自然伽馬測井概要PPT課件

1、1巖石中所含的放射性元素的種類和數(shù)量不同，放射性強(qiáng)度也不同。巖石的自然巖石中所含的放射性元素的種類和數(shù)量不同，放射性強(qiáng)度也不同。巖石的自然伽馬放射性水平主要決定于鈾伽馬放射性水平主要決定于鈾U、釷、釷Th、鉀、鉀K的含量。的含量。自然伽馬測井自然伽馬測井GR：通過測量巖層的自然伽馬射線的強(qiáng)度來認(rèn)識巖層的一種放射：通過測量巖層的自然伽馬射線的強(qiáng)度來認(rèn)識巖層的一種放射性測井方法。性測井方法。是在井內(nèi)測量巖層中自然存在的放射性元素核衰變過程中放射出是在井內(nèi)測量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的強(qiáng)度來的伽馬射線的強(qiáng)度。4.2.1 自然伽馬測井的測量原理自然伽馬測井的測量原理井下

2、儀器包括：井下儀器包括：伽馬射線伽馬射線探測器探測器（將接收到的伽馬射線轉(zhuǎn)換成電脈沖的裝置）、（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供給該探測器所需的高壓電源高壓電源，以及將探測器輸出的電脈沖進(jìn)行放大的，以及將探測器輸出的電脈沖進(jìn)行放大的放大器放大器等。等。地面儀器主要包括：地面儀器主要包括：將來自地下的一連串電脈沖轉(zhuǎn)換成連續(xù)電流的一整套電路，將來自地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。以及記錄儀和電源等。測量原理：測量原理：當(dāng)井下儀器在井內(nèi)由下向上提升時，來自巖層的自然伽馬射線穿過當(dāng)井下儀器在井內(nèi)由下向上提升時，來自巖層的自然伽馬射線穿過鉆井

3、液和儀器外殼進(jìn)入探測器，經(jīng)過閃爍計(jì)數(shù)器，將伽馬射線轉(zhuǎn)化為鉆井液和儀器外殼進(jìn)入探測器，經(jīng)過閃爍計(jì)數(shù)器，將伽馬射線轉(zhuǎn)化為電脈沖電脈沖信信號，放大器把電脈沖放大后由電纜送到地面儀器，地面儀器把號，放大器把電脈沖放大后由電纜送到地面儀器，地面儀器把每分鐘電脈沖數(shù)每分鐘電脈沖數(shù)轉(zhuǎn)變成與其成正比例的轉(zhuǎn)變成與其成正比例的電位差電位差進(jìn)行記錄，井下儀器沿井身移動，就連續(xù)記錄出進(jìn)行記錄，井下儀器沿井身移動，就連續(xù)記錄出井剖面上自然伽馬強(qiáng)度曲線，稱為井剖面上自然伽馬強(qiáng)度曲線，稱為GR曲線，單位是曲線，單位是脈沖脈沖/分分，在儀器標(biāo)準(zhǔn)化后，在儀器標(biāo)準(zhǔn)化后，曲線單位是曲線單位是R/h?，F(xiàn)在使用?，F(xiàn)在使用API單位。單

4、位。第1頁/共27頁2自然伽馬測井原理整 形整 形器器計(jì) 數(shù)計(jì) 數(shù)率計(jì)率計(jì)積分線路輸入輸出特性時間常數(shù)時間常數(shù)：RC輸入電壓輸入電壓輸入輸入電壓電壓輸 出輸 出電壓電壓計(jì)數(shù)電路計(jì)數(shù)電路第2頁/共27頁31、理論曲線特征理論曲線特征1)、探測范圍探測范圍巖石放射的伽馬射線能到達(dá)探測器的巖石放射的伽馬射線能到達(dá)探測器的一個以探測器中點(diǎn)為球心的球體，其一個以探測器中點(diǎn)為球心的球體，其半徑約為半徑約為3045cm。2)、總體特征總體特征對著高放射性地層，曲線顯示高讀數(shù)，對著高放射性地層，曲線顯示高讀數(shù)，并在巖層中心處出現(xiàn)極大值。對于厚并在巖層中心處出現(xiàn)極大值。對于厚巖層，該極大值能很好地反映巖層的巖層

5、，該極大值能很好地反映巖層的放射性，隨著巖層厚度的變薄，極大放射性，隨著巖層厚度的變薄，極大值隨之降低。值隨之降低。4.2.2 自然伽馬測井曲線的特點(diǎn)自然伽馬測井曲線的特點(diǎn)自然伽馬測井的探測半徑和巖層厚度與GR曲線的解釋關(guān)系3)、曲線的對稱性曲線的對稱性上下圍巖放射性含量相同時，曲線對稱上下圍巖放射性含量相同時，曲線對稱于地層中點(diǎn)，反之，曲線不對稱。于地層中點(diǎn)，反之，曲線不對稱。第3頁/共27頁4自然伽馬理論曲線理論曲線與實(shí)際情況的差異分析理論曲線與實(shí)際情況的差異分析理想情況：理想情況：探測器在井內(nèi)是進(jìn)行的點(diǎn)測，而且每一個點(diǎn)上的讀數(shù)是較長時間內(nèi)探測器在井內(nèi)是進(jìn)行的點(diǎn)測，而且每一個點(diǎn)上的讀數(shù)是較

6、長時間內(nèi)（3）所測脈沖數(shù)的平均值。）所測脈沖數(shù)的平均值。實(shí)際測井情況（有實(shí)際測井情況（有v和和參數(shù)）：參數(shù)）：儀器有一定的上提速度儀器有一定的上提速度v，使得探測器在井內(nèi)每一深度的停留時間有限，使得探測器在井內(nèi)每一深度的停留時間有限地面儀器中將脈沖數(shù)平均轉(zhuǎn)化為連續(xù)電流的計(jì)數(shù)率電路的時間常數(shù)地面儀器中將脈沖數(shù)平均轉(zhuǎn)化為連續(xù)電流的計(jì)數(shù)率電路的時間常數(shù)有一定有一定的數(shù)值，且不可能太長記錄電路的的數(shù)值，且不可能太長記錄電路的“延遲性延遲性”。d0井徑井徑4)、當(dāng)巖層厚度較厚時當(dāng)巖層厚度較厚時當(dāng)當(dāng)h大于大于3倍倍d0井徑或者大于井徑或者大于2倍探測半倍探測半徑時，地層中心處的平均值為地層的徑時，地層中心

7、處的平均值為地層的伽馬射線強(qiáng)度值，可用曲線上最大幅伽馬射線強(qiáng)度值，可用曲線上最大幅度一半的地方（半幅值點(diǎn)）劃分巖層度一半的地方（半幅值點(diǎn)）劃分巖層的上下界面。的上下界面。5)、當(dāng)巖層變薄時當(dāng)巖層變薄時當(dāng)當(dāng)h3d0時，受低放射性圍巖的影響，時，受低放射性圍巖的影響，自然伽馬幅度值對厚度自然伽馬幅度值對厚度h減小而減小，減小而減小，巖層界面的位置移向曲線的頂端。巖層界面的位置移向曲線的頂端。第4頁/共27頁51)、測井速度、測井速度v和和記錄儀中電路的積分時間常數(shù)記錄儀中電路的積分時間常數(shù)的影響的影響v越大，曲線幅度越小，對稱性越差，極值向提升方向偏移越遠(yuǎn)，即曲線的深度越大，曲線幅度越小，對稱性越

8、差，極值向提升方向偏移越遠(yuǎn)，即曲線的深度位移和形態(tài)畸變隨之加劇。位移和形態(tài)畸變隨之加劇。不同測井速度對自然伽馬測井曲線的影響2、自然伽馬測井曲線的影響因素自然伽馬測井曲線的影響因素深度位移：深度位移：指根據(jù)實(shí)測自然伽馬測井曲線的分層原則（如用半幅值點(diǎn)）定出的巖指根據(jù)實(shí)測自然伽馬測井曲線的分層原則（如用半幅值點(diǎn)）定出的巖層界面深度與實(shí)際深度之間有一偏差，而且前者比后者偏淺。層界面深度與實(shí)際深度之間有一偏差，而且前者比后者偏淺。實(shí)際測井要選擇合適的提升速度和儀器時間常數(shù)，同時，在整理資料時，需通過實(shí)際測井要選擇合適的提升速度和儀器時間常數(shù)，同時，在整理資料時，需通過與其它曲線的對比，將整個曲線下移

9、一定深度（與其它曲線的對比，將整個曲線下移一定深度（深度校正深度校正）。）。時間常數(shù)RC對放射性測井曲線的影響儀儀器器移移動動方方向向第5頁/共27頁62)、放射性漲落誤差的影響、放射性漲落誤差的影響放射性漲落：放射性漲落：在放射性源強(qiáng)度和測量條件不在放射性源強(qiáng)度和測量條件不變的情況下，在相同的時間間隔內(nèi)，對放射變的情況下，在相同的時間間隔內(nèi)，對放射性射線的強(qiáng)度進(jìn)行反復(fù)測量，每次記錄的數(shù)性射線的強(qiáng)度進(jìn)行反復(fù)測量，每次記錄的數(shù)值不相同，但總在平均值值不相同，但總在平均值 ）附近變化）附近變化實(shí)測自然伽馬測井曲線特征鋸齒狀n地層的平均計(jì)數(shù)率n它和測量條件無關(guān)，是微觀世界的一種客觀它和測量條件無關(guān)，

10、是微觀世界的一種客觀現(xiàn)象，并且有一定的規(guī)律。這是由于放射性現(xiàn)象，并且有一定的規(guī)律。這是由于放射性元素的各個原子核的衰變彼此獨(dú)立，衰變的元素的各個原子核的衰變彼此獨(dú)立，衰變的次序是偶然原因造成的。這種現(xiàn)象的存在，次序是偶然原因造成的。這種現(xiàn)象的存在，使得自然伽馬曲線不光滑，有許多起伏的變使得自然伽馬曲線不光滑，有許多起伏的變化?；?。這些起伏是放射性漲落引起的，不是由這些起伏是放射性漲落引起的，不是由于地層放射性元素含量變化引起的于地層放射性元素含量變化引起的。放射性放射性測井曲線上讀數(shù)的變化，一種是地層性質(zhì)引測井曲線上讀數(shù)的變化，一種是地層性質(zhì)引起的變化，用它可以劃分地質(zhì)剖面。另一種起的變化，用

11、它可以劃分地質(zhì)剖面。另一種變化是放射性漲落引起的。變化是放射性漲落引起的。區(qū)分這兩種變化區(qū)分這兩種變化是正確解釋應(yīng)用的前提。放射性漲落符合統(tǒng)是正確解釋應(yīng)用的前提。放射性漲落符合統(tǒng)計(jì)規(guī)律，其誤差可以計(jì)算。計(jì)規(guī)律，其誤差可以計(jì)算。統(tǒng)計(jì)漲落GRSP泥巖泥巖砂巖砂巖第6頁/共27頁7n放射性測井曲線漲落誤差（1）測井測量的每一點(diǎn)計(jì)數(shù)率的漲落誤差）測井測量的每一點(diǎn)計(jì)數(shù)率的漲落誤差1 1如能根據(jù)多次測量確定平均值，則每次的測量讀數(shù)如能根據(jù)多次測量確定平均值，則每次的測量讀數(shù)與平均值的誤差就是與平均值的誤差就是1。采用積分線路的自然伽馬。采用積分線路的自然伽馬測井儀，其輸出結(jié)果是在輸出時刻前測井儀，其輸出結(jié)

12、果是在輸出時刻前2 2時間內(nèi)的平時間內(nèi)的平均值，則曲線上任何一點(diǎn)的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差為：均值，則曲線上任何一點(diǎn)的相對標(biāo)準(zhǔn)誤差為：n211相對誤差：11n絕對誤差：曲線上任何一點(diǎn)的計(jì)數(shù)率和真值間的偏差為：曲線上任何一點(diǎn)的計(jì)數(shù)率和真值間的偏差為：（3）放射性的漲落誤差：）放射性的漲落誤差： 即是即是每一點(diǎn)的漲落誤差范圍（每一點(diǎn)的漲落誤差范圍（21）加上）加上每次測量的平均計(jì)數(shù)率的漲落誤差范圍每次測量的平均計(jì)數(shù)率的漲落誤差范圍（22）)(21（2）某段地層內(nèi)測量的平均記數(shù)率的漲落誤差）某段地層內(nèi)測量的平均記數(shù)率的漲落誤差2 2即以某一深度上一次測量的測井讀數(shù)代替應(yīng)由多即以某一深度上一次測量的測井讀數(shù)代替應(yīng)

13、由多次重復(fù)測量計(jì)算的平均值時所帶來的誤差次重復(fù)測量計(jì)算的平均值時所帶來的誤差hnvnnhvN2221絕對誤差相對誤差的地層脈沖總數(shù)厚度為hN)22第7頁/共27頁83)、地層厚度的影響地層厚度的影響當(dāng)?shù)貙幼銐蚝駮r，對應(yīng)曲線的幅度平均值代當(dāng)?shù)貙幼銐蚝駮r，對應(yīng)曲線的幅度平均值代表地層的真實(shí)情況。當(dāng)?shù)貙雍鼙r，曲線的平表地層的真實(shí)情況。當(dāng)?shù)貙雍鼙r，曲線的平均值達(dá)不到代表地層的真實(shí)性質(zhì)。均值達(dá)不到代表地層的真實(shí)性質(zhì)。在砂泥巖剖面，由于地層變薄會使得泥巖的在砂泥巖剖面，由于地層變薄會使得泥巖的自然伽馬測井曲線值下降，砂巖層的自然伽馬自然伽馬測井曲線值下降，砂巖層的自然伽馬曲線值上升，并且地層越薄，這種

14、上升和下降曲線值上升，并且地層越薄，這種上升和下降的幅度越大。對于地層層厚小于的幅度越大。對于地層層厚小于3d0時，應(yīng)考慮時，應(yīng)考慮層厚的影響。層厚的影響。4)、井的影響井的影響井內(nèi)鉆井液的放射性強(qiáng)弱對數(shù)值有影響。井徑井內(nèi)鉆井液的放射性強(qiáng)弱對數(shù)值有影響。井徑大，井內(nèi)鉆井液降低了巖層的數(shù)值。套管和管大，井內(nèi)鉆井液降低了巖層的數(shù)值。套管和管外的水泥環(huán)有很強(qiáng)的吸收能力，也降低了曲線外的水泥環(huán)有很強(qiáng)的吸收能力，也降低了曲線的數(shù)值。的數(shù)值。在大井眼和套管井中，要做曲線校正。在大井眼和套管井中，要做曲線校正。物理意義：物理意義：同一地層各點(diǎn)的讀數(shù)同一地層各點(diǎn)的讀數(shù)n落在落在 的的幾率為幾率為68.3%。如

15、果分層正確，那么該層內(nèi)就。如果分層正確，那么該層內(nèi)就應(yīng)有應(yīng)有70%左右的讀數(shù)不超出左右的讀數(shù)不超出 ，如果曲線幅，如果曲線幅度變化超過上述范圍，且超過度變化超過上述范圍，且超過(2.53)時，則時，則分層不正確，應(yīng)重新分層。分層不正確，應(yīng)重新分層。nn地層厚度對自然伽馬曲線的影響薄砂層薄砂層薄泥巖層薄泥巖層測值圍繞平均值的變化情況及其統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律示意圖高斯分布高斯分布厚砂層厚砂層厚泥巖層厚泥巖層第8頁/共27頁94.2.3 自然伽馬曲線的應(yīng)用自然伽馬曲線的應(yīng)用1、劃分巖性劃分巖性GRmaxGRmin砂泥巖剖面自然伽馬測井曲線自然伽馬測井響應(yīng)曲線1)、在、在砂泥巖剖面砂泥巖剖面，純砂巖，純砂巖G

16、R最低，粘最低，粘土最高，泥質(zhì)砂巖較低，泥質(zhì)粉砂巖和砂土最高，泥質(zhì)砂巖較低，泥質(zhì)粉砂巖和砂質(zhì)泥巖較高。即自然伽馬隨泥質(zhì)含量的增質(zhì)泥巖較高。即自然伽馬隨泥質(zhì)含量的增加而升高。加而升高。GR第9頁/共27頁102)、在、在碳酸鹽巖地層碳酸鹽巖地層，純石灰?guī)r和純白云巖最低，泥巖和頁巖最高，泥灰?guī)r較高，純石灰?guī)r和純白云巖最低，泥巖和頁巖最高，泥灰?guī)r較高，泥質(zhì)石灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖介于它們之間，也是隨泥質(zhì)增加曲線數(shù)值增高。泥質(zhì)石灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖介于它們之間，也是隨泥質(zhì)增加曲線數(shù)值增高。3)、在、在膏鹽剖面膏鹽剖面中，石膏層的數(shù)值最低，泥巖最高，砂巖在二者之間。中，石膏層的數(shù)值最低，泥巖最高，砂巖在二者之間。

17、碳酸鹽巖剖面自然伽馬測井曲線用自然伽馬測井曲線劃分膏鹽剖面砂巖儲集層砂巖儲層砂巖儲層砂巖儲層砂巖儲層第10頁/共27頁112、進(jìn)行地層對比進(jìn)行地層對比(1)、一般與孔隙流體無關(guān)一般與孔隙流體無關(guān)。儲層含油、含水或含氣對曲線影響不大，或根本沒。儲層含油、含水或含氣對曲線影響不大，或根本沒什么影響，用自然電位和電阻率進(jìn)行對比，同一儲層由于含流體性質(zhì)不同差別很什么影響，用自然電位和電阻率進(jìn)行對比，同一儲層由于含流體性質(zhì)不同差別很大。含水時自然電位異常幅度大，電阻率低。含油氣時異常幅度小，電阻率高。大。含水時自然電位異常幅度大，電阻率低。含油氣時異常幅度小，電阻率高。穿過某油田的剖面確定第1、2類砂巖

18、的分布(2)、與地層水和鉆井液的與地層水和鉆井液的礦化度關(guān)系不大礦化度關(guān)系不大。(3)、很容易識別風(fēng)化殼很容易識別風(fēng)化殼、薄的頁巖等，曲線特征明薄的頁巖等，曲線特征明顯。顯。(4)、在膏鹽剖面及鹽水鉆在膏鹽剖面及鹽水鉆井液條件下井液條件下，自然電位和，自然電位和電阻率曲線變化較小，就電阻率曲線變化較小，就顯示出了自然伽馬曲線進(jìn)顯示出了自然伽馬曲線進(jìn)行對比的優(yōu)越性。行對比的優(yōu)越性。(5)、在套管井在套管井也可以進(jìn)行也可以進(jìn)行地層比。地層比。第11頁/共27頁123、確定泥質(zhì)含量確定泥質(zhì)含量1)、地質(zhì)基礎(chǔ)（計(jì)算條件、地質(zhì)基礎(chǔ)（計(jì)算條件）：地層除粘土礦物外，不含其它放射性礦物時）：地層除粘土礦物外，

19、不含其它放射性礦物時2）相對值計(jì)算法）相對值計(jì)算法：砂泥巖剖面：砂泥巖剖面：低低GR的為砂巖儲集層，在厚層狀態(tài)下可以用半幅點(diǎn)分層的為砂巖儲集層，在厚層狀態(tài)下可以用半幅點(diǎn)分層碳酸鹽巖剖面：碳酸鹽巖剖面：低低GR說明含泥質(zhì)少的純巖石，結(jié)合高孔隙度、低電阻率可劃分說明含泥質(zhì)少的純巖石，結(jié)合高孔隙度、低電阻率可劃分出儲集層出儲集層1212minmaxminGCURIGCURshGRGRVGRGRGRGRI利用IGR確定泥質(zhì)含量Vsh的圖版3)、經(jīng)驗(yàn)法：、經(jīng)驗(yàn)法：用統(tǒng)計(jì)法得到用統(tǒng)計(jì)法得到VshGR的的經(jīng)驗(yàn)公式經(jīng)驗(yàn)公式00BGRBGRVshshbsh或者考慮體密度或者考慮體密度對自然伽馬的數(shù)對自然伽馬的數(shù)

20、值影響值影響這里：這里：B0是不含是不含泥質(zhì)純地層的背泥質(zhì)純地層的背景值景值sdsdGRB0GCUR=3.7GCUR=2GRI第12頁/共27頁13常見礦物鈾、釷和鉀含量1、粘土巖石中鈾粘土巖石中鈾( )、釷釷( )和鉀和鉀( )的分布的分布粘土巖中粘土含量粘土巖中粘土含量50，一般來說，普通粘土巖中鉀、釷含量高，而鈾的含，一般來說，普通粘土巖中鉀、釷含量高，而鈾的含量較低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得知放射性平均含量鉀量較低。根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得知放射性平均含量鉀2%，鈾，鈾6mg/l，釷，釷12mg/l。在還。在還原環(huán)境中，鈾的含量會增高，如海相頁巖中鈾含量可達(dá)原環(huán)境中，鈾的含量會增高，如海相頁巖中鈾含量可達(dá)

21、100mg/l。若富含有機(jī)質(zhì)。若富含有機(jī)質(zhì)或硫化物時，鈾含量明顯增高。粘土巖中或硫化物時，鈾含量明顯增高。粘土巖中Th/U比值在比值在2.04.1范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。采用能譜分析的方法，可以定量測量釷、鈾、鉀的含量，同時給出地層總的伽采用能譜分析的方法，可以定量測量釷、鈾、鉀的含量，同時給出地層總的伽馬放射性強(qiáng)度和無鈾自然伽馬強(qiáng)度，用以解決更多的地層問題。馬放射性強(qiáng)度和無鈾自然伽馬強(qiáng)度，用以解決更多的地層問題。4.3.1 自然伽馬能譜自然伽馬能譜NGS測井的地質(zhì)基礎(chǔ)測井的地質(zhì)基礎(chǔ)23892U23290Th4019K粘土礦物粘土礦物粘土礦物粘土礦物膨潤土膨潤土 蒙脫石蒙脫石高嶺石高嶺石伊利石伊利石綠

22、泥石綠泥石蒙脫石蒙脫石高嶺石高嶺石伊利石伊利石綠泥石綠泥石第13頁/共27頁142、沉積巖中鈾、釷和鉀的含量沉積巖中鈾、釷和鉀的含量表4-2 砂巖和碳酸鹽巖鈾、釷和鉀的含量范圍砂巖及碳酸鹽巖中，隨粘土礦物增加，鈾、釷、鉀的含量增加，砂巖及碳酸鹽巖中，隨粘土礦物增加，鈾、釷、鉀的含量增加，但但水流作用水流作用也也可造成鈾含量很高可造成鈾含量很高。用鉀含量或鉀、釷含量之和用鉀含量或鉀、釷含量之和（去鈾自然伽馬）計(jì)算泥質(zhì)含量，比用總的自然伽馬計(jì)算泥質(zhì)含（去鈾自然伽馬）計(jì)算泥質(zhì)含量，比用總的自然伽馬計(jì)算泥質(zhì)含量更好量更好。釷化合物難溶于水，釷化合物難溶于水，是母巖風(fēng)化的產(chǎn)物，是母巖風(fēng)化的產(chǎn)物，故巖石中

23、釷含量較高故巖石中釷含量較高時時，離物源區(qū)，離物源區(qū)較較近。近。Th/UTh/U比與沉積環(huán)境有關(guān)比與沉積環(huán)境有關(guān)。四價鈾四價鈾U4+難溶于水，六價鈾難溶于水，六價鈾U6+溶于水，溶于水，鈾含量與沉積環(huán)境及鈾含量與沉積環(huán)境及成巖后水流作用有關(guān)成巖后水流作用有關(guān)。四價鈾氧化成六價鈾，六價鈾在還原環(huán)境四價鈾氧化成六價鈾，六價鈾在還原環(huán)境條件下變成四價鈾而沉淀。條件下變成四價鈾而沉淀。鈾含量與生油粘土巖的有機(jī)碳含量有鈾含量與生油粘土巖的有機(jī)碳含量有關(guān)，或者與儲集層水流作用有關(guān)。關(guān)，或者與儲集層水流作用有關(guān)。為了避免高含鈾含量造成對儲為了避免高含鈾含量造成對儲集層的誤判，集層的誤判，NGSNGS測井還記

24、錄去鈾自然伽馬曲線。測井還記錄去鈾自然伽馬曲線。巖石巖石K K（% %）U U（ppmppm）ThTh（ppmppm）砂巖砂巖0.72.02.0碳酸鹽巖碳酸鹽巖0.00.02.02.09.07.0第14頁/共27頁151、鈾、釷和鉀的譜特征鈾、釷和鉀的譜特征分析譜曲線，可得巖層中所含各種放射分析譜曲線，可得巖層中所含各種放射性元素及其含量性元素及其含量特征值（用以識別鈾、釷、鉀的特征能特征值（用以識別鈾、釷、鉀的特征能量）：量）： 1.46MeVTh2.62MeV U1.76MeV4.3.2 自然伽馬能譜

25、測井原理自然伽馬能譜測井原理鈾系、釷系、K40伽馬能譜4019K4019K特征譜特征譜特征譜特征譜根據(jù)鈾、釷和鉀的自然伽馬能譜特征，用能譜根據(jù)鈾、釷和鉀的自然伽馬能譜特征，用能譜分析的方法，將測量到的鈾、釷和鉀的伽馬放分析的方法，將測量到的鈾、釷和鉀的伽馬放射性的混合譜，進(jìn)行譜的解析，從而確定鈾、射性的混合譜，進(jìn)行譜的解析，從而確定鈾、釷和鉀在地層中的含量。釷和鉀在地層中的含量。釷系釷系鈾鈾鐳系鐳系第15頁/共27頁16混合譜：用伽馬譜儀測到的自然伽馬射線脈沖幅度譜要比初始譜復(fù)雜的多，它不但有各種特征伽馬射線引起的光電峰或全能峰，還會有伽馬光子與晶體發(fā)生康普頓散射或生成電子對等效應(yīng)形成的其它能

26、譜分布巖石樣品的伽馬儀器譜雖 然 各 種 譜雖 然 各 種 譜峰 值 較 多 ，峰 值 較 多 ，但 三 個 特 征但 三 個 特 征峰最易識別峰最易識別初始譜：初始譜：根據(jù)鈾根據(jù)鈾系和釷系核素的系和釷系核素的原子核初始衰變原子核初始衰變發(fā)射的伽馬光子發(fā)射的伽馬光子能量和強(qiáng)度繪出能量和強(qiáng)度繪出的譜的譜第16頁/共27頁17儀器與自然伽馬測井儀基本相同，儀器與自然伽馬測井儀基本相同，使用使用NaI閃爍計(jì)數(shù)器，將入射的伽閃爍計(jì)數(shù)器，將入射的伽馬射線能量的大小以脈沖幅度大馬射線能量的大小以脈沖幅度大小輸出。地面儀器部分不同小輸出。地面儀器部分不同該儀器的核心是該儀器的核心是多道脈沖幅度分多道脈沖幅度

27、分析器析器，該分析器將能譜分為，該分析器將能譜分為5個能個能量窗口，各窗的能量范圍是：量窗口，各窗的能量范圍是：2 2、測井儀和記錄原理、測井儀和記錄原理自然伽馬能譜NGS分別對鈾、釷、鉀三種主要放射性核素輻射的伽馬射線造成的計(jì)數(shù)率進(jìn)行記錄，反映的是不同放射性核素的效應(yīng)。測井得到的曲線分別是反映釷含量（ppm）、鈾含量（ppm）和K40（%）含量及總的計(jì)數(shù)率（API）自然伽馬能譜測井測量原理W1：0.150.5MeVW2：0.51.1MeVW3：0.321.575MeV（含（含1.46MeV鉀的特征譜）鉀的特征譜）W4：1.652.39MeV（含（含1.76MeV鈾的特征譜）鈾的特征譜）W5：

28、2.4752.39MeV（含（含2.62MeV釷的特征譜）釷的特征譜）自 然 伽 馬 總 計(jì) 數(shù) 率自 然 伽 馬 總 計(jì) 數(shù) 率(SGR)、釷含量，鈾含、釷含量，鈾含量、鉀含量、去鈾自然量、鉀含量、去鈾自然伽馬伽馬CGR用剝譜器對復(fù)雜譜進(jìn)行解析用剝譜器對復(fù)雜譜進(jìn)行解析第17頁/共27頁18W1W5分別是分別是5個窗的計(jì)數(shù)個窗的計(jì)數(shù)率，響應(yīng)矩陣率，響應(yīng)矩陣A（53的矩的矩陣）內(nèi)元素值對應(yīng)于每種放陣）內(nèi)元素值對應(yīng)于每種放射性同位素對每個窗貢獻(xiàn)的射性同位素對每個窗貢獻(xiàn)的計(jì)數(shù)率（刻度系數(shù)），確定計(jì)數(shù)率（刻度系數(shù)），確定這這15個系數(shù)可認(rèn)為是對井下個系數(shù)可認(rèn)為是對井下儀器的儀器的標(biāo)準(zhǔn)刻度標(biāo)準(zhǔn)刻度。KU

29、ThAWWWWW5432154321WWWWWmKUTh實(shí)際計(jì)算實(shí)際計(jì)算解譜：解譜：對各能對各能窗綜合窗綜合考慮三考慮三種元素種元素的貢獻(xiàn)，的貢獻(xiàn)，列出方列出方程組求程組求解解用NaI晶體探測器取得的鉀、釷、鈾的真實(shí)能譜圖井下部分井下部分地面部分地面部分自然伽馬能譜測井儀器的原理示意圖釷系釷系鈾系鈾系鉀鉀第18頁/共27頁191、研究生油巖研究生油巖巖石中有機(jī)質(zhì)對鈾的富集起巖石中有機(jī)質(zhì)對鈾的富集起著重要作用，著重要作用，還原環(huán)境和有還原環(huán)境和有機(jī)質(zhì)的富集，可以使泥質(zhì)沉機(jī)質(zhì)的富集，可以使泥質(zhì)沉積物吸附大量的鈾離子，因積物吸附大量的鈾離子，因而使生油巖的鈾含量明顯升而使生油巖的鈾含量明顯升高，并使

30、高，并使U或或U/K與有機(jī)碳與有機(jī)碳含量有密切的關(guān)系，可用于含量有密切的關(guān)系，可用于追蹤生油層和評價生油能力。追蹤生油層和評價生油能力。U U或或U/KU/K越高，說明有機(jī)碳越越高，說明有機(jī)碳越多，則泥巖為生油巖，且生多，則泥巖為生油巖，且生油能力強(qiáng)油能力強(qiáng)富含有機(jī)質(zhì)的頁巖在能譜曲線上的特征4.3.3 自然伽馬能譜自然伽馬能譜測井資料的應(yīng)用測井資料的應(yīng)用非生油巖，非生油巖，鉀釷含量鉀釷含量較高較高鈾較低鈾較低富含有機(jī)富含有機(jī)質(zhì)的生油質(zhì)的生油巖，鉀釷巖，鉀釷含量較低，含量較低，鈾的含量鈾的含量很高很高致密灰?guī)r致密灰?guī)rGRKUTh第19頁/共27頁20黑色頁黑色頁巖儲集巖儲集層層2、尋找頁巖儲集層

31、尋找頁巖儲集層富含有機(jī)質(zhì)的高放富含有機(jī)質(zhì)的高放射性黑色頁巖，在射性黑色頁巖，在局部地段有裂縫、局部地段有裂縫、粉砂或碳酸鹽巖夾粉砂或碳酸鹽巖夾層，可能成為產(chǎn)油層，可能成為產(chǎn)油層，層，其特點(diǎn)是鉀、其特點(diǎn)是鉀、釷含量低，而鈾含釷含量低，而鈾含量高量高。GRKUTh第20頁/共27頁213、尋找高放射性碎屑巖和尋找高放射性碎屑巖和某些碳酸鹽巖儲層某些碳酸鹽巖儲層純的碎屑巖三種能譜都低，但離陸源純的碎屑巖三種能譜都低，但離陸源較近的含有獨(dú)居石、云母、鉀長石等較近的含有獨(dú)居石、云母、鉀長石等放射性礦物時，鈾元素的能譜會變高。放射性礦物時，鈾元素的能譜會變高。對于碳酸鹽巖儲層含有鉀鹽或長石多對于碳酸鹽巖儲

32、層含有鉀鹽或長石多時，鉀含量明顯增高，水中的鈾也會時，鉀含量明顯增高，水中的鈾也會在滲透層沉積，所以可以尋找裂縫帶在滲透層沉積，所以可以尋找裂縫帶儲層。儲層。含放射性云母砂巖的實(shí)例，含放射性云母砂巖的實(shí)例，自然自然伽馬能譜測井指明伽馬能譜測井指明ThTh、U U和和K K的濃的濃度。標(biāo)明含有云母的層段，表示度。標(biāo)明含有云母的層段，表示出異常高的出異常高的鉀鉀含量。在這個層段含量。在這個層段上，上，GRGR測井曲線錯誤地暗示有不測井曲線錯誤地暗示有不可忽略的粘土存在可忽略的粘土存在鉀異常高基本特征是：基本特征是：總自然放射性高和鈾含總自然放射性高和鈾含量高，而釷和鉀含量較低。量高，而釷和鉀含量較

33、低。對非泥巖，對非泥巖，鉀和釷含量低說明泥質(zhì)少，巖性較純，鉀和釷含量低說明泥質(zhì)少，巖性較純，而鈾含量高說明它對高放射性起了決而鈾含量高說明它對高放射性起了決定性作用，但它是巖石有滲透性的標(biāo)定性作用，但它是巖石有滲透性的標(biāo)志。志。第21頁/共27頁22含放射性鉀長石砂巖層段的實(shí)例鉀異常高KTh第22頁/共27頁23高放射性碳酸鹽巖儲集層實(shí)例尋找碳酸鹽巖裂縫尋找碳酸鹽巖裂縫對于碳酸鹽巖儲層含有鉀鹽對于碳酸鹽巖儲層含有鉀鹽或長石多時，鉀含量明顯增或長石多時，鉀含量明顯增高，水中的鈾也會在滲透層高，水中的鈾也會在滲透層沉積沉積日產(chǎn)油日產(chǎn)油0.24m3高 鈾 層 段 射高 鈾 層 段 射孔 ， 日 產(chǎn) 油孔 ， 日 產(chǎn) 油2.86m3，產(chǎn)量產(chǎn)量增加增加5倍倍第23頁/共27頁24用|Th|和|K|或Th/K識別粘土礦物4、用用Th/U比值研究沉積環(huán)境和粘土礦物類型比值研究沉積環(huán)境和粘土礦物類型Th/U7：陸相沉積、氧化環(huán)境、風(fēng)化殼；陸相沉積、氧化環(huán)境、風(fēng)化殼；Th/U7：海相沉積、灰色或灰綠色海相沉積