第5章放射性測井_2008

1、第五章第五章 放射性測井放射性測井 引入：放射性測井是近代物理的成果在測井工作中的應(yīng)用。放射性測井方引入：放射性測井是近代物理的成果在測井工作中的應(yīng)用。放射性測井方法較之其它測井方法的優(yōu)點是適用的范圍廣，它可以在套管井中進行測量，可以法較之其它測井方法的優(yōu)點是適用的范圍廣，它可以在套管井中進行測量，可以在空井和油基泥漿井中進行測量。在空井和油基泥漿井中進行測量。一、核衰變及其放射性一、核衰變及其放射性1）原子的結(jié)構(gòu)原子的結(jié)構(gòu)：原子核（質(zhì)子：原子核（質(zhì)子+中子）中子）+核外電子核外電子2）放射性核素）放射性核素 核素核素：原子核中具有一定數(shù)量的質(zhì)子和中子并在同一能態(tài)上的同類原子：原子核中具有一定

2、數(shù)量的質(zhì)子和中子并在同一能態(tài)上的同類原子 （同類核素的原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相同）。（同類核素的原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都相同）。 同位素同位素：原子核中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，但具有相同的化學性質(zhì)，：原子核中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同，但具有相同的化學性質(zhì)， 在元素周期表中占有同一位置。在元素周期表中占有同一位置。 放射性放射性：原子核能自發(fā)地釋放：原子核能自發(fā)地釋放、 的性質(zhì)的性質(zhì) 放射性核素放射性核素： 不穩(wěn)定的核素不穩(wěn)定的核素 （ 其結(jié)構(gòu)和能量都會發(fā)生改變，其結(jié)構(gòu)和能量都會發(fā)生改變， 衰變成其他核素，并放出射線）。衰變成其他核素，并放出射線）。 放射性同位素放射性同位素：不穩(wěn)定的同位素。：

3、不穩(wěn)定的同位素。3） 核衰變核衰變 核衰變：原子核自發(fā)地釋放出一種帶電粒子，并蛻變成另外某種原子核，核衰變：原子核自發(fā)地釋放出一種帶電粒子，并蛻變成另外某種原子核， 同時放出伽馬射線。同時放出伽馬射線。 核衰變常數(shù)核衰變常數(shù)：決定于該放射性核素本身的性質(zhì)，其值越大衰變越快。：決定于該放射性核素本身的性質(zhì)，其值越大衰變越快。 一種元素經(jīng)過放射變成另一種元素的過程稱為衰變或蛻變。一種元素經(jīng)過放射變成另一種元素的過程稱為衰變或蛻變。 例如例如 88Ra226 86Rn212+ (粒子粒子) 衰變衰變 鐳鐳 氡氡(也是種放射性元素也是種放射性元素) (注：原子核的表示方法注：原子核的表示方法 ZXA

4、X元素符號，元素符號，Z為質(zhì)子數(shù)，為質(zhì)子數(shù)，A為質(zhì)量數(shù)為質(zhì)量數(shù)A=N+Z) 4) 放射性強（活）度放射性強（活）度 一定量的放射性核素，在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)。一定量的放射性核素，在單位時間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)。 單位單位 1居里居里=3.71010/s (Bq貝可勒爾）貝可勒爾）5）放射性射線的性質(zhì)放射性射線的性質(zhì) 2He4流，極易被吸收，電離本領(lǐng)強，在物質(zhì)中穿透距離很小。流，極易被吸收，電離本領(lǐng)強，在物質(zhì)中穿透距離很小。 高速運動的電子流，在物質(zhì)中穿透距離較短。高速運動的電子流，在物質(zhì)中穿透距離較短。 頻率很高的電磁波或光子流，不帶電，能量高，穿透力強。頻率很高的電磁波或光子流，不帶電，能

5、量高，穿透力強。6)衰變規(guī)律衰變規(guī)律 對含有一大堆原子的放射性物質(zhì)來說，其中某一個原子何時放射衰變完全對含有一大堆原子的放射性物質(zhì)來說，其中某一個原子何時放射衰變完全是偶然的，無法預(yù)計的，但是對許多原子的整體來說，某一時刻平均有多少原子是偶然的，無法預(yù)計的，但是對許多原子的整體來說，某一時刻平均有多少原子發(fā)生衰變是符合統(tǒng)計規(guī)律的。發(fā)生衰變是符合統(tǒng)計規(guī)律的。這一規(guī)律是：某一時刻的衰變率這一規(guī)律是：某一時刻的衰變率 dN/dt (單位時間衰變的原子核數(shù)單位時間衰變的原子核數(shù)) 二者成正比二者成正比 當時存在的原子核數(shù)當時存在的原子核數(shù) N 即即 dN/dt= N 為衰變系數(shù)為衰變系數(shù)(比例系數(shù)比例

6、系數(shù))，負號表示原子核數(shù)隨時間的增長而減小。，負號表示原子核數(shù)隨時間的增長而減小。 積分得到：積分得到：N=Noe- t No為最先參入衰變的原子核數(shù)為最先參入衰變的原子核數(shù)(t=0時，時，N=No) N為衰變之中為衰變之中 t時刻存在的原子核數(shù)時刻存在的原子核數(shù)7)半衰期半衰期以最先參與衰變的原子核數(shù)以最先參與衰變的原子核數(shù)No為基數(shù)，衰變成為基數(shù)，衰變成No/2時作用的時間時作用的時間T。 即當即當N=No/2時所需的時間時所需的時間 No/2=Noe- T 得到得到Tln2/ =0.693/ 各種物質(zhì)的衰變系數(shù)不同，所以半衰期不同，地質(zhì)上可利用半衰期很長各種物質(zhì)的衰變系數(shù)不同，所以半衰期

7、不同，地質(zhì)上可利用半衰期很長的元素來確定地層的地質(zhì)年代。如：的元素來確定地層的地質(zhì)年代。如： 元素名稱元素名稱 半衰期半衰期 92U238 鈾鈾 4.5109年年 K40 鉀鉀 1.25109年年 Co60 鈷鈷 5.27年年 Cs137 銫銫 30年年二、天然放射性的衰變性質(zhì)二、天然放射性的衰變性質(zhì) 1、天然放射性的來歷、天然放射性的來歷1）成系的成系的(重元素重元素:原子序數(shù)原子序數(shù)81) 鈾系鈾系 92U238 82Pb206 (鉛鉛) 釷系釷系 90Th237 82Pb208 (鉛鉛) 錒系錒系 92Ac235 82Pb206 (鉛鉛) i)此三系通過此三系通過 、 衰變，最后達到穩(wěn)定

8、的鉛的同位素衰變，最后達到穩(wěn)定的鉛的同位素82Pb206 (鉛鉛) ii)在在 ， 衰變的過程中，放出衰變的過程中，放出 、 粒子，伴隨放出粒子，伴隨放出 射線。射線。2） 不成系的不成系的(中等元素中等元素:原子序數(shù)原子序數(shù) 30Z81) 主要是鉀主要是鉀 19K39 19K40 19K41 19K40 是不穩(wěn)定的元素是不穩(wěn)定的元素,它隨時都會可能放出它隨時都會可能放出 射線射線2、天然放射性的衰變性質(zhì)、天然放射性的衰變性質(zhì)1)天然放射性衰變分為天然放射性衰變分為： 衰變衰變、 衰變和衰變和 衰變衰變。 衰變：放出衰變：放出 射線的衰變。通式為：射線的衰變。通式為： ZXA Z-2YA-4+

9、 (二個正電荷二個正電荷) 例如：例如： 衰變衰變 92U238 90Th234+ 衰變：放出衰變：放出 射線的衰變。通式為：射線的衰變。通式為： Z ZX XA A Z+1Z+1Y YA A+ + ( (一個負正電荷一個負正電荷) ) 例如：例如： 衰變衰變 9090ThTh234234 9191PaPa234234+ + 衰變：放出衰變：放出 射線的衰變。射線的衰變。 射線通常是在射線通常是在 、 衰變的過程中，伴隨放出衰變的過程中，伴隨放出 射線。射線。2) 、 和和 射線比較射線比較射線種類射線種類 射線射線 射線射線 射線射線產(chǎn)生原因產(chǎn)生原因 衰變放出衰變放出 衰變放出衰變放出 、

10、衰變伴隨放出衰變伴隨放出實物實物氦氦2He4原子核流原子核流高速運動的電子流高速運動的電子流頻率很高的電磁波頻率很高的電磁波波長波長3*10-1110-9cm波速近似于光速波速近似于光速帶電性帶電性2He4帶有二個質(zhì)子帶有二個質(zhì)子每個每個 粒子帶有粒子帶有不帶電不帶電能量能量二個正電荷二個正電荷410MeV一個負電荷一個負電荷1 MeV0.055MeV穿透能力穿透能力空氣中空氣中 2.6-11.5cm巖石中巖石中 103 cm空氣中空氣中 幾十幾十cm巖石中巖石中 幾幾cm空氣中空氣中 幾百幾百cm巖石中巖石中 幾十幾十cm測井能否利用測井能否利用不能不能不能不能能能三、天然放射性三、天然放射

11、性 1、火成巖的放射性、火成巖的放射性 幾點規(guī)律：幾點規(guī)律：1) 火成巖所含放射性零散而不均勻火成巖所含放射性零散而不均勻 2) 酸性酸性 中性中性 基性基性 超基性超基性 SiO2的含量的含量 大大 小小 顏色顏色 淺淺 深深 放射性元素含量放射性元素含量 大大 小小 3)火成巖放射性元素主要是：鈾火成巖放射性元素主要是：鈾(U) 鐳鐳(Ra) 釷釷(Th) 鉀鉀(K) 2、沉積巖的放射性、沉積巖的放射性 幾點規(guī)律：幾點規(guī)律： 1)沉積巖本身不含有放射性元素，其放射性元素來自火成巖。我們知道沉積巖本身不含有放射性元素，其放射性元素來自火成巖。我們知道機械和化學力的綜合侵蝕作用以及搬運產(chǎn)生了沉

12、積巖，由于搬運和沉積的環(huán)機械和化學力的綜合侵蝕作用以及搬運產(chǎn)生了沉積巖，由于搬運和沉積的環(huán)境不同，使各種沉積巖的放射性元素的含量產(chǎn)生了差異境不同，使各種沉積巖的放射性元素的含量產(chǎn)生了差異 。 2)沉積巖的放射性強度取決于泥質(zhì)含量沉積巖的放射性強度取決于泥質(zhì)含量(粘土含量粘土含量) 原因：原因： a.粘土顆粒細，具有較大的比面粘土顆粒細，具有較大的比面(在沉積的過程中具有吸附放射性元素的在沉積的過程中具有吸附放射性元素的能力大能力大) 比面的含義是每顆粒的表面積之和比面的含義是每顆粒的表面積之和。 b.粘土顆粒細，沉積的時間長粘土顆粒細，沉積的時間長(有充分的時間與放射性元素接觸有充分的時間與放

13、射性元素接觸)。 c.粘土沉積物中含有鉀粘土沉積物中含有鉀K礦物（如水云母，正長石等礦物（如水云母，正長石等)。3)沉積物的顏色由淺沉積物的顏色由淺深深,其放射性強度由小其放射性強度由小大。大。 4)隨鉀含量的增大，放射性強度增大。隨鉀含量的增大，放射性強度增大。 5)孔隙度孔隙度 和和滲透率滲透率 減小，放射性強度增大。減小，放射性強度增大。3、變質(zhì)巖的放射性、變質(zhì)巖的放射性正變質(zhì)巖：由火成巖變質(zhì)而來正變質(zhì)巖：由火成巖變質(zhì)而來副變質(zhì)巖：由沉積巖變質(zhì)而來副變質(zhì)巖：由沉積巖變質(zhì)而來變質(zhì)巖的放射性取決于變質(zhì)巖的源巖變質(zhì)巖的放射性取決于變質(zhì)巖的源巖例如某井：例如某井： 正片麻巖正片麻巖 副片麻巖副片

14、麻巖 角閃巖角閃巖 榴輝巖榴輝巖 蛇紋巖蛇紋巖 自然自然r 大大 小小（黑云斜長片麻巖、（黑云斜長片麻巖、 角閃片麻巖）角閃片麻巖）（二云二長片麻巖、（二云二長片麻巖、 花崗質(zhì)片麻巖）花崗質(zhì)片麻巖）四、自然伽馬測井原理四、自然伽馬測井原理 1) 射線探測器探測到地層的射線探測器探測到地層的 射射線，并將線，并將 射線變換成電脈沖信號射線變換成電脈沖信號(每一道每一道 射線變換成一個電脈沖射線變換成一個電脈沖信號信號)。2)此脈沖信號送入井下的放大器此脈沖信號送入井下的放大器進行放大。進行放大。3)井下放大器放大的脈沖信號送井下放大器放大的脈沖信號送入地面的放大器進行放大（其入地面的放大器進行放

15、大（其原因時脈沖信號通過電纜之后原因時脈沖信號通過電纜之后會有些衰減會有些衰減)。4)由于脈沖信號中混合一些干擾由于脈沖信號中混合一些干擾信號，需經(jīng)過鑒別器進行鑒別，信號，需經(jīng)過鑒別器進行鑒別，排除干擾。排除干擾。5)將一些畸變的脈沖信號送入整形器進行整形。將一些畸變的脈沖信號送入整形器進行整形。6)規(guī)一后的波形送入計數(shù)率計電路，此電路把脈沖信號變換成與單位時間內(nèi)脈沖規(guī)一后的波形送入計數(shù)率計電路，此電路把脈沖信號變換成與單位時間內(nèi)脈沖數(shù)成正比的電位差，記錄儀將該電位差連續(xù)地記錄下來，最后得到自然伽馬測井數(shù)成正比的電位差，記錄儀將該電位差連續(xù)地記錄下來，最后得到自然伽馬測井曲線。曲線。五、自然伽

16、馬測井曲線分析五、自然伽馬測井曲線分析探測半徑：探測半徑： 對于煤、金屬鉆孔：對于煤、金屬鉆孔：d20cm R=2545cm 對于油田鉆孔對于油田鉆孔: d 30cm R=3050cmab段：探測器遠離界面上移，直到探測器中段：探測器遠離界面上移，直到探測器中點離界面的距離為點離界面的距離為R，探測器的探測范圍內(nèi)，探測器的探測范圍內(nèi)是低放射性物質(zhì)。是低放射性物質(zhì)。bcd段：探測器上移過界面，直到探測器中點離段：探測器上移過界面，直到探測器中點離界面的距離為界面的距離為R。 1)隨探測器上移，探測器探測范圍內(nèi)的高放隨探測器上移，探測器探測范圍內(nèi)的高放射性物質(zhì)逐漸增大，使曲線上升，直到探測器中射性

17、物質(zhì)逐漸增大，使曲線上升，直到探測器中點離界面的距離為點離界面的距離為R時為止。時為止。 2)探測器中點位于界面時，探測范圍內(nèi)的高探測器中點位于界面時，探測范圍內(nèi)的高低放射性物質(zhì)各占一半，所以為曲線的半幅值點。低放射性物質(zhì)各占一半，所以為曲線的半幅值點。de段：探測器中點離界面的距離為段：探測器中點離界面的距離為R時開時開始，直到探測器中點離頂界面的距離為始，直到探測器中點離頂界面的距離為R時為止。探測器的探測范圍內(nèi)是高放射時為止。探測器的探測范圍內(nèi)是高放射性物質(zhì)性物質(zhì)efg段：分析方法同段：分析方法同bcd段。段。gh段段: 分析方法同分析方法同ab段。段。 注注：薄層用薄層用2/3幅值分層

18、幅值分層 。六、自然伽馬測井儀的刻度六、自然伽馬測井儀的刻度 1、刻度的意義和分級、刻度的意義和分級 意義：為了使不同儀器意義：為了使不同儀器,或者同一儀器在不同的時間或者同一儀器在不同的時間,在同一的地層在同一的地層測定結(jié)果能夠作定量比較，必須進行儀器刻度（用不同的秤，或者同測定結(jié)果能夠作定量比較，必須進行儀器刻度（用不同的秤，或者同一秤在不同的時間對某一東西秤的結(jié)果應(yīng)該一樣，就應(yīng)該對秤進行統(tǒng)一秤在不同的時間對某一東西秤的結(jié)果應(yīng)該一樣，就應(yīng)該對秤進行統(tǒng)一刻度一刻度) 。 刻度分級：刻度分級： 一級刻度：國家統(tǒng)一的標準稱為一級刻度（標準刻度井）。一級刻度：國家統(tǒng)一的標準稱為一級刻度（標準刻度井

19、）。 二級刻度：各制造廠和大的油田建立的標準稱為二級刻度（刻度裝二級刻度：各制造廠和大的油田建立的標準稱為二級刻度（刻度裝置或刻度井）。置或刻度井）。 三級刻度：一般現(xiàn)場使用的標準稱為三級刻度（刻度器、刻度塊）。三級刻度：一般現(xiàn)場使用的標準稱為三級刻度（刻度器、刻度塊）。 要求：低級的刻度裝置必須用高一級刻度裝置進行檢查。要求：低級的刻度裝置必須用高一級刻度裝置進行檢查。2、刻度井、刻度井低放射性物質(zhì)低放射性物質(zhì)混凝土混凝土低放射性物質(zhì)低放射性物質(zhì)混凝土混凝土高放射性物質(zhì)高放射性物質(zhì)混凝土混凝土含有：含有： 12ppm的的U 24ppm的的Th 4%的的K定義定義 N高高為高放射性混凝土中的讀

20、為高放射性混凝土中的讀數(shù)；數(shù)；N低低為低放射性混凝土中的讀為低放射性混凝土中的讀數(shù)；數(shù)； API是美國石油學會的縮寫；是美國石油學會的縮寫； America Petroleum Institute200低高NNAPI 七、自然伽馬測井曲線的影響因素 1、巖層厚度(1) h6ro h增大，幅值不再增大 用半幅值點分層（2）h6ro h減小，幅值減小 用2/3幅值點分層2、統(tǒng)計起伏(也稱統(tǒng)計漲落) 1)現(xiàn)象現(xiàn)象 泥巖的放射性含量是均勻的，泥巖的放射性含量是均勻的，但在同一巖層的各點讀數(shù)不一樣其但在同一巖層的各點讀數(shù)不一樣其讀數(shù)在平均計數(shù)率讀數(shù)在平均計數(shù)率n上下波動上下波動 。經(jīng)理論計算得到：經(jīng)理論

21、計算得到：絕對誤差絕對誤差2)產(chǎn)生的原因：衰變規(guī)律產(chǎn)生的原因：衰變規(guī)律3)統(tǒng)計漲落的定義統(tǒng)計漲落的定義：在放射性源強不變，：在放射性源強不變，測量條件不變的情況下，在相等的時間測量條件不變的情況下，在相等的時間間隔內(nèi)，重復(fù)觀測放射性強度，每次記間隔內(nèi)，重復(fù)觀測放射性強度，每次記錄的數(shù)值不同，總是在某一數(shù)值錄的數(shù)值不同，總是在某一數(shù)值(平均值平均值)上下波動，這種現(xiàn)象稱為放射性漲落。上下波動，這種現(xiàn)象稱為放射性漲落。Mnnnnm2121Mtn3、井參數(shù)的影響、井參數(shù)的影響自然伽馬射線強度的吸收方程u為系數(shù)吸收，L為物質(zhì)的厚度；J與J為伽馬射線吸收前后的強度。與井參數(shù)有關(guān)的幾種吸收系數(shù))exp(

22、uLJJror物質(zhì)物質(zhì)鋼鋼水泥環(huán)水泥環(huán)泥漿泥漿清水清水空氣空氣u0.5cm-1二者之間二者之間0.10.2cm-1二者之間二者之間0.1cm-1八、自然伽馬測井的應(yīng)用八、自然伽馬測井的應(yīng)用1、劃分巖性、劃分巖性1）砂泥巖剖面）砂泥巖剖面 粗砂巖粗砂巖 中砂巖中砂巖 細砂巖細砂巖 泥巖泥巖 J 小小 大大 SP幅度幅度 大大 小小 Ra 大大 小小 Vsh 小小 大大2) 膏鹽剖面膏鹽剖面 鉀巖鉀巖 泥巖泥巖 砂巖及其它巖石砂巖及其它巖石 巖鹽、石膏巖鹽、石膏 特高特高 高高 中等中等 最低最低 3) 碳酸鹽巖剖面碳酸鹽巖剖面 泥巖泥巖 泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖 純石灰?guī)r、白云巖

23、純石灰?guī)r、白云巖 最高最高 中等中等 最低最低2、確定泥質(zhì)含量、確定泥質(zhì)含量 泥質(zhì)含量與自然伽馬射線強度成正比，推導(dǎo)計算泥質(zhì)含量的方法同自然泥質(zhì)含量與自然伽馬射線強度成正比，推導(dǎo)計算泥質(zhì)含量的方法同自然電位，可推導(dǎo)得到的計算泥質(zhì)含量公式如下：電位，可推導(dǎo)得到的計算泥質(zhì)含量公式如下：式中式中J , J max,J min分布為研究地層、純泥巖、純砂巖的自然伽馬測井強度，同分布為研究地層、純泥巖、純砂巖的自然伽馬測井強度，同樣要進行非線性校正樣要進行非線性校正:C 3.7 新地層新地層C 2.0 老地層老地層3 、劃分煤層、劃分煤層 1)煤中的有機質(zhì)與無機質(zhì)都不含放射性物質(zhì)，所以煤中的有機質(zhì)與無機

24、質(zhì)都不含放射性物質(zhì)，所以J 低低 。 2)煤的煤的J 與煤的灰分含量有關(guān)。與煤的灰分含量有關(guān)。minmaxminrrrrshJJJJV1212CCVshshVminmaxminGRGRGRGRVsh4、其它、其它 1)地層對比地層對比 J 與巖石孔隙中的流體與巖石孔隙中的流體(油或水油或水)的性質(zhì)無關(guān)；的性質(zhì)無關(guān)； J 與地層水、泥漿的礦化度無關(guān)；與地層水、泥漿的礦化度無關(guān)； J 曲線的標準層容易獲得。曲線的標準層容易獲得。 2)沉積環(huán)境分析沉積環(huán)境分析 J 、SP、Ra與巖層的粒度、分選性、泥質(zhì)含量密切與巖層的粒度、分選性、泥質(zhì)含量密切相關(guān)，而這幾個量與沉積環(huán)境密切相關(guān)，所以可以利用相關(guān)，而

25、這幾個量與沉積環(huán)境密切相關(guān)，所以可以利用J 、SP、Ra進行沉積環(huán)境分析。進行沉積環(huán)境分析。九、自然伽馬能譜測井九、自然伽馬能譜測井1、測量原理、測量原理 計數(shù)率 地球上的伽馬輻射大多數(shù)來源于三種放射性同位素的衰變：半衰期為地球上的伽馬輻射大多數(shù)來源于三種放射性同位素的衰變：半衰期為1.3109年的鉀年的鉀40（40K）；半衰期為）；半衰期為4.4109年的鈾年的鈾238（238U）；半衰期為）；半衰期為1.41010年的釷年的釷232（232Th）。）。通過伽馬能譜測井，可以獲得通過伽馬能譜測井，可以獲得5條參數(shù)曲線：條參數(shù)曲線：（1）以百分比表示的鉀含量曲線（）以百分比表示的鉀含量曲線（K

26、%）。）。（2）以濃度表示的鈾含量曲線（）以濃度表示的鈾含量曲線（ppm）及釷含量曲線（）及釷含量曲線（Th ppm）。）。（3）合成的自然伽馬曲線）合成的自然伽馬曲線 (總計數(shù)率曲線總計數(shù)率曲線GRSL) (API)。（4）無鈾自然伽馬曲線（）無鈾自然伽馬曲線（KTh）(API)。測量譜段（能窗）的選擇：測量譜段（能窗）的選擇：對對K40選用選用1.46Mev 的光電峰；對的光電峰；對U選用選用Bi214的能量為的能量為1.764Mev的光電峰；對的光電峰；對Th選用選用Ti208能量為能量為2.614Mev的光電峰。的光電峰。 其測量結(jié)果可列出三元一次聯(lián)立方程其測量結(jié)果可列出三元一次聯(lián)立方

27、程組求解：組求解：N1=a1Ub1Thc1N2=a2Ub2Thc2KN3=a3Ub3Thc3K 式中式中N1 、N2 、N3分別為三個能譜分別為三個能譜段的計數(shù)率（扣除本底計數(shù)）；段的計數(shù)率（扣除本底計數(shù)）；U 、Th、 K表示地層中鈾、釷、鉀的含表示地層中鈾、釷、鉀的含量；量；ai、bi、ci為換算系數(shù)，表示地層中單位為換算系數(shù)，表示地層中單位含量的鈾、釷、鉀在相應(yīng)能譜段的計數(shù)率含量的鈾、釷、鉀在相應(yīng)能譜段的計數(shù)率1）確定泥質(zhì)含量 2 2、應(yīng)用、應(yīng)用minmaxminThThThThVshminmaxminGRSLGRSLGRSLGRSLVshminmaxminKKKKVsh2）劃分巖性 主

28、要火成巖和沉積巖的Th、U、K礦物名稱礦物名稱U(ppm)Th(ppm)K（）（）Th/U花崗巖花崗巖4715403.44.03.55.6花崗閃長巖花崗閃長巖2.18.32.34.0閃長巖閃長巖1.86.01.83.3輝長巖輝長巖0.61.80.73.0輝巖輝巖0.030.080.152.7純橄欖巖純橄欖巖0.010.010.021.0橄欖巖橄欖巖0.020.050.22.5流紋巖流紋巖279255.74.512.5玄武巖玄武巖0.531.960.613.7粘土粘土2.1112.55.24泥巖泥巖3.712.02.75.24硅質(zhì)粘土巖硅質(zhì)粘土巖4.011.52.72.88油質(zhì)泥巖油質(zhì)泥巖500

29、1304.0粉砂粉砂1.24.31.49.31.32.12.177砂巖砂巖0.51.71.13.4石灰?guī)r石灰?guī)r2.01.57 陸相氧化環(huán)境 Th/U7 海相沉積 Th/U2 海相黑色頁巖第二節(jié)第二節(jié) 密度測井密度測井一、伽馬射線與物質(zhì)的作用一、伽馬射線與物質(zhì)的作用 1、光電效應(yīng)光電效應(yīng)光電效應(yīng)或稱光電吸收，在伽馬射線的能量光電效應(yīng)或稱光電吸收，在伽馬射線的能量0.5Mev(低能低能)時產(chǎn)生，過程如下：時產(chǎn)生，過程如下： a 量子與原子核發(fā)生作用時，它將所有的能量交給原子量子與原子核發(fā)生作用時，它將所有的能量交給原子 ； b 原子又將能量幾乎全部交給一個殼層電子；原子又將能量幾乎全部交給一個殼層

30、電子； c 電子克服電離能脫離電子軌道，成為自由電子，稱為光電子。電子克服電離能脫離電子軌道，成為自由電子，稱為光電子。 d 而而 量子被吸收，這種作用稱為光電效應(yīng)。量子被吸收，這種作用稱為光電效應(yīng)。注意注意: a 光電效應(yīng)在光電效應(yīng)在K，L層等靠近核的內(nèi)層產(chǎn)生光電層等靠近核的內(nèi)層產(chǎn)生光電子的幾率子的幾率(可能性可能性)最大最大 。b 光電吸收系數(shù)：伽馬量子穿過物質(zhì)時產(chǎn)生光電吸收系數(shù)：伽馬量子穿過物質(zhì)時產(chǎn)生 光電效應(yīng)的幾率光電效應(yīng)的幾率 KZ4.6 K為與入射伽馬量子有關(guān)的系數(shù)，為與入射伽馬量子有關(guān)的系數(shù)，K近似與近似與Er的三次方成反比，的三次方成反比， Z為原子序數(shù)。為原子序數(shù)。kLe2

31、、康普頓吳有順散射、康普頓吳有順散射 在伽馬射線的能量為在伽馬射線的能量為0.5Er1.02Mev時產(chǎn)生，過程如下：時產(chǎn)生，過程如下： 量子與原子核量子與原子核(主要是重元素的原子核主要是重元素的原子核)的力場相互作用，此時的力場相互作用，此時 量子量子的能量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生一個正電子的能量轉(zhuǎn)化為產(chǎn)生一個正電子和一個負電子和一個負電子，每個電子的能量為每個電子的能量為0.51Mev。 吸收系數(shù)：形成電子對的幾率吸收系數(shù)：形成電子對的幾率 KC1Z2（Ero-1.02) C1為比例系數(shù)為比例系數(shù) Z為原子序數(shù)為原子序數(shù) Ero為入射為入射 量子的能量量子的能量4、吸收方程、吸收方程 射線通過物質(zhì)時，以

32、上三種效應(yīng)都有射線通過物質(zhì)時，以上三種效應(yīng)都有可能產(chǎn)生可能產(chǎn)生 ，此時吸收方程，此時吸收方程吸收系數(shù)吸收系數(shù)：正比于物質(zhì)的密度：正比于物質(zhì)的密度注：注：1. 當當 量子的能量量子的能量Er0.51Mev時，時，u=以光電效應(yīng)為主。以光電效應(yīng)為主。 當當 量子的能量量子的能量0.51Er1.02Mev時，時，u=K以形成電子對為主。以形成電子對為主。 2.測井使用的是中等能量的測井使用的是中等能量的 源源 所以所以u=，則，則中中e、 Na為常數(shù)，為常數(shù)，Z/A=0.5， 因此，當因此，當L、Io一定時，一定時，I與與有關(guān)，這是密度測井的物理基礎(chǔ)。有關(guān)，這是密度測井的物理基礎(chǔ)。ANaZeLoeI

33、IKLoeII二、二、 測井原理測井原理1、 測井原理概述測井原理概述 1) 測井與自然測井與自然 測井的區(qū)別測井的區(qū)別 自然自然 ：測量天然：測量天然 射線強度射線強度( 源源) - 測井：測量人工射線強度測井：測量人工射線強度(散射散射 )，因此根本區(qū)，因此根本區(qū)別在于：別在于： - 測井儀中的下部有測井儀中的下部有 源，源， 鉛餅鉛餅 (a 防止防止 源直接照射探測器影響計數(shù)率，源直接照射探測器影響計數(shù)率， b 延長探測器的壽命延長探測器的壽命)。2)測量測量 a 目前目前 - 測井使用的測井使用的 源為源為 Cs137(銫銫)源源 能量為能量為0.66Mev Co60(錮錮)源源 能量

34、為能量為1.33Mev和和1.17Mev 入射的是中等能量的入射的是中等能量的 量子量子 b 中等能量的中等能量的 量子入射物質(zhì)，產(chǎn)生康吳散射，量子入射物質(zhì)，產(chǎn)生康吳散射，探測器接收散射探測器接收散射 射線的強度。射線的強度。二、二、 - 測井原理測井原理1、 - 測井原理概述測井原理概述 3)值得注意的是值得注意的是 a.探測器記錄一次散射探測器記錄一次散射 射線的強度。原因射線的強度。原因是到探測器的散射是到探測器的散射 射線的散射角較大，所以散射線的散射角較大，所以散射射 射線的能量較小射線的能量較小(與入射的與入射的 射線的能量相比，射線的能量相比，能量損失很多能量損失很多)，故，故

35、- 測井主要記錄到一次散射測井主要記錄到一次散射 射線，多次散射射線，多次散射 射線能量很低，容易射線能量很低，容易產(chǎn)生光電產(chǎn)生光電效應(yīng)效應(yīng)，被巖層吸收。被巖層吸收。 b.隨隨r距離加大，距離加大，增大，隨散射角的增大，增大，隨散射角的增大， 散射散射 射線的能量很快減小，所以射線的能量很快減小，所以 - 測井的探測測井的探測深度不大，探測范圍不大。深度不大，探測范圍不大。 探測范圍為：半徑為探測范圍為：半徑為L/2左右，高度為左右，高度為 L的圓的圓柱體，一般柱體，一般 L5060cm，所以，所以 r30cm。 c.記錄為探測器與記錄為探測器與 源的中點。源的中點。 d. J( - 測井測井

36、)的單位為：脈沖的單位為：脈沖/分。分。 2、 J與密度與密度，源距，源距L的關(guān)系的關(guān)系 經(jīng)理論推導(dǎo)探測器接收到的散射經(jīng)理論推導(dǎo)探測器接收到的散射 射線射線強度為：強度為： 式中式中K為常數(shù)，為常數(shù)，Q為源強，為源強，為密度，為密度，L為源距為源距 C= 0.06 Cs137(銫銫)源源 能量越低能量越低 0.07 Co60( 鈷鈷)源源 C值越大值越大利用上式可以繪制利用上式可以繪制J，L的關(guān)系圖的關(guān)系圖1)當當LLo時（小源距的情況下）時（小源距的情況下） J1.5Lo時（大源距的情況下時（大源距的情況下) J1.5J2.7 密度大的密度大的J小，密度小的小，密度小的J大，這說明大，這說明

37、J與密度成反比與密度成反比 測井使用大源距測井使用大源距 L5060cm J與密度成反比與密度成反比)exp(CLLKQJrr密度測井密度測井-康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)三、貼壁式密度測井三、貼壁式密度測井 測井測井方法方法 - 密度測井密度測井單源距貼壁式單源距貼壁式密度測井密度測井雙源距井眼補償雙源距井眼補償密度測井密度測井源距源距L=SR=50-60cmL=SR=50-60cmL長長35-45cmL短短15-25cm所記錄所記錄參數(shù)參數(shù)J1.J2.a1.Nl,Ns 長短源距計數(shù)率長短源距計數(shù)率2.(a)l，(a)s長短源距視長短源距視密度密度與與的的關(guān)系關(guān)系成反比成反比1.J與與成反成反比比2

38、.a 與與成正比成正比1. Nl與與成反比成反比Ns與與成正比成正比2. (a)l，(a)s與與成正比成正比影響影響因素因素1 擴孔擴孔2 泥餅?zāi)囡災(zāi)囡災(zāi)囡炏龜U孔的影消除擴孔的影響響雙源距貼壁的目的雙源距貼壁的目的消除擴孔，泥餅的影響消除擴孔，泥餅的影響注意幾點注意幾點:1.擴孔對擴孔對 - 密度測井的影響密度測井的影響 由于泥漿的密度比地層低得多，由于泥漿的密度比地層低得多，所以擴孔后，當記錄點位于巖層中部所以擴孔后，當記錄點位于巖層中部時，探測范圍內(nèi)平均密度降低，而時，探測范圍內(nèi)平均密度降低，而J與與成反比，因此成反比，因此J產(chǎn)生假異常。產(chǎn)生假異常。2.視密度的定義視密度的定義 在滲透層

39、處，在井壁存在泥餅，因為在滲透層處，在井壁存在泥餅，因為泥餅的密度一般低于巖層的密度，所泥餅的密度一般低于巖層的密度，所以用密度測井儀在井中測量時，所測以用密度測井儀在井中測量時，所測到的密度值要小于實際的地層密度值到的密度值要小于實際的地層密度值b，為了將所測到的密度與實際地層，為了將所測到的密度與實際地層的密度相區(qū)別，我們把所測到的密度的密度相區(qū)別，我們把所測到的密度稱為視密度，用稱為視密度，用 a表示：表示：mc為泥餅密度為泥餅密度b為地層密度為地層密度K為與泥餅厚度，源距等有關(guān)的參數(shù)為與泥餅厚度，源距等有關(guān)的參數(shù)bmcaKK)1 ( 3.雙源距井眼補償密度測井原理雙源距井眼補償密度測井

40、原理以上講到以上講到 當泥餅不存在時：當泥餅不存在時： (a)l= (a)s , =0，所以，所以b= (a)l當泥餅存在時：當泥餅存在時：(a)l (a)s 0 所以所以 b= (a)l+ 所以有：所以有： bmcaKK)1 ( 解方程得到解方程得到:bmcaKK)1 ()(111bsmcssaKK)1 ()(短源距短源距長源距長源距1)(abKsaa)()(1lsKKK 四、巖性密度測井四、巖性密度測井光電吸收系數(shù)為光電吸收系數(shù)為： K為與入射伽馬量子有關(guān)的系數(shù)，為與入射伽馬量子有關(guān)的系數(shù)，K近近似與似與Er的三次方成反比；的三次方成反比； Z為原子序數(shù)。為原子序數(shù)。為了突出光電效應(yīng)，定義

41、光電吸收指數(shù)：為了突出光電效應(yīng)，定義光電吸收指數(shù)：6.310Zk1PeZ同時定義體光電吸收指數(shù)：同時定義體光電吸收指數(shù)：eenPU對于多礦物來說：對于多礦物來說：iiVUUe巖性密度測井同時測量光電吸收指數(shù)、巖性密度測井同時測量光電吸收指數(shù)、體光電吸收指數(shù)和體積密度體光電吸收指數(shù)和體積密度6 . 4KZ巖性密度測井巖性密度測井-康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)+光電效應(yīng)光電效應(yīng)對泥質(zhì)砂巖來說有：五、密度測井的應(yīng)用1、確定孔隙度對于純地層來說：Vsh=0mamashshfVVDENmafmashshmafmaVmafma3、識別煤層 煤的J值大，GR小第三節(jié)第三節(jié) 中子測井中子測井一、中子與物質(zhì)的作用（中子

42、測井理論基礎(chǔ)）一、中子與物質(zhì)的作用（中子測井理論基礎(chǔ)） 中子分類：中子分類： 快中子快中子 能量能量 0.1 Mev (105ev) 速度快速度快 中能中子中能中子 能量能量 105ev102ev 速度中等速度中等 慢中子慢中子 能量能量 100ev 速度慢速度慢 超熱中子超熱中子 0.1ev100ev 熱中子熱中子 0.025ev1.非彈性散射非彈性散射高能快中子與原子核碰撞屬非彈性碰撞高能快中子與原子核碰撞屬非彈性碰撞(或稱為非彈性散射或稱為非彈性散射)。 非彈性散射截面：快中子與原子核發(fā)生非彈性碰撞的幾率非彈性散射截面：快中子與原子核發(fā)生非彈性碰撞的幾率( (稱為非稱為非彈性散射截面彈性

43、散射截面 ) )； 1)1) 的大小取決于的大小取決于 a a中子能量中子能量 b b原子核的種類；原子核的種類； 2)2) 的不同會使散射的不同會使散射 射線的強度不同。射線的強度不同。2、彈性散射、彈性散射 中等能量快中子與原子核碰撞屬彈性碰撞中等能量快中子與原子核碰撞屬彈性碰撞(或稱為彈性散射或稱為彈性散射) 注意：注意： 1)彈性散射截面彈性散射截面微觀散射截面：一個中子與原子核發(fā)生彈性碰撞的幾率稱為微觀散射截面，用微觀散射截面：一個中子與原子核發(fā)生彈性碰撞的幾率稱為微觀散射截面，用 s表示；表示；宏觀散射截面：單位體積中全部的原子核微觀散射截面之和稱為宏觀散射截面，宏觀散射截面：單位

44、體積中全部的原子核微觀散射截面之和稱為宏觀散射截面， 用用 s表示表示 sN s 為單位體積中的原子核數(shù)為單位體積中的原子核數(shù) 其中其中H的散射截面最大的散射截面最大與原子核發(fā)生彈性與原子核發(fā)生彈性碰撞碰撞原子核獲得能量，此部分能量原子核獲得能量，此部分能量只能使原子核作熱運動只能使原子核作熱運動碰撞幾次后，碰撞幾次后，中子能量損失中子能量損失最后變?yōu)槁凶影ǔ詈笞優(yōu)槁凶影ǔ瑹嶂凶雍蜔嶂凶訜嶂凶雍蜔嶂凶?、彈性散射、彈性散射2)碰撞前后的能量變化碰撞前后的能量變化A 能量損失與能量損失與角的關(guān)系角的關(guān)系00時；E2E1；能量無損失1800時； ；中子能量損失最大B 能量損失與原子核質(zhì)量

45、的關(guān)系能量損失與原子核質(zhì)量的關(guān)系當A1時，即M=m，=1800時，E20，這說明經(jīng)彈性碰撞后，中子的能量全部損失。這種情況僅在原子核為H(氫)時，因為m中子M氫。由此可見：氫原子對中子的減速能力最大,即是一種減速劑。mMAAAEE,11212E1=中子碰撞前的能量E2=中子碰撞后的能量2212212sincos)/1 (1mMmMEE3 3、熱中子俘獲、熱中子俘獲1）概述概述 2）注意）注意(1)俘獲截面俘獲截面 微觀俘獲截面：一個原子核俘獲熱中子的幾率稱為微觀俘獲截面用微觀俘獲截面：一個原子核俘獲熱中子的幾率稱為微觀俘獲截面用 a表示。表示。 宏觀俘獲截面：單位體積中微俘獲截面之和稱為宏觀俘

46、獲截面用宏觀俘獲截面：單位體積中微俘獲截面之和稱為宏觀俘獲截面用 a表示表示 。 aN a 為單位體積中的原子核數(shù)為單位體積中的原子核數(shù) (2)熱中子壽命熱中子壽命 從熱中子產(chǎn)生到熱中子被俘獲所需要的時間稱為熱中子壽命從熱中子產(chǎn)生到熱中子被俘獲所需要的時間稱為熱中子壽命 t熱中子速度熱中子速度V2.2105cmsaaVt45451綜上所述（中子作用）綜上所述（中子作用）: 原子核獲得能量原子核獲得能量, 放出非彈性散射放出非彈性散射 射線射線高能快中子高能快中子 快中子快中子 超熱中子超熱中子 熱中子熱中子 熱中子俘獲熱中子俘獲 減速過程減速過程 擴散過程擴散過程(被俘獲被俘獲) 放出俘獲放出

47、俘獲 射線射線 減速長度減速長度Lf 擴散長度擴散長度Lt 與與H有關(guān)有關(guān) 與與Cl有關(guān)有關(guān)(35Cl是影響熱中子擴散的主要核素是影響熱中子擴散的主要核素)注注1：=lnE1-lnE2=ln(E1/E2) =lnE1-lnE2=ln(E1/E2) 中子碰中子碰撞一次能量的自然對數(shù)減少的平均值撞一次能量的自然對數(shù)減少的平均值 二次二次 射線射線也稱俘獲也稱俘獲 射線射線 吸收截面吸收截面也稱俘獲截面也稱俘獲截面注注2 2：中子活化：一個穩(wěn)定的原子核，在中子的作用下變成新的放射性原子核的過程。中子活化：一個穩(wěn)定的原子核，在中子的作用下變成新的放射性原子核的過程。 中子源中子源將中子從原子核中釋放出

48、來的裝置將中子從原子核中釋放出來的裝置241237495932941214260()(5.701)AmNpHeBeHeCnQMeV412017.588DTHenMeV同位素中子源（連續(xù)中子源）同位素中子源（連續(xù)中子源）加速器中子源（脈沖中子源）加速器中子源（脈沖中子源）二、中子測井 2、引入含氫指數(shù)、引入含氫指數(shù)Hf1、中子、中子- 測井與測井與 - 測井比較測井比較方法方法 - 測井測井中子中子- 測井測井測量測量散射散射 射線強度射線強度俘獲俘獲 射線強度射線強度單位單位脈沖脈沖/分分脈沖脈沖/分分源距源距L=5060cmL=5060cm記錄點記錄點SR中點中點SR中點中點與巖性的關(guān)系與巖

49、性的關(guān)系J與密度成正比與密度成正比Jn 與氫量成反比與氫量成反比Jn 與與Cl成正比成正比分層點分層點1/3幅值點幅值點1/2幅值點幅值點 為密度，為密度，X為氫原子個數(shù)，為氫原子個數(shù)，M為總原子量。為總原子量。MXHf9子數(shù)單位體積純水中的氫原子數(shù)單位體積物質(zhì)中的氫原二、中子測井 例如：水的含氫指數(shù)例如：水的含氫指數(shù) H2O 1 M21 11618 H2 二個氫原子二個氫原子 一個氧原子一個氧原子所以所以Hf(氣氣)=2.25* 氣氣=0.18Hf(油油)=1.28* 油油=1.09Hf(煤煤)=(0.38(無煙煤無煙煤)，0.52(褐煤褐煤)， 0.60(煙煤煙煤) 118219fH三、中

50、子中子測井三、中子中子測井1、中子熱中子測井、中子熱中子測井 測量測量 1) Jnn 即為中子熱中子計數(shù)率即為中子熱中子計數(shù)率 采用大源距采用大源距 L5060cm Jnn與含與含H量成反比，與含量成反比，與含Cl量成反比量成反比(原因是原因是Cl的俘獲截面大，俘獲的俘獲截面大，俘獲 的熱中子多的熱中子多，使留下來的熱中子數(shù)減小使留下來的熱中子數(shù)減小) 實際：補償中子測井實際：補償中子測井 CNL測量孔隙度稱為視石灰?guī)r孔隙度。測量孔隙度稱為視石灰?guī)r孔隙度。視石灰?guī)r孔隙度：視石灰?guī)r孔隙度：CNL儀通常在已知孔隙度的純石灰?guī)r上進行刻度，此種刻度儀器如果儀通常在已知孔隙度的純石灰?guī)r上進行刻度，此種刻

51、度儀器如果在純石灰?guī)r中進行測量便是真孔隙度，但在非石灰?guī)r上進行測量，測到的孔隙度與地層在純石灰?guī)r中進行測量便是真孔隙度，但在非石灰?guī)r上進行測量，測到的孔隙度與地層的真孔隙度不同，稱為視石灰?guī)r孔隙度的真孔隙度不同，稱為視石灰?guī)r孔隙度 。2)補償中子測井 CNL中子孔隙度（單位%） R2R1S長源距探測器長源距探測器lgNl=-a1 +b+c短源距探測器短源距探測器lgNs=-a2 +b+c Nl，Ns分別為長短源距計數(shù)率分別為長短源距計數(shù)率a1,a2分別為為長短源距等有關(guān)參分別為為長短源距等有關(guān)參數(shù)數(shù)b為儀器常數(shù)為儀器常數(shù)c為為Cl對測量結(jié)果的影響對測量結(jié)果的影響)21(lgaaNsNl21)l

52、g(aaNsNl以上二式相減得：以上二式相減得：消除消除Cl的影響的影響 巖石孔隙度巖石孔隙度 2、中子超熱中子測井中子超熱中子測井 測量測量 1) Jnn中子超熱中子，即為中子超熱中子計數(shù)率。中子超熱中子，即為中子超熱中子計數(shù)率。 采用大源距采用大源距 L5060cm Jnn與含與含H量成反比，與含量成反比，與含Cl量無關(guān)量無關(guān)(原因是原因是Cl俘獲熱中子，不俘獲熱中子，不能俘獲比熱中子能量大的超熱中子能俘獲比熱中子能量大的超熱中子) 2) 貼壁中子貼壁中子 SNP 中子孔隙度中子孔隙度(視石灰?guī)r孔隙度視石灰?guī)r孔隙度) 單位單位% 。 為了減小井孔的影響采用貼壁方式，為了減小井孔的影響采用貼

53、壁方式， SNP與巖石的孔隙度成正比。與巖石的孔隙度成正比。四、中子測井的應(yīng)用1、確定巖石的孔隙度、確定巖石的孔隙度 CNL 對于純地層來說： NmanmaN1 對泥質(zhì)砂巖來說有：注1：流體（水）的中子響應(yīng)為100%當Vsh=0時可以退化到純地層的計算公式maNmashNshfNNVVmaNfNmaNshNshmaNfNmaNNV注2：當?shù)貙雍瑲?，求孔隙度時，需作校正。所以有所以有:3.識別氣層識別氣層 氣層上聲波時差大、或周波跳躍氣層上聲波時差大、或周波跳躍 偏大偏大 氣層上密度測井值偏小氣層上密度測井值偏小 偏大偏大 CNL 氣層上氣層上CNL偏小（偏?。↗nr大）大） 偏小偏小 maNf

54、NmaNNn中子mafmaNttttsmafmaDENd0ns0nd1、C/O比測井原理比測井原理第四節(jié)第四節(jié) 脈沖中子測井脈沖中子測井(介紹）介紹）一、碳氧比（一、碳氧比（C/O）能譜測井）能譜測井 碳氧比（碳氧比（C/O）能譜測井是一種脈沖中子測井方法，是目前唯一受地）能譜測井是一種脈沖中子測井方法，是目前唯一受地層水礦化度影響小、可在套管井中測定含油飽和度的測井方法。層水礦化度影響小、可在套管井中測定含油飽和度的測井方法。 C/O能譜測井利用能譜測井利用14百萬電子伏特（百萬電子伏特（MeV）的脈沖快中子轟擊地層中）的脈沖快中子轟擊地層中各元素的原子核，發(fā)生非彈性散射，使其處于激發(fā)態(tài)后散

55、放出伽馬射線（各元素的原子核，發(fā)生非彈性散射，使其處于激發(fā)態(tài)后散放出伽馬射線（ 射線），對這些射線），對這些 射線進行時間和能譜分析，可以得到地層中碳（射線進行時間和能譜分析，可以得到地層中碳（C）、氧）、氧（O）、硅（）、硅（Si）、鈣（）、鈣（Ca）等元素的含量，從而計算出產(chǎn)層的含油飽和）等元素的含量，從而計算出產(chǎn)層的含油飽和度、監(jiān)視油田開發(fā)過程中產(chǎn)層含油飽和度的變化情況。度、監(jiān)視油田開發(fā)過程中產(chǎn)層含油飽和度的變化情況。處于激發(fā)態(tài)的地層各種元素的原子核將同樣釋放出具有不同核輻射特征能處于激發(fā)態(tài)的地層各種元素的原子核將同樣釋放出具有不同核輻射特征能量的非彈性散射量的非彈性散射 射線。射線。例

56、如碳（例如碳（C12）的非彈性散射）的非彈性散射 射線的特征能量為射線的特征能量為4.43MeV氧（氧（16O）為）為6.13MeV硅（硅（28Si）為）為1.78MeV鈣（鈣（40Ca）為）為3.75 MeV等等 非彈性散射：快中子與元素的原子核碰撞，中子被核吸收形成復(fù)合核，中非彈性散射：快中子與元素的原子核碰撞，中子被核吸收形成復(fù)合核，中子以較低能量散射出來，核處于激發(fā)態(tài)，放出伽馬射線又回到基態(tài)。子以較低能量散射出來，核處于激發(fā)態(tài)，放出伽馬射線又回到基態(tài)。 由于各種核反應(yīng)所誘發(fā)的分布在不同的時間里，中子源又是可控的脈沖式由于各種核反應(yīng)所誘發(fā)的分布在不同的時間里，中子源又是可控的脈沖式的單色

57、源，所以只要適當?shù)夭捎门c中子脈沖同步的測量技術(shù)，就可以有效地把的單色源，所以只要適當?shù)夭捎门c中子脈沖同步的測量技術(shù)，就可以有效地把非彈性散射非彈性散射 射線與其它反應(yīng)所產(chǎn)生的射線與其它反應(yīng)所產(chǎn)生的 射線區(qū)分開來。射線區(qū)分開來。 在實際測井中是采用碳的三個峰（即在實際測井中是采用碳的三個峰（即4.43、3.92、3.41MeV）和氧的三個峰（即）和氧的三個峰（即6.13、5.62、5.11 MeV）范圍內(nèi)即）范圍內(nèi)即C窗與窗與O窗所包含的窗所包含的射線總計數(shù)之比來評價產(chǎn)層的油水含量和射線總計數(shù)之比來評價產(chǎn)層的油水含量和有關(guān)地質(zhì)參數(shù)（圖），這就是為什么稱之有關(guān)地質(zhì)參數(shù)（圖），這就是為什么稱之“C/

58、O能譜能譜”測井的理由所在。由于采用比值法，測井的理由所在。由于采用比值法，也減少了非彈性散射之外的也減少了非彈性散射之外的 射線的影響，同時克服了可控脈沖中子源產(chǎn)額不穩(wěn)對測井所射線的影響，同時克服了可控脈沖中子源產(chǎn)額不穩(wěn)對測井所帶來的影響；提高了區(qū)分產(chǎn)層油水關(guān)系的靈敏度。帶來的影響；提高了區(qū)分產(chǎn)層油水關(guān)系的靈敏度。在油桶、水桶模型中所測得的C和O非彈性散射伽馬能譜 2、實際測量的參數(shù) 隨著微處理機的發(fā)展，在C/O能譜測井儀器中已將多道脈沖幅度分析器置于井下儀器中，在井下對脈沖信號進行數(shù)字化處理，使數(shù)字信號通過電纜運輸?shù)降孛鎯x器，克服了因用電纜傳輸脈沖信號造成脈沖失真與丟失，提高了計數(shù)率和信噪

59、比，從而提高了能譜測井的質(zhì)量。我國引進西方阿特拉斯公司的C/O能譜測井儀已作了上述的改進。 斯侖貝謝公司使用次生伽馬能譜測井儀（GST）不僅具有高計數(shù)率傳輸；還可進行多參數(shù)分析，可直接輸出C/O、Si/(SiCa)、H/(SiCa)、Cl/H、Fe/(SiCa)、S/(SiCa)等多種能譜計數(shù)比，能評價碳、樣、硅、鈣、氫、鐵、氯、硫等8種元素含量。這是C/O能譜測井儀的擴展。近兩年該公司又將GST發(fā)展過油管測井儀器（RST剩余油飽和度測井儀）。 3、C/O碳氧比測井資料解釋碳氧比測井資料解釋 C/O能譜測井資料解釋主要是求含油飽和度So，其解釋模型是建立在單位體積地層為油和巖石骨架中碳原子數(shù)目

60、與水和巖石骨架中氧原子的數(shù)目之比，即碳、氧原子密度之比。 這個比值與So、有一定的關(guān)系。但在實際解釋中是用模型井得出的公式。式中（C/O）w水層中C/O； （C/O）o油層中C/O；（C/O）log目的層測得的C/O； wowOOCOCOCOCSlog（一）中子壽命測井原理（一）中子壽命測井原理二、中子壽命測井中子壽命測井 中子壽命測井（中子壽命測井（NLL）又叫熱中子衰減時間測井（）又叫熱中子衰減時間測井（TDT）。它也是一種脈沖）。它也是一種脈沖中子測井方法，是適應(yīng)高地層水礦化度的地質(zhì)條件。中子壽命測井能在裸眼或套中子測井方法，是適應(yīng)高地層水礦化度的地質(zhì)條件。中子壽命測井能在裸眼或套管井中