4自然伽马测井
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
稳定核素(结构和能量不变化)
核素 不稳定核素(结构和能量发生变化并放射出射线)
不稳定核素也叫放射性核素 3核衰变
放射性核素的原子核自发释放出一种带电离子,蜕变成为另外 原子核同时放射出伽马射线的过程称为核衰变
如： 84
Po 210 82 Pb 206* 2 H e 4 ( )
82 Pb 206* 82 Pb 206 (0 .89 Mev )
三伽马射线探测(实验)
1 放电计数管 2闪烁计数管
四岩石的自然放射性
岩石的自然放射性确定于岩石所含的放射性核
素的种类和数量
岩石中的自然放射性 素核 主要是铀9（ 2U23） 8 、 钍(90Th232)、锕(80Ac227)及其衰变物质和钾的 射性同位(素19K40)等组成，这些核素子 的核 原
GR
、
GR
、
sh
GR
sd
、
GR
目的层、泥岩层、
1S
纯砂岩、纯石灰岩的自 然伽马测井值
4.3自然伽马能谱测井
• 一自然伽马能谱
• 铀 钍 钾放射出的伽马 射线能量不同
• 如钾:1.46MEV • 铀 钍有各种能量的伽
马射线但大部分分布在 1.3MEV, • 钍在2.62MEV有一明显 峰,可作为钍的特征峰 • 铀在1.76MEV有一明显 峰,可作为铀的特征峰
自然伽马测井曲线(GR)单位:计数率(1/MIN)或API
二自然伽马测井曲线
1 自然伽马测井曲线探测范围 自然 伽马测井曲线记录的主要是仪器附近以探测器为球心 半径为30~45厘米范围内岩石放射出的自然伽马射线 2 曲线特点 1)当上下岩石相同时曲线对称; 2)在高放射性地层,曲线的极大值出现在地层中心,且随地层 厚度增加而增加,当厚度大于3倍井眼直径时极大值为一常数; 3)当厚度大于3倍井眼直径时曲线半幅点对应于地层上下界 面.
主要内容 1伽马测井核物理基础 2自然伽马测井原理 3自然伽马能谱测井
4.1伽马测井核物理基础
伽马测井主要利用伽马射线与介质的作用研究地层的放射性特 性的测井方法,主要有伽马测井,密度测井等.
一核衰变及其放射性
1 原子的结构
中子
原子核
原子
质子
核外电子
2同位素和放射性核素 核素:具有相同数量的质子和中子的原子核并且在同一能 态上的原子 同位素:质子数相同中子数不同
在衰变过程中能放射 大出 量、和射线。
一般:
火成岩:放射性最强; 变质岩 :次之;
伽马射线强度高的岩石: 深海相泥质沉积岩 沉积岩 :最弱. 伽马射线强度中等的岩石: 浅海相和陆相沉积的泥岩
伽马射线强度弱的岩石: 砂岩 石灰岩等
4.2 自然伽马测井原理
• 自然伽马测井是在井内测量岩石中自然 存在的放射性核素在核衰变过程中放射 出来的伽马射线强度来研原子核数
随时间按指数规律减少
N N 0e t 其中： N ：衰变后的数目
N
：衰变开始数目；
0
：衰变常数
核衰变存在半衰T期：从t 0时的N0个 原子核到N0 / 2个原子核发生核衰变所 经历的时间
N0
/2
N0eT
T
ln 2
0.493
二伽马射线与物质的作用
四自然伽马测井曲线的应用
1划分岩性
2地层对比 与电阻率曲线相比,GR具有: 1 与地层水和泥浆浓度无关; 2 与地层孔隙所含流体性质无关; 3)容易找到标准层.
3 计算泥质含量 1)相对比值法:
泥质含量指数：I GR
GR GRm in GRm ax GRm in
泥质含量：Vsh
2 1 GCURIGR 2GCUR 1
数解谱得到相应的铀 钍 钾的含量. 仪器在井中移动测量就可以得到四条曲线: 自然伽马总计数率(SGR),铀的含量(URAN),钍的含量
(THOR)钾的含量(POTA)
三自然伽马能谱测井资料应用
• 1研究生油层; • 2寻找页岩储集层 • 3寻找高放射性储集层; • 4研究沉积环境; • 5求泥值含量
K
NA A
Z2
(Er
1.022 )
K : 常数
4伽马射线的吸收 当伽马射线穿过物质时它与物质发生作用, 伽马射线强
度减弱,其规律为:
I I 0e l
其中： ：吸收系数（
吸收系数正比于吸收体
随物质的物理状态而变
的影响用质量吸收系数
m
）
的密度 而密度 化为消除密度 m表示。
由于伽马射线能量不同,与物质的作用不同,一般有光电效应, 康普顿效应和电子对效应 1 光电效应
当伽马射线能量较小时它与原子中的电子碰撞,并将能 量传给电子,使电子脱离原子而运动,伽马射线被吸收并释放 出光电子. 发生光电效应几率与伽马射线能量以及吸收物质的原子序数 有密切关系.随原子序数增加而迅速增加,但随伽马射线能量 增加而迅速减小.一般发生光电效应的几率为:
GCUR：希尔奇指数
老地层为2，新地层为3.7
2)斯伦贝谢方法:
泥质含量：
V sh
b GR B0 sh GR sh B0
B 0 : 纯地层背景值
B0 sd GR sd (或 1S GR 1S )
、
b
、
sh
sd
、
1
S
分别为目的层、泥岩层
、
纯砂岩、纯石灰岩的体 积密度；
0.0089 Z 4.1 n
A
: 光电吸收系数（ cm） ：光子波长
2康普顿效应 当伽马射线能量中等时它与原子的外层电子发生作用,
并把一部分能量传给电子,使电子从一方向射出,此电子称 为康普顿电子,损失部分能量的伽马射线向另一方向散射. 伽马射线通过物质时发生康普顿效应引起伽马射线能量减 弱,其减弱程度用康普顿吸收系数表示:
一自然伽马测井原理
1 自然伽马测井仪器 地面仪器 井下仪器:探测器 放大电路等
2 测量过程 地层中的伽马射线通过泥浆到达探测器,探测器把它变
成电脉冲进行放大形成电信号,再通过电缆到达地面仪器,变 换成电脉冲数/每分钟(强度)进行记录
井下仪器在井内自下而上移动测量,就连续记录井剖面岩 层的自然伽马强度,称为自然伽马测井曲线(GR).
三自然伽马测井曲线影响因素
1积分电路的影响(测速*积分电路时间常数) 由于记录仪器中的积分电路具有惰性(充/放电需要 时间),输出电压相对于输入要滞后一段时间而仪器 又在移动,可能使测井曲线发生畸变,主要为:
极大值减小,且不在地层中心而向上移动,视厚度 增大,半幅点上移. 一般:地层厚度越小,积分电路的影响越大,曲线畸变 越严重.实际测井中要适当控制测井速度.
e
Z A
NA
e : 每个电子的康普顿散射 截面（几率）
N
：阿伏加德罗常数（
A
6.022045
10 23 mol 1)
沉积岩：Z 0.5 A
Z N A ：单位体积电子数
A
3电子对效应 当伽马射线能量大于1.022MEV时它与物质的原子核
发生作用,伽马射线转化为一对电子(正负电子). 伽马射线通过单位厚度物质时发生电子对效应引起伽马射 线强度减弱,其减弱程度用电子对吸收系数表示:
二自然伽马能谱测井原理 自然伽马能谱测井仪器的井下仪器与自然伽马 测井基本相同,将入射的伽马射线能量的大小以 脉冲的幅度大小输出,不同的是地面仪器,自然 伽马能谱测井仪器地面部分有多道脉冲幅度分 析器,该分析器将能量谱分为5个能量窗.
W1:0.15~0.5MEV W2:0.5~1.1MEV W3:1.32~1.575MEV(含特征谱1.46MEV的 钾窗) W4:1.65~2.39MEV(含特征谱1.76MEV的铀窗) W5:2.475~2.765MEV(含特征谱2.62MEV的钍窗) 5个能量窗输出的信号分别进入5个计数器进行计
2放射性涨落的影响 由于地层中的放射性核素的 衰变是随机的且彼此独立,同 时伽马射线被探测到也是偶 然独立的,使得每次测量结果 不完全相同但结果满足统计 规律,这种现象叫放射性涨落 或统计起伏现象.
3地层厚度的影响 厚度增加极大值变大
4井眼的影响 井眼直径变大相当于伽马射线通过的路程变大,被吸收的几率 变大,被探测几率变小,曲线值变小;同时泥浆的种类(含放射性 物质或非放射性物质)也对曲线值有影响
作业
• 已知纯砂岩和纯泥岩地层的自然伽马曲 线 值为40API和140API且此口井一很厚 的老地层的自然伽马曲线为50API， 求 此层的泥值含量
核素 不稳定核素(结构和能量发生变化并放射出射线)
不稳定核素也叫放射性核素 3核衰变
放射性核素的原子核自发释放出一种带电离子,蜕变成为另外 原子核同时放射出伽马射线的过程称为核衰变
如： 84
Po 210 82 Pb 206* 2 H e 4 ( )
82 Pb 206* 82 Pb 206 (0 .89 Mev )
三伽马射线探测(实验)
1 放电计数管 2闪烁计数管
四岩石的自然放射性
岩石的自然放射性确定于岩石所含的放射性核
素的种类和数量
岩石中的自然放射性 素核 主要是铀9（ 2U23） 8 、 钍(90Th232)、锕(80Ac227)及其衰变物质和钾的 射性同位(素19K40)等组成，这些核素子 的核 原
GR
、
GR
、
sh
GR
sd
、
GR
目的层、泥岩层、
1S
纯砂岩、纯石灰岩的自 然伽马测井值
4.3自然伽马能谱测井
• 一自然伽马能谱
• 铀 钍 钾放射出的伽马 射线能量不同
• 如钾:1.46MEV • 铀 钍有各种能量的伽
马射线但大部分分布在 1.3MEV, • 钍在2.62MEV有一明显 峰,可作为钍的特征峰 • 铀在1.76MEV有一明显 峰,可作为铀的特征峰
自然伽马测井曲线(GR)单位:计数率(1/MIN)或API
二自然伽马测井曲线
1 自然伽马测井曲线探测范围 自然 伽马测井曲线记录的主要是仪器附近以探测器为球心 半径为30~45厘米范围内岩石放射出的自然伽马射线 2 曲线特点 1)当上下岩石相同时曲线对称; 2)在高放射性地层,曲线的极大值出现在地层中心,且随地层 厚度增加而增加,当厚度大于3倍井眼直径时极大值为一常数; 3)当厚度大于3倍井眼直径时曲线半幅点对应于地层上下界 面.
主要内容 1伽马测井核物理基础 2自然伽马测井原理 3自然伽马能谱测井
4.1伽马测井核物理基础
伽马测井主要利用伽马射线与介质的作用研究地层的放射性特 性的测井方法,主要有伽马测井,密度测井等.
一核衰变及其放射性
1 原子的结构
中子
原子核
原子
质子
核外电子
2同位素和放射性核素 核素:具有相同数量的质子和中子的原子核并且在同一能 态上的原子 同位素:质子数相同中子数不同
在衰变过程中能放射 大出 量、和射线。
一般:
火成岩:放射性最强; 变质岩 :次之;
伽马射线强度高的岩石: 深海相泥质沉积岩 沉积岩 :最弱. 伽马射线强度中等的岩石: 浅海相和陆相沉积的泥岩
伽马射线强度弱的岩石: 砂岩 石灰岩等
4.2 自然伽马测井原理
• 自然伽马测井是在井内测量岩石中自然 存在的放射性核素在核衰变过程中放射 出来的伽马射线强度来研原子核数
随时间按指数规律减少
N N 0e t 其中： N ：衰变后的数目
N
：衰变开始数目；
0
：衰变常数
核衰变存在半衰T期：从t 0时的N0个 原子核到N0 / 2个原子核发生核衰变所 经历的时间
N0
/2
N0eT
T
ln 2
0.493
二伽马射线与物质的作用
四自然伽马测井曲线的应用
1划分岩性
2地层对比 与电阻率曲线相比,GR具有: 1 与地层水和泥浆浓度无关; 2 与地层孔隙所含流体性质无关; 3)容易找到标准层.
3 计算泥质含量 1)相对比值法:
泥质含量指数：I GR
GR GRm in GRm ax GRm in
泥质含量：Vsh
2 1 GCURIGR 2GCUR 1
数解谱得到相应的铀 钍 钾的含量. 仪器在井中移动测量就可以得到四条曲线: 自然伽马总计数率(SGR),铀的含量(URAN),钍的含量
(THOR)钾的含量(POTA)
三自然伽马能谱测井资料应用
• 1研究生油层; • 2寻找页岩储集层 • 3寻找高放射性储集层; • 4研究沉积环境; • 5求泥值含量
K
NA A
Z2
(Er
1.022 )
K : 常数
4伽马射线的吸收 当伽马射线穿过物质时它与物质发生作用, 伽马射线强
度减弱,其规律为:
I I 0e l
其中： ：吸收系数（
吸收系数正比于吸收体
随物质的物理状态而变
的影响用质量吸收系数
m
）
的密度 而密度 化为消除密度 m表示。
由于伽马射线能量不同,与物质的作用不同,一般有光电效应, 康普顿效应和电子对效应 1 光电效应
当伽马射线能量较小时它与原子中的电子碰撞,并将能 量传给电子,使电子脱离原子而运动,伽马射线被吸收并释放 出光电子. 发生光电效应几率与伽马射线能量以及吸收物质的原子序数 有密切关系.随原子序数增加而迅速增加,但随伽马射线能量 增加而迅速减小.一般发生光电效应的几率为:
GCUR：希尔奇指数
老地层为2，新地层为3.7
2)斯伦贝谢方法:
泥质含量：
V sh
b GR B0 sh GR sh B0
B 0 : 纯地层背景值
B0 sd GR sd (或 1S GR 1S )
、
b
、
sh
sd
、
1
S
分别为目的层、泥岩层
、
纯砂岩、纯石灰岩的体 积密度；
0.0089 Z 4.1 n
A
: 光电吸收系数（ cm） ：光子波长
2康普顿效应 当伽马射线能量中等时它与原子的外层电子发生作用,
并把一部分能量传给电子,使电子从一方向射出,此电子称 为康普顿电子,损失部分能量的伽马射线向另一方向散射. 伽马射线通过物质时发生康普顿效应引起伽马射线能量减 弱,其减弱程度用康普顿吸收系数表示:
一自然伽马测井原理
1 自然伽马测井仪器 地面仪器 井下仪器:探测器 放大电路等
2 测量过程 地层中的伽马射线通过泥浆到达探测器,探测器把它变
成电脉冲进行放大形成电信号,再通过电缆到达地面仪器,变 换成电脉冲数/每分钟(强度)进行记录
井下仪器在井内自下而上移动测量,就连续记录井剖面岩 层的自然伽马强度,称为自然伽马测井曲线(GR).
三自然伽马测井曲线影响因素
1积分电路的影响(测速*积分电路时间常数) 由于记录仪器中的积分电路具有惰性(充/放电需要 时间),输出电压相对于输入要滞后一段时间而仪器 又在移动,可能使测井曲线发生畸变,主要为:
极大值减小,且不在地层中心而向上移动,视厚度 增大,半幅点上移. 一般:地层厚度越小,积分电路的影响越大,曲线畸变 越严重.实际测井中要适当控制测井速度.
e
Z A
NA
e : 每个电子的康普顿散射 截面（几率）
N
：阿伏加德罗常数（
A
6.022045
10 23 mol 1)
沉积岩：Z 0.5 A
Z N A ：单位体积电子数
A
3电子对效应 当伽马射线能量大于1.022MEV时它与物质的原子核
发生作用,伽马射线转化为一对电子(正负电子). 伽马射线通过单位厚度物质时发生电子对效应引起伽马射 线强度减弱,其减弱程度用电子对吸收系数表示:
二自然伽马能谱测井原理 自然伽马能谱测井仪器的井下仪器与自然伽马 测井基本相同,将入射的伽马射线能量的大小以 脉冲的幅度大小输出,不同的是地面仪器,自然 伽马能谱测井仪器地面部分有多道脉冲幅度分 析器,该分析器将能量谱分为5个能量窗.
W1:0.15~0.5MEV W2:0.5~1.1MEV W3:1.32~1.575MEV(含特征谱1.46MEV的 钾窗) W4:1.65~2.39MEV(含特征谱1.76MEV的铀窗) W5:2.475~2.765MEV(含特征谱2.62MEV的钍窗) 5个能量窗输出的信号分别进入5个计数器进行计
2放射性涨落的影响 由于地层中的放射性核素的 衰变是随机的且彼此独立,同 时伽马射线被探测到也是偶 然独立的,使得每次测量结果 不完全相同但结果满足统计 规律,这种现象叫放射性涨落 或统计起伏现象.
3地层厚度的影响 厚度增加极大值变大
4井眼的影响 井眼直径变大相当于伽马射线通过的路程变大,被吸收的几率 变大,被探测几率变小,曲线值变小;同时泥浆的种类(含放射性 物质或非放射性物质)也对曲线值有影响
作业
• 已知纯砂岩和纯泥岩地层的自然伽马曲 线 值为40API和140API且此口井一很厚 的老地层的自然伽马曲线为50API， 求 此层的泥值含量