使电子从一个方向射出——康普顿电子，损失了部分能量的射线向另一个方向散射出去——康普顿射线。γ发生康普顿效应时，γ损失的能量与原子序数及单位体积内的电子数有关。

第十页，共72页。7/1/202610第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式2.康普顿效应伽马射线与物质作用发生康普顿效应引起伽马射线强度减弱，其减弱程度用康普顿系数Σ表示。σe——每个电子的康普顿散射截面，当伽马光子的能量在0.25～2.5MeV的范围内时，它可看成是常数；NA——阿佛加德罗常数，6.02×1023mol-1；第十一页，共72页。7/1/202611第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式3.电子对效应当γ能量大于1.022Mev时，它与物质作用就会使γ转化为电子对（正、负电子），而本身被吸收。伽马射线通过单位厚度的介质时，因发生电子对效应导致伽马射线强度减小，用吸收系数æ表示。æ=其中Eγ为入射γ射线的能量，K为常数。第十二页，共72页。7/1/202612第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式γ与物质作用时，三种效应发生几率与γ的能量有关：低能γ以光电效应为主；中能γ以康普顿效应为主；γ光子能量大于1.022MeV以电子对效应为主。第十三页，共72页。7/1/202613第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础二、伽马射线和物质的作用形式4.γ射线的吸收伽马射线通过吸收物质时，其强度与所穿过物质的厚度有如下关系：吸收系数μ：μ=æ+Σ+τ，正比于物质的密度，由于密度随介质的物理状态变化通常采用质量吸收系数μm第十四页，共72页。7/1/202614第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础三、伽马射线的探测1.放电计数管放电计数管是利用放射性射线使气体电离的性质来探测伽马射线。在密封的玻璃管内充满惰性气体，管内壁涂上导电物质作阴极，中间一条钨丝作为阳极，在阳极和阴极之间加较高的电压。当伽马射线进入管内时，它从管内壁的金属物质中打出电子，这些电子引起管内气体电离，产生电子和正离子。第十五页，共72页。7/1/202615第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础三、伽马射线的探测1.放电计数管在高压电场作用下电子被吸向阳极，受到电场的加速作用，获得很大能量，在它移动过程中又使其它气体分子电离，产生电子和正离子，并也被电场加速。这样就有大量的电子到达阳极，引起阳极放电，因而通过计数管就有脉冲电流产生，使阳极电压降低，形成一个负脉冲，被测量线路记录下来。第十六页，共72页。7/1/202616第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础第十七页，共72页。7/1/202617第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础三、伽马射线的探测2.闪烁计数器利用被激发物质的发光现象来探测γ射线，由NaI晶体、和光电倍增管组成。第十八页，共72页。7/1/202618第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础三、伽马射线的探测2.闪烁计数器当γ射线照射到NaI晶体上，从它的原子中打出电子，这些电子具有较高的能量，它们在晶体内运动时足以把它们碰撞的原子激发，被电子激发的原子回到稳定状态时就放出闪烁光光子。光子射到光阴极上时，在光阴极上打出光电子，光电子在电场作用下就趋向阳极。第十九页，共72页。7/1/202619第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第一节伽马测井的核物理基础三、伽马射线的探测2.闪烁计数器聚焦电极把从光阴极放出来的光电子聚焦到D1电极上，D1到D8的电压是递增的，从每一极上打出更多的电子立即被加速到后一极上去，这样产生更多的电子。此过程继续下去，可将原先光阴极上发射的电子倍增到极大的数目，最后收集到阳极，使阳极电压瞬时下降，产生电压负脉冲，从阳极输出至记录线路。由光电倍增管和NaI晶体构成的计数器具有计数效率高，分辨时间短的优点，在放射性测井中已被广泛应用。第二十页，共72页。7/1/202620第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井自然伽马测井（GR）是在井内测量岩层中自然存在的放射性核衰变过程中放射出来的伽马射线的强度来研究地质问题的一种测井方法。可用于探测放射性矿物，在石油与天然气勘探与开发中广为应用，用以划分岩性，估算岩层泥质含量，进行地层对比等。GR与SP相配合能很好地划分岩性和确定渗透性地层，GR的另一优点是可在套管井中测量。第二十一页，共72页。7/1/202621第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井一、岩石的自然放射性岩石的自然放射性决定于岩石中所含的放射性核素的种类和数量。岩石中主要放射性核素：铀、钍、钾、锕。火成岩的放射性以酸性火成岩为最大，因为它含有地壳中大部分的钾和铀——钍元素。基性和超基性火成岩的放射性则较小。一般情况下，沉积岩的放射性强弱主要取决于泥质（粘土）含量，泥质含量多岩石的放射性一般相对较强。第二十二页，共72页。7/1/202622第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井一、岩石的自然放射性（1）泥质（粘土）颗粒细，具有较大的比表面，因而它吸附放射性元素的能力强。（2）泥质颗粒细，沉积所需时间长，有充分的时间使铀从溶液中分离出来，并与泥质颗粒一起沉积下来。（3）泥质沉积物中，含钾的矿物（如水云母、正长石等）较多，因而放射性同位素19K40也随之增多。第二十三页，共72页。7/1/202623第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井一、岩石的自然放射性岩石的放射性强弱：火山岩>变质岩>沉积岩沉积岩的放射性强弱：伽马高放射性：深海泥质沉积物伽马中放射性：浅海、陆相沉积的泥质岩石伽马低放射性：砂岩、石灰岩、煤等。由于沉积岩的自然放射性强度主要取决于泥质含量，因此自然伽马测井曲线可以用来划分泥质层和非泥质层，估计岩层的泥质含量，进行地层对比等。第二十四页，共72页。7/1/202624第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井一、岩石的自然放射性煤中的有机质（由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机化合物）和无机质（矿物杂质和水分）都不是放射性物质，因此在一般情况下，煤层的放射性均很弱。煤层放射性的强弱与煤的灰分合量有很密切的关系。灰分增高，煤层的放射性也随之增强，某些高灰分煤层的放射性甚至比围岩还要高。第二十五页，共72页。7/1/202625第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井一、岩石的自然放射性第二十六页，共72页。7/1/202626第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井二、自然伽马测井原理测量装置由井下仪器和地面仪器组成。下井仪器有探测器（闪烁计数管）、放大器和高压电源等几部分。自然伽马射线由岩层穿过泥浆、仪器外壳进入探测器，探测器将射线转化为电脉冲信号，经放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器。第二十七页，共72页。7/1/202627第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井二、自然伽马测井原理把自然伽马测井仪下到井中，测量地层放射性强度随深度变化的曲线，称为自然伽马曲线(GR)，以计数率（1/min）或标准化单位API等刻度。API自然伽马测井单位是美国石油学会采用的单位，采用北美泥岩平均放射性的模拟地层的自然伽马测井曲线的1/100。第二十八页，共72页。7/1/202628第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素自然伽马测井曲线记录下来的主要是仪器附近，以探测器中心为球心，半径为30~45cm范围内岩石放射出来的伽马射线。这个范围就是自然伽马测井的探测范围。1.自然伽马测井理论曲线特点（1）上下围岩的放射性相同时，曲线对称于地层中点，在地层中点处有极大值或极小值，反映该层放射性大小。第二十九页，共72页。7/1/202629第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素1.自然伽马测井理论曲线特点（2）地层厚度h小于三倍的井径d0(h<3d0)时，受围岩的影响。极大值随h增大而增大，极小值随h增大而降低。当h≥3d0时，极值为一常数，与地层厚度无关，与岩石的自然放射性强度成正比。（3）h≥3d0时，由曲线的半幅点确定的厚度等于地层的真实厚度，当h<3d0时，由半幅点确定的地层厚度大于地层的真实厚度，而且地层越薄，大得越多。第三十页，共72页。7/1/202630第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（1）vτ的影响（v—测井速度，τ—充放电时间常数）当仪器在井中的测速很小，在均匀放射性地层中测得的自然伽马曲线形状与理论曲线形状相似。当测井速度增大时，实际测得自然伽马曲线不对称，曲线向仪器移动方向发生偏移。其原因是记录仪器中积分电路的充电、放电都需要一定的延迟时间τ。第三十一页，共72页。7/1/202631第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（1）vτ的影响vτ影响使GR曲线发生畸变，使GRmax幅度值下降，且GRmax的位置不在地层中心，向测井仪器移动的方向偏移。半幅点划分地层厚度变大。地层厚度越小，vτ乘积值越大，曲线畸变越严重。对畸变曲线半幅点的校正公式为：滞后距离=v(m/s)×τ(s)即把畸变曲线的半幅点下移一滞后距离即地层界面位置。测井速度应小于600m/h才能防止曲线过度畸变。第三十二页，共72页。7/1/202632第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（2）放射性涨落的影响

在放射性源强度和测量条件不变的条件下，在相等的时间间隔内，对放射性的强度进行重复多次测量，每次记录的数值是不相同的，而总是在某一平均数值附近上下变化，这种现象叫放射性涨落。放射性涨落使得GR曲线不像其它测井曲线光滑，具有许多“小锯齿”的独特形态。这种现象是由于放射性元素的各个原子核的衰变彼此是独立的，衰变的次序是偶然的等原因造成的。第三十三页，共72页。7/1/202633第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（2）放射性涨落的影响

当记录次数很多时，任一次记录脉冲数出现的几率服从泊松分布规律。通常用均方差σ表示m次测量结果的精度。如果满足泊松分布：第三十四页，共72页。7/1/202634第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（2）放射性涨落的影响

的测量次数占总测量次数的31.7%，的测量次数占总测量次数的68.3%。在放射性测井曲线上，如果曲线的起伏变化在-σ~+σ范围内则认为是由放射性涨落引起的，不是由地层变化引起的，不做地层界面解释。只有曲线幅度变化超过上述范围，且超过（2.5~3）σ，作为分层标志。第三十五页，共72页。7/1/202635第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（2）放射性涨落的影响

引起放射性测井曲线读数变化的原因有两种：一是放射性涨落引起，与地层的性质无关。一是地层岩性变化引起。只有正确地将涨落误差引起的读数变化与地层性质引起的变化区分开，才能对放射性测井曲线进行正确的地质解释。第三十六页，共72页。7/1/202636第七章自然伽马测井和放射性同位素测井（2）放射性涨落的影响

测井时，由于用时间常数为τ的积分电路记录，并且由于地层厚度的变化仪器经过不同地层时所用时间不同。实际均方误差由以上两种因素引起，即有两部分组成第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素第三十七页，共72页。7/1/202637第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（3）地层厚度对曲线幅度的影响地层变薄会使高放射性岩层的自然伽马测井曲线值下降，低放射性岩层的自然伽马测井曲线值上升，并且地层越薄，这种下降和上升就越多。因此对h<3d的地层，应用曲线时，应考虑层厚的影响。第三十八页，共72页。7/1/202638第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素2.自然伽马测井曲线的影响因素（4）井的参数对GR曲线的影响。泥浆、套管、水泥环所具有的放射性通常比地层低，同时又能吸收来自地层的伽马射线，所以这些井内介质一般来说会使自然伽马测井读数降低。有套管时的GR测井值大约是没有套管时75%。所以在大井眼和套管井中，定量解释自然伽马测井资料时，需要进行校正。第三十九页，共72页。7/1/202639第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用1.划分岩性当自然电位测井曲线不能用来划分岩性时，自然伽马测井对划分泥岩层特别有用。主要根据地层中泥质含量的变化引起GR曲线幅度变化来区分不同的岩性。一般泥岩和页岩以明显的高放射性显示，并可以连成一条相当稳定的泥岩线，超过泥岩线的是岩浆岩、富含放射性矿物的砂岩或石灰岩及海相泥岩等。第四十页，共72页。7/1/202640第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用1.划分岩性石膏、硬石膏、盐岩和纯的石灰岩、白云岩的放射性很低，形成井剖面上的基值线，白云岩往往比石灰岩的放射性高，这是由于含放射性物质的地层水在碳酸盐白云岩化的过程中将放射性物质带入了岩石。I、砂、泥岩剖面砂岩（GR值低）Vsh↗泥岩（GR值高）第四十一页，共72页。7/1/202641第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用1.划分岩性II、碳酸盐剖面白云岩、石灰岩（GR值低）Vsh↗粘土岩（泥岩、页岩）（GR值高）III、膏岩剖面岩盐、石膏（GR值低）Vsh↗泥岩（GR值高）第四十二页，共72页。7/1/202642第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井第四十三页，共72页。7/1/202643第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井第四十四页，共72页。7/1/202644第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井第四十五页，共72页。7/1/202645第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用2.进行地层对比以单井划分岩性为基础，可在构造面上用几口井的曲线进行地层对比。自然伽马曲线进行地层对比具有以下优点：GR曲线与地层中所含流体性质（油、水或气）以及泥浆矿化度无关，其幅度主要决定于地层中的放射性物质，通常对于同一岩性其幅度较为稳定，另外，对比的标准层也易选取，通常选用厚层泥岩作标准层，进行油田范围或区域范围内的地层对比。第四十六页，共72页。7/1/202646第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用2.进行地层对比自然伽马曲线进行地层对比具有以下优点：GR曲线在油水过渡带内进行地层对比较有优势，在这样的地区同一地层的不同井中，孔隙中所含流体性质不同，使得自然电位、电阻率、声波时差曲线变化较大，对比困难。而自然伽马曲线不受流体性质影响。在膏盐剖面地区，由于视电阻率和自然电位测井曲线显示不好，用自然伽马测井曲线进行地层对比更为必要。第四十七页，共72页。7/1/202647第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井第四十八页，共72页。7/1/202648第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用3.估算泥质含量（1）相对比值法GCUR—与地层地质年代有关的经验参数，一般老地层取２，新地层３.7。第四十九页，共72页。7/1/202649第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用3.估算泥质含量（2）斯伦贝谢公司计算泥质含量公式B0—纯地层的背景值，B0=ρsd·GRsd（或ρIS·GRIS）ρb、ρsh、ρsd、ρIS—分别为目的层、泥岩层、纯砂岩层、纯石灰岩层的体积密度。GR、GRsh、GRsd、GRIS—分别为目的层、泥岩层、纯砂岩层、纯石灰岩层的测井伽马值。第五十页，共72页。7/1/202650第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第二节自然伽马测井四、自然伽马测井曲线的应用3.估算泥质含量（3）图版法可由实际资料统计得到不同地区各地层的自然伽马曲线读数或自然伽马相对值与泥质含量的图版。然后应用图版进行泥质含量的换算。第五十一页，共72页。7/1/202651第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井自然伽马测井记录只能反映地层中放射性核素的总含量，无法分辨地层中含有什么样的放射性核素，地层所能提供的信息没有得到充分的利用。为此研制了自然伽马能谱测井，通过对伽马射线能谱进行分析，不仅可以了解地层放射性总的水平，还可定量测量不同核素的含量，从而得到更多的测井信息和解决更多的地层和油田开发中的问题。自然伽马能谱测井根据铀、钍、钾放射性核素在衰变时放出的伽马射线能谱不同测定地层中铀、钍、钾含量的测井方法。第五十二页，共72页。7/1/202652第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井一、自然伽马能谱测井（NGS）的地质依据不同岩石含有的化学成分不同，其放射性物质的成分也不一样。泥岩地层的主要成分为粘土矿物，粘土矿物所含的放射性元素也各不相同。纯砂岩和碳酸盐岩的放射性元素含量都较低，但某些渗透性的砂岩和碳酸盐岩地层，由于水中含有易溶的铀元素，并随水运移，在某些适宜条件下沉淀，形成具有高放射性的渗透层，此时可用自然伽马能谱测井划分这样的地层。第五十三页，共72页。7/1/202653第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井一、自然伽马能谱测井的地质依据1）粘土岩中钍、钾含量比铀含量高。2）砂岩、碳酸岩中铀、钍、钾的分布岩石K（%）U（ppm）Th（ppm）砂岩碳酸盐岩0.7~3.80.0~2.00.2~0.60.1~9.00.7~2.00.1~7.0矿物名称铝土石海绿石膨润土蒙脱石高岭石伊利石黑云母白云母绿泥石K（%）U（ppm）Th（ppm）3~3010~1305.08~5.3<0.51~206~500.162~514~240.421.5~36~194.51.56.7~8.3<0.017.9~9.8<0.01<0.05第五十四页，共72页。7/1/202654第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井二、自然伽马能谱测井原理根据铀、钍、钾的自然伽马能谱特征，解谱分析确定各自的含量。1.自然伽马能谱钾只有1.46MeV的光电峰；铀系在1.76MeV存在光电峰；钍系有多个光电峰，2.62MeV的光电峰最容易识别；因而选用它们作为识别铀、钍、钾的特征峰。第五十五页，共72页。7/1/202655第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井二、自然伽马能谱测井原理2.自然伽马能谱测井原理自然伽马能谱测井仪井下仪器与自然伽马测井仪相同，地面仪器加置解谱分析器。地面仪器核心是多道脉冲幅度分析器，将能谱分为五个能窗。W1：0.15~0.5MevW2：0.5~1.1MevW3：1.32~1.575Mev(K)W4：1.65~2.39Mev(U)W5：2.475~2.765Mev(Th)第五十六页，共72页。7/1/202656第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井二、自然伽马能谱测井原理2.自然伽马能谱测井原理解谱：对各能窗均综合考虑三种元素的贡献，列出方程组求解。五个能窗输出信号分别送到五个计数器，通过解谱仪解谱，得到各元素的相对含量。自然伽马能谱测井的输出曲线：自然伽马总计数率，放射性元素U、Th、K的含量曲线。第五十七页，共72页。7/1/202657第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井三、自然伽马能谱测井资料应用1.研究生油岩岩石中的有机物对铀的富集起重要作用，应用自然伽马能谱测井能在新老井中，在横向和纵向追踪生油岩和评价其生油能力。有机碳的含量与U/K比值存在线性关系。所以U或U/K越高，有机碳含量越多，则泥岩或页岩生油能力越强。第五十八页，共72页。7/1/202658第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井三、自然伽马能谱测井资料应用1.研究生油岩上部页岩U含量较高，说明该段页岩是生油岩。下段页岩U含量较低，说明该段页岩生油能力较差。第五十九页，共72页。7/1/202659第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井三、自然伽马能谱测井资料应用2.寻找页岩储集层富含有机物的高放射性黑色页岩，在局部井段发育裂缝，存在燧石、粉砂或碳酸盐岩夹层，可能成为生油层，在能谱测井曲线上表现为K和Th含量低，而铀的含量高。第六十页，共72页。7/1/202660第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井三、自然伽马能谱测井资料应用3.寻找高放射性碎屑岩和碳酸岩储层纯的砂岩和碳酸盐岩U、Th、K含量很低，但当这些岩石含有钾盐、长石、粘土矿时，U、Th、K含量明显上升。还原条件下，溶于地层水中的铀在渗透层沉积，地层的铀含量增高，依此可在碳酸盐岩剖面中估算泥质含量，寻找碳酸盐岩裂缝性储层。硼润土和凝灰岩薄层砂岩第六十一页，共72页。7/1/202661第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井三、自然伽马能谱测井资料应用4.用Th/U比值研究沉积环境陆相沉积、氧化环境、风化层：Th/U>7海相沉积、灰色或绿色页岩：Th/U<7海相黑色页岩、磷酸盐岩：Th/U<2不同的粘土矿物含有不同的放射性核素，而自然伽马能谱测井可以用来直接寻找不同放射性核素的含量，因此它可用来区分粘土矿物。一般根据自然伽马能谱测井测量的K、Th含量来鉴别地层的粘土矿物含量。第六十二页，共72页。7/1/202662第七章自然伽马测井和放射性同位素测井第三节自然伽马能谱测井三、自然伽马能谱测井资料应用5.求取泥质含量地层中的泥质含量与Th、K的含量有较好的线性关系，一般用总计数率、Th含量和K含量的测井值计算泥质含量。（1）总计数率求泥质含量第六十三页，共72页。7/1/202663第七章自然伽马测井和放射性同位素测井