随钻自然伽玛的测量原理及性能参数现场操作手册
LWD 现场操作规程
现场电阻率的设置
将电阻率电池总成与电阻率本体连接好，
依次卸下通讯孔的卡簧和堵头 把电阻率设置盒联到通讯孔，同时把电阻 率设置盒的串口电缆联到笔记本电脑的串 行口，打开PMWD程序。 按照软件操作，进行电阻率设置。 设置完成后，要插上磁开关，上紧螺丝， 不要断开电阻率电池。
井深校正
设置悬重门限
井深设置
在钻具静止的情况下，选择井深跟踪→DTU
参数设置，进入菜单，输入相应的井深数值， 确认无误后按一次确认键。当屏幕显示的当 前井深为新输入数值后，按退出键，DTU开 始跟踪井深。
将方钻杆完全放入井口（方入）静止后，点击开始，
此时计数值自动被清零，等待钻台操作。 上提钻具，直到滚筒上当前层的钢丝绳全部缠满，保 持钻具静止（静止超过10秒，计算机会自动记录此位 置的井深传感器的计数值），测量记录钻具上提的高 度（即一层的校准长度），并记录此时的计数值。完 毕后进入下一层校准，继续上提钻具，按上述方法， 逐步校准其余的层（最多可校准8层，实际上提钻具 到方出后15米～20米结束校准），当校准完最后一层 后，再按停止键，开始输入对应计数值数的校准长度 （其他码数对应的校深长度保留空白），输入的长度 应是钻具移动的相对长度，即每层排满的的钻具长度， 而不是钻具总长度。此时司钻可以进行其他的操作。 输入完毕后，点击Edit编辑校深数据，核实后点击计 算并确定，结束校深，此时DTU开始跟踪大钩位。如 校深出错请重新校深。
地质参数随钻测量仪LWD —— 在随钻测量 定向参数的同时，提供随钻测量包括自然 伽玛、电阻率、岩石密度、中子空隙度等 代表所钻地层物理特性的地质参数。
地质导向井下仪器组成
定向部分 伽马探管总成 伽马电池总成 加长杆 电阻率电池总成 电阻率
海蓝Gamma操作手册
海蓝QDT伽玛探管的应用（HL3。
0.16）海蓝QDT无线随钻测斜仪，自引进以来在我公司的现场施工中得到了广泛的使用.海蓝QDT 的YST－48R是在YST－48X泥浆脉冲随钻测斜仪的升级产品，重新设计了性能，引进了伽玛测量项目,实现了随钻地层评价,为现场确定油气层提供有力的依据。
1、井下仪器的连接海蓝QDT伽玛仪器是在常规仅定向型的基础上增加了一节伽玛探管，用其进行地层自然放射性的探测,进行随钻地层评价。
井下仪器的连接如下所示：脉冲发生器＋中间连接模块＋伽玛探管＋中间连接模块＋定向探管＋中间连接模块＋电池筒＋中间连接模块＋打捞头（新式)伽玛仪器的连接与其他海蓝仪器的连接方式基本是相同的,其区别在于，在伽玛探管入井前的地面测试结束后，应在5分钟内将井下仪器全部连接好，否则伽玛探管会无法正常工作。
如果未在规定的时间内将仪器连接好，应重新在地面对伽玛探管进行测试及其相关设置。
1.1伽玛探管的基本工作原理伽玛探管是综合测量地壳岩层自然放射性强度的仪器.由于地壳岩层中存在自然放射性核素（主要是铀U238、钍TH232、钾K40)，在自然衰变时放射伽玛射线，测井时用伽玛射线探测沿井眼实时进行地壳岩层的测量,得到地层剖面的自然伽玛记录。
根据地球化学和地球物理学知识可知,地壳岩层的岩性(如：岩层的种类、生成方式、沉积环境、形成年代等）与其自然放射性伽玛射线强度有着一定的联系,结合其它测井方法的测量结果即可有效的推测生油层，这也是自然伽玛测井应用的主要目的.为了准确、可靠的进行无线随钻自然伽玛的测量，考虑到无线随钻测量仪器的工作环境和特殊要求,YST－48R采用了高抗振性、高抗冲击和高可靠型晶体和光电倍增管，并进行了合理的系统设计，确保仪器在随钻工作环境下良好工作。
1.2定向探管和伽玛探管的指标1.2。
1定向探管指标井斜：±0。
2°（磁悬浮）；±0.1°（石英）方位：±1.5°（磁悬浮）；±1。
自然伽马测井概要
1
4.2 自然伽马测井
岩石中所含的放射性元素的种类和数量不同，放射性强度也不同。岩石的自然 伽马放射性水平主要决定于铀U、钍Th、钾K的含量。
自然伽马测井GR：通过测量岩层的自然伽马射线的强度来认识岩层的一种放射 性测井方法。是在井内测量岩层中自然存在的放射性元素核衰变过程中放射出来 的伽马射线的强度。
位移和形态畸变随之加剧。
仪
器
移
动
方
向
时间常数RC对放射性测井曲线的影响
不同测井速度对自然伽马测井曲线的影响
深度位移：指根据实测自然伽马测井曲线的分层原则（如用半幅值点）定出的岩 层界面深度与实际深度之间有一偏差，而且前者比后者偏浅。
实际测井要选择合适的提升速度和仪器时间常数，同时，在整理资料时，需通过
钻井液和仪器外壳进入探测器，经过闪烁计数器，将伽马射线转化为电脉冲信
号，放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器，地面仪器把每分钟电脉冲数
转变成与其成正比例的电位差进行记录，井下仪器沿井身移动，就连续记录出
井剖面上自然伽马强度曲线，称为GR曲线，单位是脉冲/分，在仪器标准化后，
曲线单位是μR/h。现在使用API单位。
即是每一点的涨落误差范围（2σ1）加上每次测量的平均计数率的涨落误差范围
（2σ2）
8
物理意义：同一地层各点的读数n落在n 的
几率为68.3%。如果分层正确，那么该层内就
应有70%左右的读数不超出 n ，如果曲线幅
度变化超过上述范围，且超过(2.5～3)σ时，则 分层不正确，应重新分层。
高斯分布
3)、地层厚度的影响
与其它曲线的对比，将整个曲线下移一定深度（深度校正）。
6
统计
随钻自然伽马_感应测井仪测量因素分析及应用实例
仪器本身机械结构 、线圈系参数 、电路参数的影响 ,
使得当测井仪周围环境的电导率为零时 ,仪器的输
出响应 σr 不为零 ,而是一个相对固定的偏差值 (系
统偏差值) B i 。
n
∑ B i
=
1 n
σrk
k =1
一般令 n = 100 。
(2) 将一标准电阻率环 ( 电导率为 σ) 套在线圈
系的测量点中间对电阻率仪进行刻度 , 以获取仪器
图 1 随钻自然伽马 - 感应电阻率测井仪结构示意图
仪器测量因素分析 1. 影响自然伽马测量的因素[1、3 ] 1) 放射性测量的统计涨落
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MWD 测 量 探 管 将 实 时 伽 马 和 电 阻 率 数 据 与 MWD 其它几何测量参数 (井斜 、方位等) 进行统一编 码 ,通过 MWD 随钻测量仪的泥浆脉冲遥测系统传 输到地面 ,交由地面数据处理软件进行处理 ,一方面 得到测量点的井斜 、方位 、工具面等几何参数 ,指导 几何方式钻进 ;另一方面 ,实时伽马和电阻率数据与 井深数据交汇得到地层的实时 (伽马 、电阻率) 曲线 , 指导地质导向钻进 。系统组成结构如图 1 所示[3] 。
结 论
1. 双参数 LWD 在钻井施工过程中 ,实时获取 地层被污染前的地质参数和资料 ,真实地反映地层 情况 ,为准确判断岩性 、识别油气层提供了可靠的依 据。
2. 利用双参数 LWD 地质参数实时导向施工 , 能有效地控制井眼轨迹的着陆和走向 ,及时调整井 身轨迹和产层的位置关系 ,在改善开发效果 、提高采 收率 、高效开发薄油层等方面效果显著 。
测井-7-自然伽马测井
2. 伽马曲线的影响因素和曲线特征
∮放射性的统计涨落 【统计涨落】放射性衰变是一种符合规律的
随即现象，在相同条件下，相同的时间间 隔内，作重复测量，测量的结果不能完全 一样，这种现象称为统计涨落。由于统计 涨落自然伽马曲线即使在均匀的厚泥岩或 砂岩层上，仍有小的摆动。 ♬. 计数率线路的时间常数太小，曲线统计涨 落明显，曲线毛刺多； ♬. 计数率线路的时间常数太大，曲线平滑， 可能将薄层平滑掉；
∮计数率线路的积分时间常数和测速
计数率线路的时间常数与实际值，平均值有如 下关系：
J J [1 exp(t / )], RC
V 为测井速度，
t 为仪器通过这个地层的时间，t h / V
随时间常数和测井速度不同，曲线达到最大幅度 的时间不同，曲线向仪器移动方向发生的偏移也 不同，所能达到的最大幅度也受影响； 为使薄层能分辨，测速应满足： V h / 3 由于测速的影响，又是可造成曲线幅度降低和极 大值向测量方向偏移，而且曲线不能用于分层；
三. 自然伽马曲线应用
⇒按天然放射性强弱，判别岩性和划分渗 透性地层
1. 基于地层中除泥质外无其它放射性矿物； 2. 必须总结地区规律，找出放射性强度与岩性 （泥质含量）的关系；
3. 必须研究纵横向放射性的变化规律，分组 段或层系建立定量计算关系；
⇒估计泥质含量，判别储集性能；
1. 考察不同粘土类型的放射性强度是否相同；
⇒按天然放射性强弱，判别岩性和划分钻孔地质剖 面； ⇒估计泥质含量，判别储集性能；
⇒各井剖面的对比，研究沉积相和沉积环境； ⇒与磁定位曲线配合，确定射孔位置；
1. 天然放射性的核物理基础
♬. 由不稳定核素的原子核自发地放射某种射线，这 种现象称为放射性，相应地不稳定元素称为放射性 核素。 ♬. 原子核由于自发地放射出而发生地转变称为原子核 地衰变。 ♬. 放射性核素放射出地射线主要有：带正电地α射线 ，带负电的β射线和不带电的γ射线。实际上， α粒 子即氦原子核，β粒子即电子，γ粒子即波长极短的 电磁波。 ♬. 放射性核素的衰变遵从统计规律，在某时间的衰变 率和当时的存在的可衰变的原子核素成正比，λ称 dN 为衰变系数，负号表示原子核素随时间减少，dt 单位时间的衰变数称为放射性活度：
自然伽马能谱测井第一节
• 光阴极发射光电子的效率随入射光波长而改变的现象称 光电倍增管的光谱响应。
• 光电倍增管的灵敏度和光谱响应都和光阴极的材料有关。
暗电流
• 由于次阴极的热电子发射，光电倍增管没有入射光时， 阳极上仍有微小电流流过，约为10-7～10-9A，这个电流 称为暗电流。 • 应该降低光电倍增管的工作温度和提高其灵敏度。
能窗设置
• 在高能域设置三个能窗，W3、W4和W5，分别探测 1.46、1.76和2.62MeV三个特征峰。
• 在低能域设置二个能窗，W1和W2，探测地层中康普顿 散射后的伽马射线。
稳谱
• 晶体和光电倍增管对温度十分灵敏，温度变化将引起光 电倍增管输出脉冲幅度的改变，等效于能谱的漂移。因 此，在测量过程需调整电压和电子线路参数保证能量谱 的稳定。
灵敏度
• 光电倍增管的灵敏度是用来描述光电倍增管的光电转换 性能。
• 光阴极灵敏度是指一个光子在光阴极上打出一个电子的 几率。
• 总灵敏度是指入射一个光子在阳极上收集到的平均电子 数，单位是μA/lm（微安/流明）。
光谱响应
• 光电倍增管的灵敏度实际上与入射光的波长有关，波长 过长或过短的光子入射到光阴极打出电子的几率都极低。源自用Th和U的比值研究沉积环境
• 从化学沉积物到碎屑沉积物，Th和U的比值增大： • 碳酸盐岩的Th/U为0.3～2.8 • 粘土岩的Th/U为2.0～4.1 • 砂岩的U含量变化范围很大，因而Th/U值变化范围也大。
某些矿物、岩石的U、Th和K的含量
岩石矿物名称 典型的泥岩 膨润土 蒙脱石 高岭石 伊利石 黑云母 白云母 绿泥石 硬石膏 岩盐 砂岩 碳酸盐岩 K，％ 2.4～4.0 ＜0.5 0.16 0.42 4.5 6.7～8.3 7.9～9.8 <0.05 0.1～0.2 0.1～0.2 0.7～3.8 0.1～2.0 U，ppm 2.0～6.0 1.0～20.0 2.0～5.0 1.50～3.0 1.50 0.5 0.5 0.2～0.6 0.1～9.0 Th，ppm 8.0～16.0 6.0～50.0 14.0～24.0 6.0～19.0 ＜0.01 ＜0.0l 0.8～1.40 0.8～1.40 0.7～2.0 0.1～7.0
随钻自然伽马测井仪研制
摘
要 ：随钻 自然伽马测井仪 主要用 于随钻测 井过程中探测地层 中的放射性 元素发 出的伽马射线 ， 从 而判断 地层信
息 。该 仪 器 设 计 采 用 了 双核 处理 器 ， 主处理器负责通信 、 存储 、 控制 ， 协处理器 独立完成 脉冲计数 ， 有 效 规 避 了 国 内 外 同类 仪 器 所 采 用 的定 时 采样 计 数 方 式 必 然 存 在 的 伽 马 脉 冲漏 计 、 测 量 精 度 偏 低 等 现 象 。介 绍 了 中 海 油 田 服 务 股 份 有 限 公 司 自主研 制 的 随 钻 自然 伽 马 测 井 仪 ， 阐述了仪器的工程指标 参数 、 测 量原理 、 设 计 方 法 及 现 场 应 用 情 况 。实 际 应 用证 明， 该仪器探测范围 、 测量精度已达到国外同类仪器水平 。
ｒ ａ ｙ ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ ｏ ｆ ｌ ｏ ｇ ｇ ｉ ｎ ｇ ｗｈ ｉ ｌ ｅ ｄ ｒ ｉ ｌ ｌ ｉ ｎ ｇ ， ｔ ｈ ｒ ｏ ｕ ｇ ｈ ｉ ｔ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｉ ｇ ｒ ａ ｐ ｈ ｉ ｃ ｉ ｎ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｃ ａ ｎ ｂ ｅ ｊ ｕ ｄ ｇ ｅ ｄ ．Ｔｈ ｅ ｉ ｎ ｓ ｔ ｒ ｕ ｍｅ ｎ ｔ
Ｙａ ｏ Ｗｅ ｎ ｂ ｉ ｎ Ｌｉ Ｈｕ ｉ Ｓ ｈ ａ ｎ ｇ Ｊ ｉ ｅ Ｚ ｈ ａ ｏ Ｆｅ ｉ Ｚ ｈ ａ ｎ ｇ Ｘｕ Ｊ ｉ ａ ｎ ｇ Ｔｉ ａ ｎ ｊ ｉ ｅ
（ Ｗｅ ｌ ｌ — Ｔ ｅ ｃ ｈ Ｒ＆Ｄ Ｃ ｅ ｎ ｔ ｅ ｒ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ Ｏｉ ｌ ｉ ｆ ｅ ｌ ｄ Ｓ ｅ ｒ ｖ ｉ ｃ ｅ Ｌ ｔ ｄ ． ， Ｓ ａ ｎ ｈ ｅ ０ ６ ５ ２ ０ １ ， Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
随钻自然伽马井下测量仪器的研制
引
言
蕞 嚣Ｈ
辈 卜— 奄 忑 嚣
随钻 自然伽 马测量 仪主要 用 于定 向井 和水平井
的钻井施 工 中 ， 进行 地 层岩 性判 断。 目前 随钻 自然
ｌ Ｈ Ｈ Ｈ
图 １ 随钻 自然伽 马测量仪的硬件 电路框 图
井 下伽 马测 量数 据通 过 ＭＷＤ随钻测 量 仪器 的
泥浆 负脉冲遥测 系统传 输到 地面 。该 系统是 地面系 统与井 下 仪器之 间 的一 种关 键 信 息传 输 部件 ． 它通
过瞬态 改变 井眼 中 泥浆压 力 大 小 ． 而发 射包 含 测 从
量信息 的泥浆脉 冲。
仪
１ ．电路 设 计
器
设
计
甘
图 ３ 脉冲整形 电路原 理框图
由施 密特触 发器 和第 二级 比较 器对 信号 进 行幅度 鉴 别、 整形 以及 压 制 干扰 噪声 。 利 用施 密特 触 发 器 的
根据 现场 高温 、 强振 动的恶劣 环境特 点 ， 随钻 伽 马测量仪井 下探 管 电路 采 用 单片 机 系统 ， 可 能减 尽
维普资讯
ｌ ・ ６ ３ 泥浆 脉 冲遥 测系统 ．
石
油
仪
器
２０ ０２年 ４ 月
放大 电路 除 了能 够对 伽 马 信号 放 大 之外 ， 还通 过 电容 厢离伽 马探 测器 的直 流 高 压 ． 以及 低通 滤波
电路剔 除信号 中的高频 于扰成 分 。经 过放 大后 的信 号 波形前 沿拖长 ． 而且仍 然包含 一 些于 扰信 号 ， 因此
伽马测 量仪器 已被 国外 钻 井行 业 普遍 采 用 ， 得 了 取 巨大 的经济 效益 。 国内钻井行 业使用 的仪器 均是从
自然伽马测井原理
自然伽马测井原理自然伽马测井是一种测量地层中放射性元素含量的方法，通过测量地层中的自然伽马辐射强度，可以推断出地层的物性参数，如密度、孔隙度、渗透率等。
本文将介绍自然伽马测井的原理、仪器、应用及优缺点。
一、原理自然伽马辐射是指地球表面及地下物质中，由于天然放射性元素（如钾、铀、钍）的存在而产生的辐射。
这种辐射可以穿透物质，被探测器捕获后转化为电信号，再通过信号处理系统转化为伽马射线强度。
地层中的自然伽马辐射强度与地层中放射性元素的含量有关，因此可以通过测量自然伽马辐射强度来推断地层中放射性元素的含量，从而推断出地层的物性参数。
二、仪器自然伽马测井仪器主要由辐射源、探测器、信号处理系统和数据采集系统等部分组成。
辐射源通常是钚-铍源或铯-137源，探测器通常是锂离子探测器或硅探测器，信号处理系统通常是多道分析器或微机处理器，数据采集系统通常是电缆或无线传输系统。
三、应用自然伽马测井广泛应用于石油、天然气、地热、水文等领域，主要用于以下几个方面：1.测量地层中放射性元素的含量，推断地层的物性参数，如密度、孔隙度、渗透率等。
2.判断地层中矿物成分的类型和含量，如石英、长石、云母、方解石等。
3.判断地层中的岩性类型，如砂岩、泥岩、灰岩、页岩等。
4.判断地层中的构造类型，如断层、褶皱、岩浆侵入等。
5.判断地下水的分布和含量，预测水文地质条件。
四、优缺点自然伽马测井具有以下优点：1.测量范围广，可以测量地层中放射性元素的含量，推断地层的物性参数，如密度、孔隙度、渗透率等。
2.测量速度快，可以在钻井过程中进行实时测量，提高钻井效率。
3.测量精度高，可以达到0.1%的测量精度。
4.测量成本低，仪器价格相对较低，使用成本也较低。
但自然伽马测井也存在以下缺点：1.受地层中其他元素的影响，如矿物质、水等，容易受到干扰。
2.无法直接测量地层中的水含量和流速，需要通过其他方法进行补充。
3.无法测量地层中的化学元素含量，如碳、氢、氧等。
自然伽玛测井知识介绍
在碳酸盐岩 地层中，纯石 灰岩和纯白云 岩最低，泥岩 和页岩最高， 泥灰岩较高， 泥质石灰岩， 泥质白云岩界 于它们之间， 也是 随泥质增 加曲线数值增 高。
4、测井速度的影响
自然伽玛测井
第一部分 自然伽马测井原理 第二部分 自然伽马测井曲线特 征和影响因素 第三部分 自然伽马测井应用
当SP曲线发生畸变（在电 阻率很高的地层中）、曲线特 征不明显（在含淡水地层或盐 水泥浆钻井中）或不能记录SP 曲线（在不导电泥浆井）时自 然伽玛测井特别有用。 在沉积岩中，自然伽玛测 井反映地层中的泥质含量。 自然伽玛测井响应基本上 和K2O含量成正比，每1%的 K2O约相当于15API。
2、井的影响 (1)钻井液(泥浆密度和性能） (2)井径（井径大小） (3)套管（壁厚） (4)水泥环（水泥环厚薄） 夹在计数器和地层之间的 物质会吸收伽玛射线。
3、放射性涨落误差的影 响
在放射性源强度和测量条件不变 的情况下，在相同的时间间隔内，对 放射性射线的强度进 行反复测 量， 每次记录的数值不相同，而且总是在 某一数值附近变化， 这种现象叫放 射性涨落。 它和测量条件无关，是微观世界 的一种客观现象，并且有一定的规律。 这是由于放射性元素的各个原子核的 衰变彼此独立，衰变的次序是偶然原 因 造成的。这种现象的存在，使得 然伽曲线不光滑，有许 多起伏的变 化。 各种放射性测井都存在涨落误差。 各种放射性测井都存在涨落误差
自然伽玛测井
第一部分 自然伽马测井原理 第二部分 自然伽马测井曲线特 征和影响因素 第三部分 自然伽马测井应用
DGR随钻自然伽马井下测量值影响因素分析
DGR随钻自然伽马井下测量值影响因素分析赵英俊（大庆油田有限责任公司钻探工程公司， 黑龙江 大庆 163411）[摘 要] 本文首先阐述了对DGR自然伽马测井仪的主要原理和结构，然后给出了利用伽马测量值进行页岩体积测定的方法。
同时对影响井下测量值的因素加以分析，主要分析了测量深度、地层密度、井下泥浆对测量值的不同影响。
最后给出以泥浆密度、KCL含量为变量的矫正公式，利用该公式可以实现随钻自然伽马测井资料的环境影响自动校正。
降低井下环境因素对实际测量值的影响，使之更接近真实值。
[关键词] 随钻测井；DGR；伽马作者简介：赵英俊（1966—），男，黑龙江齐齐哈尔人，大学学历，工程师。
从事钻井技术管理工作。
图1 DGR工具1 DGR 自然伽马基本特征及研究意义LWD 作为随钻测井的有力工具，被广泛应用于水平井的开发中。
其主要测量参数为地层电阻率值和自然伽马测量值，DGR 自然伽马随钻测量仪器作为LWD 仪器的重要组成部分，最显著的特点是测量仪器被安装在靠近钻头的钻铤上，能在井下钻进过程中，进行实时测量，并将数据实时上传显示，反映井下实际地层情况。
进行“着陆段随钻解释”，在到达目的层以后，能够准确地进行判断，不会造成出层的情况。
这种技术有效地解决了在开发油气藏过程中遇到的储层滞后或夹层断层等问题，弥补了前期钻井设计时，计算地层与实际地层可能产生的差异，能得到更加真实有效的地层情况，实现了提高复杂井眼储层遇钻率的目的[1]。
由于随钻测井测量值受到很多井下环境因素的影响，响应特征复杂。
例如钻铤、泥浆、侵入带都可以对测井相应产生影响[2]。
进行测井相应的分析，必须了解全面的影响因素。
特别是环境对不同频率、不同探测深度的随钻电磁波曲线、伽马测量值产生的影响不同。
也给基于随钻测井资料的地层评价带来了困难与不确定性，应根据具体特征深入分析。
所以我们在利用DGR 自然伽马随钻测井资料进行地层参数反演之前，对非地层信息带来的影响进行分析和矫正是非常必要的。
自然伽马测井的测量原理
华北石油工程公司测井分公司
目
1
录
岩石的自然放射性 2 自然伽马测井的测量原理 3 自然伽马测井曲线的影响因素
一、岩石的自然放射性
自然伽马测井是在井内测量岩层中自然存在的γ射线强 度，是研究地层问题的一种测井方法。 一般来说，三大岩类中放射性：火成岩>变质岩>沉积岩 沉积岩按放射性由强到弱又可分为以下三类： 1、自然放射性高，放射性软泥，红色粘土，海绿石砂 岩等岩石。 2、自然放射性中等，浅海相和陆相沉积的泥质岩石， 如泥质砂岩、泥灰岩和泥质石灰岩。 3、自然放射性低，砂层、砂岩和石灰岩、煤和沥青等。 由于不同地层具有不同的自然放射性，因而，有可能根 据自然伽马测井法研究地层的性质。
③由于测井速度过快，曲线
变形失真。
自然伽马测井曲线的影响因素（3）
井参数对自然伽马测井曲 线的影响： 泥浆、套管、水泥环会吸 收伽马射线，所以这些物 质会使自然伽马测井值降 低。一层套管时的自然伽 马测井值大约是没有套管 的75%，如有多层套管则自 然伽马值明显下降。 井参数对自然伽马测井曲线 的影响： 泥浆、套管、水泥环会吸收 伽马射线，所以这些物质 会使自然伽马测井值降低。 一层套管时的自然伽马测 井值大约是没有套管的 75%， 如有多层套管则自然伽马 值明显下降。
二、自然伽马测井的测量原理
自然伽马测井仪器包括 两部分： ①地面仪器：地面系统 ②井下仪器: 探测器、放大 电路等 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。
华北石油工程公司测井分公司
1、闪烁探测器
GR值的相关问题—GR值低
问题描述：GR值偏低原因：源自①GR刻度失准。 ②伽马测井仪长期测 套管有磁化现象的井， 或不慎将伽马测井仪 和磁定位仪器长期放 在一起，这都将导致 光电倍增管被化，光 电倍增管受磁场的影 响，计数率降低。
自然伽马测井和自然伽马能谱测井
②准确计算地层中的泥质含量 ： 地层中的泥质含量与 Th和K的含量之间关 系密切，而与地层中铀的关系不大，所以用 NGS中的Th和K的含量确定 Vsh，其结果比 用GR（U、Th、K的共同效应）确定 Vsh可 靠。
四、自然伽马能谱测井
应用 用总计数率计算 Vsh,方法与GR相同 。
IGR
放射性测井
第一节自然伽马测井和自然伽马能谱测井
核物理基础
授
自然伽马测井的原理
课
内 容
自然伽马测井的应用
自然伽马能谱测井
教
应用自然伽马测井识别岩性
学
重
点
应用自然伽马测井计算泥质含量
第一节自然伽马测井和自然伽马能谱测井
?泥质对各种地球物理参数有着重要的影响。因此 ,
弄清岩石中的泥质含量对正确利用地球物理参数
三、自然伽马测井的应用 （3）地层对比：
四、自然伽马能谱测井
自然伽马能谱测井 是在井内测量岩层中 自然存在的放射性元 素核衰变过程中放射 出来的伽马射线的强 度来研究岩层的一种 方法。
四、自然伽马能谱测井
岩石中的几种主要放射 性元素（U、Th、K）都 可以产生伽马射线，所 以GR测井值反映岩石的
三、自然伽马测井的应用
（3）地层对比：
与自然电位测井及其它测井相比， 用GR测井进行 地层对比具有以下优点： ①GR测井值与地层水和泥浆的矿化度关系不大； ②GR测井值一般情况下与地层中所含流体类型（油、 气、水）关系不大； ③标准层（如海相泥岩），在很大区域内稳定，其测井 值及特征明显并且稳定； ④它不仅能很好地应用于砂泥岩剖面，而且还能很好地 应用于其它剖面 。
，其放射性主要取决于粘土的类型及含量 。
另外，岩性及沉积环境的不同，其放射性 元素的种类及含量也不同（如还原环境有 利于U的还原沉淀）。
随钻自然伽马能谱测井仪设计和刻度方法
link appraisement中石化胜利石油工程有限公司随钻测控技术中心李闪（1972－）男，汉族，江苏省盐城市人，工学硕士，高级工程师，从事随钻测控仪器研发设计研究。
基金项目：国家重大科技专项（2016ZX05021提速提效关键工具与装备”李 闪 随钻自然伽马能谱测井仪设计和刻度方法图1 随钻自然伽马能谱测井原理框图放大器，调整信号幅度后，一路信号进入采集系统进行脉冲幅度分析，形成伽马能谱，按照不同道址进行存储，以便后期进为了进一步稳定整个能谱，在仪器中还使用实时测量地层的K 峰（1460 keV）和Th 峰（2615 keV）稳谱，在K 峰和Th峰的两侧都设置高、低能窗，K峰的能窗范围设置为（1365－1460） keV 和（1460－1590）keV，Th 峰的能窗范围设置为（2515－2610）keV 和（2610－2740）keV。
与Am 源稳谱的原理一样，测量K 峰和Th 峰的高低能窗计数率，如果高低能窗计数率相等，说明能谱稳定，否则调整比较器的门槛电压，使测量的全能谱位于正确位置。
随钻自然伽马能谱测井仪机械设计随钻自然伽马能谱测井仪机械结构框图如图5所示。
（2）响应关系的建立与验证aij，利用已知U、Th 和K 含量的标准刻度井层、高Th 层和高K 层组成），将仪器放置于三个层中进行刻度，得到5个能窗的15个不同的计数率。
则通过最小二乘法就可得到仪器响应系数，即方程组（2）另外，再利用在已知U、Th、K 含量的混合验证井中测图2 随钻自然伽马能谱测井仪电路框图图3 仪器稳谱电路框图图5 随钻自然伽马能谱测井仪机械结构示意图图6 箱体式钻铤结构示意图（a）K井（b） U井（c） Th井（d）混合井图7 随钻自然伽马能谱仪在刻度井中测量能谱得的一组能窗计数率，根据响应系数矩阵、选用恰当的解谱方法就可以得到K、U、Th含量的计算值。
将仪器解谱得到三种核素含量与实际值进行比较可以验证响应关系的正确性。
自然伽马能谱操作手册
自然伽马能谱（SL1318XA）操作手册一、仪器简介1318XA能谱测井仪是一种自然伽马测井仪，能定量地辨别自然放射性的三种主要来源：钾（K）40、铀系核素和钍系核素。
基本能谱测井曲线为四条深度函数曲线，一条为总伽马射线强度（按API单位刻度），其余三条为地层中测得的钾（按百分比刻度）、铀（按ppm刻度）和钍（按ppm刻度）的浓度。
还能得到这些曲线中任意两条的比值。
1318XA能谱测井仪可以使用单芯电缆或多芯电缆，可用150V D.C.或180V A.C.供电（马龙头电压）。
二、仪器技术指标部件号：112226仪器长度：7.0ft（2.13m）外壳直径：3.63in（9.22cm），最大3.70in（9.398cm）。
重量：115LB(52.2Kg)。
最大耐压：20 000PSI（1406Kg/cm2或137.9MPa）。
电缆头供电电压：150V D.C.；45－50mA。
180V A.C.；45－50mA。
最大测速：10ft(3m)/min；（推荐值）测量基准点：从后堵头尖端至探测器晶体 12in（30.48cm）。
缆芯用法：2，10－150V D.C.；（开关S1在D.C.处）。
4， 6－180V A.C.；（开关S1在A.C.处）。
7－信号输出。
10－地。
探测器：型号：钠活化碘化铯晶体。
长度：12in（30.48cm）。
直径：2in（5.08cm）。
温度：400°F（持续4小时）。
三、仪器外形尺寸仪器外形尺寸图四、所需设备1、9204信号恢复面板内的1、2、3号插板。
2、1318XA能谱测井仪刻度筒。
五、信号流程六、开关档位设置9206面板：“7芯/临时/测试”开关置“7芯”档。
“测井/马达/扩展”开关置“测井”档。
“7芯/非标准/扩展Ⅲ”开关置“7芯”档。
“测井/模拟/扩展Ⅱ”开关置“测井”档。
9204面板：“INT/EXT”置“INT”。
“示波器监视选择开关”置“12”档。
七、能谱曲线GR 自然伽马。
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随钻自然伽玛的测量原理及性能参数1．测量原理：井下探管通过伽玛探测器将地层的自然伽玛射线转换成电脉冲信号，经过处理后，得到伽玛射线的计数率，通过MWD 的泥浆脉冲传输系统传输到地面，经处理后得到实时伽玛曲线。
同时，伽玛计数率被送入伽玛探管的存储器中存储，待探管从井底取出，将存储的数据处理后，得到回放的伽玛曲线。
2、性能参数：工作温度:-25～150℃电池寿命:连续测井500h测量范围:0 ～ 500API精确度: ±2 API垂直分辨率: 6"(152.4mm)内存数据获取率:每16秒一个数据TRIM 随钻电阻率的测量原理及性能参数地 层井 眼发射线圈接收线圈 感生电流大地环发射线圈电路接收线圈电路 1、测量原理：2 .性能参数•工作频率19.2kHz•工作温度范围-25 ～150°C•测量范围0.1 ohm.m ～2000 ohm.m •垂直分辨率12 ～24 " (0.305～0.610 m) •探测深度112 " (2.845m) @ 10 ohm.m84 "(2.130m) @ 1 ohm.m•泥浆类型水基,油基和饱和盐型•承受压力15,000psi (103.4 MPa) •最大工作排量750 GPM (47L/s)•电池寿命150 hours (连续测井) •数据点（内存记录）174,080 个电阻率值•记录参数视电阻率(Ra)温度(Ti)•记录速度8秒~200秒•设置延迟时间10天MWD+自然伽玛+电阻率MWD+伽玛电阻率电阻率探测短节上井前的准备1）去井队上测量好无磁钻铤长度，利用软件计算好加长杆长度，注意计算时不要忘记加一个COUPLING的长度。
2）根据清单准备仪器。
伽玛和电阻率上井清单地面系统1.伽玛接口箱DTU一台2.伽玛电缆一套3.深度传感器+配合接头二个4.悬重传感器+配合快速接头二个5.伽玛专用热敏打印机+打印纸一台6.电阻率接口箱一台7.电阻率电缆一根8.电阻率测试和内存数据回放盒一个9.电阻率串口装卸专用工具+专用尖嘴钳+卡簧+电阻率磁性开关各一个10.电阻率专用编程器一个11.电阻率专用计算机+软件井下仪器1.伽玛双D电池筒+双D电池+电池堵头+电池插销各二根2.伽玛探管+抗压筒3.电阻率专用SEA（目前为0251、0387、0496、0507一根）4.电阻率电池堵头+电池（视现场要求）5.电阻率短节+上下保护接头+电池短节（视现场要求配扣型）6.电阻率配合公母插头及根据现场无磁性钻铤长度所需的加长杆（注意必须精确获得无磁钻铤的长度和所要用的脉冲器的悬挂短节的长度，以此为依据计算电阻率加长杆的长度）7.电阻率所需的上下配合接头和拆装电阻率的连接接头以及提升接头（视现场要求配接头扣型）8.所需的各种密封圈串测试仪器，确保仪器正常工作仪器串接测试将仪器各个部分串接起来，用PC机监控仪器是否正常工作。
压力开关测试PC 电脑监控驱动短节脉冲发生器电池接口盒可调整长度连接头电阻率电池短节自然伽玛探管＋电池定向探管电阻率电子线路约6.5m 约8m 电阻率传感器现场准备工作1.1 安装井深传感器A ． 把井深传感器中空轴的公扣端缠绕四氟带,将位于绞车滚筒的一侧的气刹轴接头卸下装上井深传感器（传感器本体公母扣为英制，与气刹轴接头安装时应有公制配合接头），用扳手上紧，用力不要过大，取下气刹，接头缠上四氟带拧到井深传感器的母扣端，用扳手上紧，用力不要过大（不漏气即可）。
B ． 井深传感器的导线接头与井深信号电缆联接好、包好，信号电缆另一端联到井深十大钩负荷的接线盒上。
1.2 大钩悬重传感器的安装A ． 找到指重表注油三通的注油口（钻台底下），把大钩悬重传感器的快速接头插到注油孔上，观察接口处不漏油即可。
B．大钩负荷传感器另一端的接线盒是联着的。
把接线盒与主信号电缆联接好，用胶带封好，用扎条或绳子把电缆固定好，引到值班室里。
1.3井深仪（DTU）的安装井深仪（以下简称DTU）的SERIAL（串）口用RS-232九芯电缆联到地面接口箱后面的DTU口上，从外面引入的井深主信号电缆联到电缆转接合上，再接到DTU的信号接口上，地面接口箱的接线与定向测试作业接法一样，同时接好地线。
伽玛探管的设置A．联接伽玛仪电池到伽玛仪探管上,此时电池不要带外筒,COUPLING上装好GT、O-RING圈。
（电池使用前，要确定其已使用总时间，新双D电池寿命约为24天；单D电池为12天，并估计是否满足本趟钻要求，一般连GAMMA探管后测量电池1、9脚电压大于13.95V即可）B．把伽玛测试盒联到电池顶部，同时把伽玛测试盒的电缆联到笔记本电脑的串行口（电缆插头是配套的，不会插错）。
C．在伽玛电池侧壁的小孔中插上联通插头。
在[Gamma Utilities] [Memtalk]路径下进入二级菜单Listen Control File QuitD．检查仪器状况：在计算机屏幕上选中[Control]项下的[Get Tool Status]并运行它，等待12 – 15秒钟后，显示仪器状况。
C0,C1,C2,C3为GAMMA仪校验参数E．建Gfactors文件：按ESC返回子菜单在Files下找到[Gen Gfactor From Tool]并运行它。
可覆盖旧文件。
F．启动Gamma仪：按ESC返回二级子菜单，在[Control]下选 [Start Tool]项，这时屏幕提示是否接受DOS系统时间，敲“Y”并回车，然后屏幕提示延迟10秒（DelayInternal 10s）。
按Ctr+Enter接受输入，继续显示按Y继续，井下伽玛仪现在已经启动了，延时结束后，GAMMA仪开始记录背景GAMMA值，显示如下。
并显示电池是否够用，若电池显示BATT IS LOW，可重新再做一遍，因这可能是电池未激活所致。
用笔记下当前激活的时间。
G．取下伽玛测试盒，用宽胶带贴住电池插头，以防震松，装上电池外筒，上好四个外筒螺丝，别忘滴乐泰胶。
1.4再确定一次仪器是否正常工作：A．伽玛测试盒接插长黑插头，黑插头外面套胶管。
然后将黑插头插接伽玛电池顶部。
B．运行[MEMTALK]下的[LISTEN]程序。
这时仪器以16秒的间隔显示所测周围环境的自然伽玛值。
说明仪器已经正常工作了。
C．用胶木管顶住电池拔出黑插头，装上胶皮套。
记下编号，放好。
一．电阻率的设置与连接1．取下电阻率通讯口上卡簧，拔出保护头，将通讯电缆插上，拔下黄色磁开关。
2．在室内将工控机与电阻率设置箱相连，插上通讯电缆，打开电阻率设置箱电源，3．打开工控机，进入TRIM TALM菜单，按F3停止测井。
4．测井停止后，按下ALT+INS组合键，调出7。
03版本的菜单，按F12检查Ki,Bi等参数是否输入。
5．核实参数已输入后，按F4开始测井，系统提示是否驻入内存，输入“Y”，然后回车。
系统提示输入延迟时间，可根据现场实际情况输入延迟时间，然后回车，系统提示输入几秒测一个点，如钻时慢时，可输入16秒一个点，钻时快时可输入8秒一个点，回车。
系统提示是否测温度，输入Y回车。
系统提示几个点测一个温度，可输入20。
系统提示是否测crq，输入N，回车，系统提示按“L”键开始测井。
6．拔下通讯电缆，插上保护头，上好卡簧，并确认卡簧已到位。
7．连接好TRIM工具下面的钻具组合部件(动力钻具, 扶正器，钻头等)；8．把钢丝绳绕在提升短节上, 用气葫芦将TRIM工具提升到钻台上，确保TRIM 工具传感器部位朝上，不能在跑道上拖拽以免损伤仪器。
9。
操作气葫芦, 将TRIM工具垂直移动到井口位置，然后取下传感器保护头。
10．将TRIM工具与下部钻具组合连接好。
11．将TRIM测量部分与电池短节处的连接处上紧。
12．把整个钻具组合放入井眼里,装上安全卡瓦。
13．卸下提升短节，装上间隔短节。
14．提起无磁钻铤, 将其与间隔短节相连，适当紧扣（因为还要将其卸掉）。
15．将装MWD的无磁钻铤放入井内，打好安全卡瓦。
16．用气葫芦把脉冲发生器短节提到钻台上,装上提升接头，用大钩提起，卸下保护套；17。
像平常一样安装定向＋自然伽玛射线仪器串, 编程到方式7并进行确认；18．将所有仪器串放入无磁钻铤, 上紧无磁钻铤与脉冲发生器短节连接扣。
19．上提钻具到间隔短节，在TRIM电池短节处打好安全卡瓦。
20．卸下间隔短节, 注意不要伤害到公插头。
21．取下公、母插头上的保护套。
22．用游标卡尺测量从无磁钻铤公扣端面至母接头底端的距离，看其是否在125mm---185mm范围内，再次确认加长杆的长度是否正确。
23。
缓慢的下放钻具, 确保A＋B安全对接，用合适的扭矩紧扣。
24．下放钻具，在脉冲发生器短节处，用手指深入水眼中间，每10秒可以感觉到脉冲发生器动作一下，证明TRIM工具连接正常。
25．接方钻杆，做浅测试。
二．测斜零长的计算要获得一套完整的井下钻具组合(BHA) 清单，可以计算定向工具测量点、自然伽玛测量点和电阻率传感器测量点离钻头的距离。
详细情况参见下例：钻具组合（BHA）：钻头：m动力钻具：m转换接头：mTRIM双公接头：mTRIM：mTRIM电池短节m无磁钻铤：mMWD短节：m说明L ： MWD短节下部钻具组合总长度m：悬挂短节公扣端至SEA测量点的距离3．91m：悬挂短节公扣端至GAMMA测量点的距离GAMMA 单D电池：6.06mGAMMA 双D电池：6.34m长庆新式GAMMA：5.71m： TRIM下端钻具组合总长度m：电阻率传感器测量点 0.82m:TRIM长：4.83m(加电池短节):无磁双公接头长：0.44m三．更换电阻率电池1.上提钻具，在TRIM电池短节处打好安全卡瓦，卸开无磁钻铤与TRIM电池短节之间的连接，用大钩提起无磁钻铤，使公母连接头分离，注意：一定要保持上下成一条直线，确保插头在径向上没有受力；2.安装母、公插头保护套；3.安装间隔短节将无磁钻铤与TRIM电池短节连在一起, 并适当紧扣；4．上提钻具，在TRIM电池短节下端打上安全卡瓦，卸开TRIM电池短节与传感器短节之间的扣，缓慢上提钻具，露出电阻率电池抗压筒，用棉纱将电池抗压筒外的泥浆擦干净，卸开抗压筒下端四个螺丝，取出并更换电阻率电池，安装好抗压筒。
5．缓慢下放钻具，将电池短节与电阻率传感器短节相连并紧扣。
6下放钻具到间隔短节，在TRIM电池短节处打好安全卡瓦。
7．卸下间隔短节, 注意不要伤害到公插头。
8．取下公、母插头上的保护套。
9．缓慢的下放钻具, 确保A＋B安全对接，用合适的扭矩紧扣。
四．TRIM内存数据的读取1．取下电阻率通讯口上卡簧，拔出保护头，将通讯电缆插上2．在室内将工控机与电阻率设置箱相连，插上通讯电缆，打开电阻率设置箱电源，3．打开工控机，进入TRIM TALM菜单，按F3停止测井。