放射性测井
地球物理测井方法与原理
地球物理测井方法与原理地球物理测井是通过对地下层次中的各种物理参数进行检测和分析，从而获取有关地下地质构造、岩性、水文地质等信息的一种方法。
它是石油勘探和开发中的重要手段之一，也是了解地下环境和地质资源的重要手段之一、地球物理测井包括测井原理、测井技术和数据解释三个部分，下面将对地球物理测井的常用方法和原理进行详细介绍。
1.地震测井地震测井是通过发送音波信号到地层中，根据声波在地层中的传播速度和反射特性，来得到地下层次的信息。
它可以判断地层的厚度、速度以及各种地质构造的存在，如断层、岩性变化等。
地震测井一般有声波传播速度测井、声波吸收系数测井和地震反射波形测井等。
2.电测井电测井是利用地下岩石的电性差异，通过测量电阻率、自然电位、电导率等参数，来判断地层的岩性、含水性质等。
电测井主要有浅层电阻率测井和深层电阻率测井两种方法。
浅层电阻率测井是通过测量地层对交流电的阻抗，来反映地层的含水性质和岩性变化。
深层电阻率测井主要用于判断含油气层的位置和含油气饱和度等信息。
3.放射性测井放射性测井是利用地下岩石的放射性元素含量差异，通过测量地层的放射性强度，来推断地层的厚度、含油气性质以及地下水流动等。
放射性测井常用的方法有伽马射线测井、中子测井和密度测井等。
伽马射线测井是通过测量地下岩石放射性元素产生的伽马射线的强度，来判断地层的岩性、厚度以及含油气性质等。
中子测井是通过测量地下岩石对中子的吸收程度，来判断地层的含水性质和含油气饱和度等。
密度测井是通过测量地下岩石的密度，来判断地层的岩性、孔隙度以及含油气性质等。
4.渗透率测井渗透率测井是通过测量地下岩石的孔隙度和渗透能力，来判断地层的渗透性质、含水性质以及含油气性质等。
渗透率测井主要有声速测井、电阻率测井和核磁共振测井等。
声速测井是通过测量地下岩石中声波的传播速度，来判断地层的孔隙度、饱和度以及含油气性质等。
电阻率测井是通过测量地下岩石的电阻率，来推断地层的孔隙度和渗透能力等。
放射性测井紧急预案
一、总则1.1 编制目的为提高放射性测井作业的安全性，保障作业人员、周边环境和公众的健康与安全，预防和控制放射性事故的发生，制定本预案。
1.2 编制依据《放射性污染防治法》、《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》、《放射性物质运输安全管理条例》等相关法律法规。
1.3 适用范围本预案适用于放射性测井作业过程中发生的放射性事故，包括但不限于放射性物质泄漏、辐射超标、放射源丢失等。
二、组织机构及职责2.1 成立放射性测井事故应急指挥部2.1.1 指挥部组成应急指挥部由公司领导、相关部门负责人、专业技术人员等组成。
2.1.2 指挥部职责（1）负责放射性事故的应急指挥、协调和决策；（2）组织制定、实施放射性事故应急预案；（3）负责事故调查、处理和善后工作；（4）负责向有关部门报告事故情况。
2.2 成立应急响应小组2.2.1 小组组成应急响应小组由公司安全生产部、环保部、人力资源部、设备部、技术部等部门人员组成。
2.2.2 小组职责（1）负责事故现场的调查、监测、评估；（2）负责事故现场的安全防护和应急处理；（3）负责事故信息的收集、整理和报告；（4）负责事故善后工作的组织实施。
三、应急响应程序3.1 事故报告3.1.1 发现事故放射性测井作业人员发现事故后，应立即停止作业，立即报告应急指挥部。
3.1.2 报告内容报告内容包括事故发生的时间、地点、原因、涉及放射性物质、辐射剂量、事故现场情况等。
3.2 事故现场处理3.2.1 初步判断应急指挥部接到事故报告后，应立即组织人员进行初步判断，确定事故等级。
3.2.2 现场处理（1）设置警戒线，隔离事故现场；（2）采取必要的安全防护措施，防止辐射扩散；（3）组织专业人员进行事故现场处理，包括放射性物质的收集、处理和储存；（4）对受影响区域进行辐射监测，确保辐射剂量在安全范围内。
3.3 应急响应3.3.1 确定事故等级根据事故情况，应急指挥部确定事故等级，启动相应的应急响应程序。
放射性测井之自然伽马测井
自然伽马测井的 设备
自然伽马测井仪主要 由伽马射线探测器、 数据处理装置和探管 组成。伽马射线探测 器用于探测地层岩石 发射的自然伽马射线， 数据处理装置用于处 理探测到的数据，探 管用于将探测器与地 层岩石接触。
THANKS
果不稳定。
● 05
第5章 自然伽马测井的发展 趋势
技术发展
自然伽马测井技术的发展趋势表明，随着科技的 不断进步，这一技术在设备改进和数据处理方法 优化方面取得了显著成就。这些改进使得自然伽 马测井技术更加精确和高效，为油气勘探和开发 提供了优质服务。
技术改进
设备革新
更精密的探测设 备
软件升级
准确识别岩石类 型和性质
含水量分析
定量分析地层含 水量
裂缝检测
识别裂缝分布和 性质
孔隙度测量
评估储层孔隙结 构
● 06
第6章 总结
自然伽马测井的重要性
放射性测井是一种关键的地层测量技术，自然伽 马测井作为其中的一种类型，提供了地层岩石孔 隙度和含水量等重要参数，对油气勘探和开发起 到了支撑作用。
研究地层岩 石性质
自然伽马测井可 以用于研究地层 岩石性质，了解 地层的结构和组
成。
获取地层岩 石参数
自然伽马测井可 以获取地层岩石 的孔隙度、含水 量等参数，为地 质研究提供重要
数据。
监测地层变 化
自然伽马测井可 以用于监测地层 的变化，及时发 现并解决问题。
了解地层结 构
通过自然伽马测 井，可以了解地 层的结构，为油 气藏的开发提供
8 自然伽马测井
★它能在任意岩层剖面，以及在井内充满高矿化度泥浆、油基泥浆
甚至空气的条件下使用（由于岩石的自然放射性与剖面上岩石的导电性 无关，与井内所充填的介质特性无关）。 自然伽马测井已成为碎屑岩剖面、碳酸盐岩剖面和用盐水泥浆钻井 地区进行测井的重要内容。
自然伽马测井
学习要点
自然伽马测井的核物理基础 岩石的放射性 自然伽马射线的探测 自然伽马测井原理
自然伽马测井的曲线特征和影响因素
自然伽马测井的地质应用
自然伽马测井
8.1 自然伽马测井的核物理基础
1、核衰变及其放射性
（1）原子的结构 矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分子又由原子组成 ，原子的中心是原子核，离原子核较远处的核外电子，按一定的轨道绕 核运动，它是一种很微小的粒子，直径约为8-10cm。 原子：原子核[ 质子(带一个单位正电荷) + 核外电子(带一个单位负电荷) 一般地，原子是中性的，所以原子核中的质子数等于核外电子层的 电子数，这个数值叫做元素的原子序数，通常用Z表示，它决定了原子的 化学性质和在元素周期表中的位置。 原子核质子和中子的总数叫做元素的质量数，通常用A表示。 中子(不带电)]
通过探测γ射线的数量（强度）和能量（能谱），可以确
定岩石中放射性元素的数量（含量）及种类。因此放射性测井 主要分为自然伽马测井和自然伽马能谱测井。 以研究岩石中放射性元素的相对含量，即探测自然伽马射 线总强度的测井方法叫做自然伽马测井； 测定在一定能量范围内自然伽马射线的强度以区分岩石中 放射性元素的类型及其实际含量的测井方法，则叫自然伽马能
1、核衰变及其放射性
（5）放射性射线的性质
放射性物质能放出α射线，β射线和γ射线。它们各具如下性质：
放射性测井
GR GRmin GRmax GRmin
Vsh 2 gcurIsh 1 2 gcur 1
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
3、进行地层对比 P147
用GR曲线进行对比的优点： 与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关 与地层水和泥浆矿化度无关 在GR曲线上容易找到标准层
地球物理测井—核测井
和碎屑岩储集层一样，纯的 碳酸盐岩储集层K、U、Th的含量 都很低。但当地层中有钾碱、长 石和粘上矿物时、K含量会明显 上升；而在还原条件下，地层水 中的铀在渗透带沉积，可使地层 的U含量高达20ppm。
因此在碳酸盐岩剖面中，自 然伽马能谱测井有助于区分岩性， 对剖面进行详细对比，更可靠地 估算泥质含量，寻找高产裂缝带 及确定施行增产措施的层位。
地球物理测井核测井自然伽马测井地球物理测井核测井自然伽马测井泥浆仪器外壳进入探记录连续电流所产生的电位差穿过经传输至地面仪器处理使与单位时间的电脉冲数成正比射线gr曲线见p141图37二gr测井基本原理地球物理测井核测井自然伽马测井三gr曲线特征均匀理想模型地层点测grapi当上下围岩相同时曲线对称与地层中部低放射性地层对应gr低高放射性地层对应gr高h3d曲线幅度不受岩层厚度的影响
纯的砂岩和碳酸盐岩放射性元素含量很低，但有些地层 也可能具有很高的放射性，这些高放射性地层又可能是储集 层，此类储集层用普通自然伽马测井是无法识别的，而用自 然伽马能谱测井却往往能成功地将其和泥岩区别开。
渗透性地层中U含量的增高与地层水的活动有密切关系。 有些储集层还由于岩石骨架中含有放射性重矿物而显示为高 放射性地层。
曲线特点
K、TU含量低，而铀含量高
地球物理测井—核测井
自然伽马能谱测井（NGS）
放射性测井之自然伽马测井讲解
放射性：不稳定核素原子核自发地释放、β、 等射线
2
3） 核衰变 核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子，并蜕变成另外某种原子核， 同时放出伽马射线。
核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，其值越大衰变越快。
一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。
例如
1）原子的结构：原子核（质子+中子）+核外电子 2）放射性核素
核素：原子核中具有相同数量的质子和中子并在同一能态上的同类原子 （同类核素的原子核中质子数和中子数都相同）。
放射性核素：不稳定的核素 （ 其结构和能量都会发生改变， 衰变成其他核素，并放出射线）。
同位素：原子核中质子数相同而中子数不同，但具有相同的化学性质， 在元素周期表中占有同一位置。
通式为： ZXA → Z+1YA+(一个负电荷)
例如：衰变
90Th234 → 91Pa234+
衰变：放出射线的衰变。
射线通常是在、衰变的过程中伴随放出的。
7
2) 、和 射线比较
射线种类 产生原因
实物
射线 衰变放出
氦(2He4) 原子核流
射线 衰变放出
高速运动的电子流
式中GR 、GRmax 、GRmin分别为待研究地层、纯泥岩、纯砂岩的自然伽马 测井强度。
进行非线性 校正:
Vsh
2cSH 1 2c 1
C ＝ 3.7 新地层 C ＝ 2.0 老地层
应用条件： （1）不同地层中粘土矿物放射性是相同的
（2）除了粘土矿物之外，不含有其他放射性矿物
27
200
160
特高 → 高 → 中等 → 最低
3) 碳酸盐岩剖面
自然伽马测井和放射性同位素测井性质和方法
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
13
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。
e
NAZb
A
• 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；
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
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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
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
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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。
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
• 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。
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
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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
4章-自然伽马
VSH
放射性
沉积时间
放射性
有机物含量
放射性
Φ、K
放射性
钾盐、放射性矿物
放射性
自然伽马测井原理
地层中的γ光子穿过水 泥环、套管、钻井液、 仪器外壳射入探测器， 经仪器转换成电压信号， 电压信号的幅度与地层 中自然伽马放射性强度 成正比。
地面仪 高压电路
探测器
放大器
自然伽马测井的影响因素
1.放射性曲线的涨落误差
（2）套管的影响
钢和铁对伽马射线的吸收比泥浆大，因此在下套管的井段， 特别是多层套管的井段，自然伽马读数将有明显的下降，一 般情况下，在一层套管井中所测读数大约是没有套管的井段 的75%。
（3）水泥环的影响
水泥环使自然伽马读数下降。
自然伽马测井曲线的应用
识别岩性 进行地层对比 估算泥质含量
自然伽马测井曲线的应用
放射性涨落误差
放射性涨落引起的误差称放射性涨落误差 或称统计误差。
为减小这种统计起伏，在放射性测量系统 中要采用时间平均技术。
例如，在低放射性地区，为在仪器统计 特性中获得精确的数值，需要比较长的时 间常数和比较低的测井速度。
涨落误差曲线
第四章 自然伽马测井
本章内容： 岩石中的自然伽马放射性 自然伽马测井原理 自然伽马测井的影响因素 自然伽马测井曲线的应用
岩石中的自然伽马放射性
岩石的放射性主要是由铀系、钍系和放射 性同位素K40决定的。
沉积岩按放射性高低排序：
高的：粘土岩、海绿石砂岩、独居石砂岩、
钾钒矿砂岩、含钾矿灰岩、钾岩等。
中等的：砂岩、砂层、含少量泥质的碳酸岩盐。
低的： 石膏、硬石膏、盐岩、纯的石英砂
岩、白云岩和石灰岩等。
测井的三大基本方法
测井的三大基本方法引言测井是石油勘探和开发过程中不可或缺的一项技术，通过测井可以获取地下岩石的物理、化学性质以及油气藏的储量和产能等信息。
在测井领域中，有三种基本的测井方法，它们分别是电测井、密度测井以及自然放射性测井。
本文将详细介绍这三种基本方法的原理和应用。
电测井原理电测井是利用电学原理来测量地下岩石的电阻率，从而间接获得岩石的孔隙度、含水饱和度等信息。
电测井主要通过测量地层中流过的电流和两个电极之间的电位差来进行。
应用1.电测井可以用于确定油气层的位置和厚度。
2.电测井还可以区分不同岩石类型，帮助判断油气层的储集能力。
3.电测井可用于检测地层的含水饱和度，评估油藏的产能。
优势1.电测井设备简单、操作方便。
2.数据解释相对直观，能够提供较准确的地层信息。
不足1.受到井壁的影响，存在一定的测量误差。
2.对于非均质地层，电测井结果会失真。
密度测井原理密度测井是通过测量地层介质的密度来获取地下岩石的物理性质。
它利用放射性核素源发射的γ射线在地层中的吸收情况来推算地层的密度。
应用1.密度测井可以帮助确定岩石的孔隙度，进而估计油气层的储量。
2.密度测井可以进行岩石类型的判别，提供地层的岩性和储集特征等信息。
3.密度测井还可以评估油气层的含水饱和度，为油气开发提供依据。
优势1.密度测井结果精度较高，适用于复杂地质条件下的勘探开发。
2.可以获取地层的密度分布，帮助分析地层结构。
不足1.密度测井数据受钻井液、井壁等环境因素影响，需要进行校正处理。
2.比较依赖地层的岩石成分和密度等特性。
自然放射性测井原理自然放射性测井是利用地下岩石本身所具有的放射性元素放射出的α、β、γ射线来推测地层的物性和岩性特征。
它通过测量射线的强度和能量分布来判断地层的成分和特征。
应用1.自然放射性测井可以用于确定油气层的边界和储量。
2.自然放射性测井可以进行岩石类型的判别，为地质建模提供依据。
3.自然放射性测井还可以用于评估地层的含水饱和度。
HJ-1325-2023放射性测井辐射安全与防护
放射性测井辐射安全与防护1适用范围本标准规定了油气田放射性测井的放射源、非密封放射性物质和中子发生器的使用、贮存和运输等活动应遵循的辐射安全与防护要求。
本标准适用于油气田放射性测井活动中辐射工作人员和公众的辐射安全与防护管理。
地质勘探相关放射性测井活动可参照本标准执行。
2规范性引用文件本标准引用了下列文件或其中的条款。
凡是注明日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本标准。
凡是未注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本标准。
GB11806放射性物品安全运输规程GB/T15849密封放射源的泄漏检验方法GB18871电离辐射防护与辐射源安全基本标准GBZ118油气田测井放射防护要求3术语和定义下列术语和定义适用于本标准。
3.1放射性测井radioactive logging利用γ射线、中子与钻井周围岩石等介质的相互作用，或者用注入油井的非密封放射性物质作为示踪剂确定流体在井管内或地层孔隙间的运动状态及其分布规律，研究钻井地质剖面，寻找油气藏和油气井工程的地球物理方法。
本标准中放射性测井包括γ测井、中子测井和放射性示踪测井。
3.2放射性测井仪radioactive logging device利用射线与地球岩层相互作用，通过探测与地球岩层作用后的射线来测量地球物理参数的设备。
一般由放射源与探测器等组成，主要分为γ测井仪和中子测井仪。
3.3井下释放器in-well releaser盛装放射性示踪剂并且能送入井下使其定点或定时将示踪剂释放到井内的一种装置。
3.4中子发生器neutron generator利用直流电压，通过（d，n）等反应产生中子的射线装置，是脉冲中子测井仪的一个关键部件。
本标准特指测井中子发生器，一般由密封中子管和外接电路组成。
3.5源库radioactive source repository用于贮存、放置和保管测井放射源、非密封放射性物质和中子发生器的专用库房设施。
3.6临时存放库temporary repository设置于放射性测井工作现场或附近，用于测井工作期间临时存放放射源、非密封放射性物质和中子发生器的专用存放设施。
放射性 测井
第九章 放射性测井放射性测井是根据岩石和介质的核物理性质，研究钻井地质剖面，寻找油气藏以及研究油井工程的地球物理方法.放射性测井方法，按其探测射线的类型可分为两大类,即探测伽马射线的伽马测井法和探测中子的中子测井法.⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎧⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧脉冲中子测井中子伽马测井中子测井确定孔隙度）中子测井岩性密度密度测井自然伽马能谱自然伽马泥质含量、划分岩性）伽马测井放射性测井(( 放射性测井的优点：１、裸眼井、套管井内均可进行测井；２、在油基泥浆、高矿化度泥浆以及干井中均可测井;３、是碳酸岩剖面和水化学沉积剖面不可缺少的测井方法.但是它的测速慢，成本高。
由于生产和解释方法的改进，放射性测井解决生产问题的范围不断扩大，它仍是一项重要的测井方法。
特别是核磁共振测井仪的研制成功,更加扩大了放射性测井的应用范围.第一节 放射性测井的基本知识一、原子核的衰变及其放射性１、原子的结构⎪⎩⎪⎨⎧⎩⎨⎧负电荷核外电子：带一个单位：不带电中子位正电荷氢的原子核，带一个单质子原子核Ａ原子(N):(Z) ２、核素和同位素核素:是指原子核中具有一定数目质子和中子并在同一能态上的同类原子，同一核素的原子核质子数和中子数相等。
同位素:是指核中质子数相同而中子数不同的核素,它们在元素周期表中占同一位置.３、核衰变放射性同位素的原子核自发地发生分解，转变成另外某种原子核，并放出放射性射线λβα、、,这种现象叫核衰变,放出放射性射线的性质叫放射性.如: -+→β40204019Ca Kλβ+→→+-4018*40184019A A K任何放射性元素衰变时，其原子核数量都是按下列规律减少的： t eN N λ-=0 N 0：放射性元素的初始量；N :经过时间t 后的放射性元素量;λ：衰变常数，表征衰变速度的常数.由上式可看出，随着t ↗，放射性元素的原子数↘,当t →∞，原子数量越接近于零.除了用λ外，还用半衰期T 来说明衰变的速度。
地球物理测井方法原理
地球物理测井方法原理地球物理测井是一种通过测量地下岩石和地层性质的物理参数来获取地质信息的方法。
它是石油勘探和开发中非常重要的技术手段之一，能够提供有关地层构造、储层性质和油气藏特征等方面的关键信息。
本文将详细介绍地球物理测井方法的原理。
一、电测井原理电测井是利用电性差异来识别地层的一种方法。
在地下，地层岩石中的含水层和非含水层具有不同的电导率，因此可以通过测量地层的电导率差异来判断地下岩石的性质。
电测井主要分为直流电测井和交流电测井两种类型。
直流电测井通过测量地下岩石对直流电流的电阻或电导进行分析，从而得到地层的电阻率信息；交流电测井则是通过测量地下岩石对交变电流的电抗或电导来分析地层的电阻率和介电常数等参数。
二、声波测井原理声波测井是利用声波在地层中传播的特性来获取地下岩石的物理参数。
在地球物理测井中常用的声波测井方法有声阻抗测井和声波传播时间测井。
声阻抗测井是通过测量声波在不同地层之间的反射与透射情况来识别地下岩石的性质，从而推断出地层的压力、孔隙度、饱和度等信息；而声波传播时间测井则是通过测量从发射器到接收器之间声波传播的时间差来计算声波的传播速度，从而间接得到地层的密度和弹性模量等参数。
三、放射性测井原理放射性测井是利用地下岩石和地层中放射性元素的衰变活动来探测地层的一种方法。
具体来说，放射性测井主要分为γ射线测井和中子测井两种类型。
γ射线测井通过测量地层中γ射线的强度来分析地下岩石中含有的放射性元素的含量和分布情况，从而推断出地层的密度、孔隙度和含油气性质等信息；中子测井则是通过测量地层中的中子活动度来获取地下岩石的密度和含水饱和度等参数。
四、导向测井原理导向测井是利用电磁信号在地下传播的原理来确定地层的导电性和磁性特性。
常用的导向测井方法有电磁测井、自然电位测井和磁测井等。
电磁测井通过测量地下岩石中对电磁信号的响应来分析地层的导电性，从而获得地层的含水饱和度等信息；自然电位测井是通过测量地下岩石产生的自然电位来研究地下水流动和地层的渗透性等特性；磁测井则是通过测量地下岩石的磁场分布来判断地层的磁性特性和岩石类型等参数。
放射性测井
测井用密封放射源应符合国家相关标准（GB4075）的要求，确保密封性能可靠。
放射源的外壳应标有（）与放射源核素(包括中子源靶核素)名称或符号。
A:放射源编号B:活度C:出厂日期D:核素名称测井用源罐载源（137Cs源，活度>20（0.5）GBq（CI））时源罐表面1m处的空气比释动能率值低于（）。
A:0.1mGy/hB:0.2mGy/hC:0.25mGy/hD:0.3mGy/h测井用源罐载源（241Am-Be源，活度>200（5）GBq（Ci））时源罐表面5cm处的空气比释动能率值低于（）。
A:1mGy/hB:1.5mGy/hC:2mGy/hD:2.5mGy/h通过对（）进行综合分析，就可以了解油层非均质特征和注入开发的有关问题。
A:放射性核素活度B:示踪剂迁移速率C:示踪剂产出曲线D:以上说法均不正确这类测井方法可在裸眼井和（）中测定岩性、进行地层评价、观察油田开发动态和研究油井的工程质量等。
A:测量井B:试验井C:对比井D:套管井放射性测井时，用（）在井中连续测量由天然放射性核素发射的或由人工激发产生的辐射。
A:声波测井探头B:光纤探头C:探测器D:以上说法均不正确（）的放射性随泥质含量、有机物含量、钾岩含量和放射性矿物质含量的增加而增加。
A:沉积岩B:变质岩C:火成岩D:以上说法均不正确自然伽马测井、自然伽马能谱测井、密度测井等测井方法属于（）。
A:γ测井法B:活度测井C:能量测井D:以上说法均不正确γ测井法不包括（）。
A:自然γ测井B:自然γ能谱测井C:密度测井D:中子-γ测井活度400GBq（10Ci）测井用241Am-Be源罐载源时，离源罐表明5cm处的空气比释动能率不得大于（）。
A:2mGy/hB:1mGy/hC:0.05mGy/hD:0.1mGy/h检测（）。
若检测出沾污超标时，应将其送回同位素实验室的沾污处理系统中清洗处理。
A:井下仪器B:井下释放器C:示踪剂注入装置D:钎杆E:个人物品测井是地球物理测井的简称，是在钻孔中进行地球物理测量、研究井中各种物理场的变化，进而达到研究（）的目的的一门学科。
核技术利用安全与防护机考--放射性测井打印版
核技术利用辐射安全与防护考核放射性测井主讲人：吉俊时间：2020目录CONTENTS 第一节 概述第二节 放射性测井的组成及原理第三节 放射性测井的安全与防护第四节 放射性测井案例分析与辐射应急第一节概述概述测井是地球物理测井的简称，是在钻孔中进行地球物理测量、研究井中各种物理场的变化，进而达到研究基础地质、寻找矿产的目的的一门学科。
放射性测井又称核测井，是以地层和井内介质的核物理性质为基础的地球物理测量方法。
放射性测井时，用探测器在井中连续测量由天然放射性核素发射的或由人工激发产生的辐射，以计数率或标准化单位记录射线强度随深度的变化，也可直接转换成测井分析所需要的地球物理参数，以更直观的形式进行记录。
这类测井方法可在裸眼井和套管井中测定岩性、进行地层评价、观察油田开发动态和研究油井的工程质量等。
放射性测井方法，可分为探测 γ 射线的 γ 测井法、探测中子的中子测井法以及放射性示踪测井三大类。
γ测井法包括：自然γ测井、自然γ能谱测井、密度测井等；中子测井包括：中子测井和中子-γ 测井等。
放射性测井的特点：1、裸眼井、套管井内均可进行测井；2、在油基泥浆、高矿化度泥浆以及干井中均可测井；3、是碳酸岩剖面和水化学沉积剖面不可缺少的测井方法；4、测速慢，成本高。
第二节放射性测井的组成及原理自然伽马测井是通过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认识岩层的一种放射性测井方法。
用自然伽玛测井曲线可以进行地层对比、划分砂泥岩、计算泥质含量、识别岩性、评价生储盖组合等。
1. 岩石的天然放射性不同的岩层， 放射性元素的含量和种类不同。
岩石的放射性元素含量与岩石的岩性及其形成过程中的各种条件有关。
三大岩类中火成岩放射性最强，其次是变质岩，最弱的是沉积岩，沉积岩放射性浓度粗略地分为三类：(1) 放射性高的岩石：粘土岩、火山灰、钾岩等。
其它还有海绿石砂岩、独居石砂岩、钾钒矿砂岩。
放射性测井
一．名词解释：4．半衰期：原子核衰变的个数是最初原子核一半时，所用的时间称为半衰期。
5．光电效应：射线穿过物质与原子中的电子相碰，并将其能量交给电子，使电子脱离原子而运动r光子本身则整个被吸收，被释放出来的电子叫光子，这种效应称为光电效应。
9．放射性涨落：用相同的仪器，在相同的测量条件下，对同一放射性体进行多次测量，其测量结果不相同都围绕某一个值上下涨落的这种现象叫放射性涨落。
10．微观俘获截面：一个原子核俘获热中子的几率叫微观俘获截面。
14．康普顿散射：伽马射线作用在原子核外电子上，伽马射线被散射且降低能量，而电子飞出原子成为康普顿电子（自由电子）的过程。
20 。
非弹性散射：高能快中子作用在原子核上，原子核变为复核后释放伽马射线又恢复原态，中子本身大量降低的能量散射过程叫非弹性散射。
30．扩散长度（Ld）：从产生热中子起到其被俘获吸收为止，热中子移动的直线距离叫扩散距离，扩散长度定义为35．减速长度：其定义为Ls=R2 /6 其中R为减速距离，它是中子起始位置和变为热中子的位置间的直线距离，Ls为减速长度。
40．微观弹性散射截面：一个中子和一个原子核发生弹性散射的几率叫微观弹性散射截面。
45．宏观俘获截面：1立方米物质中所有的原子核的微观俘获截面的和叫宏观俘获截面。
47．核衰变：放射性核素的原子核自发地释放出一种带电粒子（α和β）蜕变成另外一种原子核,同时放出r射线的过程叫核衰变.二填空:1.砂岩层的自然伽马测井值,随着砂岩的泥质含量增加而(增大).2.采用正源距的情况下,进行地层密度测井,地层密度值增大,则散射伽马计数率值(减小).3.地层的含氯量增加,则中子测井到热中子计数率(减小).4.岩性相同的淡水层和盐水层相比,探测热中子,热中子的计数率前者比后者(大).5.自然伽马测井曲线,对应厚层的泥岩放射性地层的中心处有(极大值).6.在中子伽马测井曲线上，气层的比油层的数值（高）。
7.补偿中子测井，为了补偿地层含氯量的影响，采用（双）源距探险测。
放射性测井
储层岩性分析
储层孔隙度计算
主要作用方式 伽马源
电子对效应 康普顿效应 光电效应
地层物质
（2）、光电效应
入射光子
原子核
核外电子 光电子
1.γ光子与靶物质原子发生电磁相互作用； 2.γ光子被吸收，能量全部交给内层束缚电子； 3.束缚电子摆脱原子发射出来成为光电子。
图3-6注入放射性活化液找窜槽管柱图
图3-7 放射性同位素找窜测井曲线 1、参考曲线 2、放射性同位素测井曲线
检查封堵效果
检查压裂效果
放射性同位素吸水剖面测井图
思考题
• 1、伽马射线与物质相互作用时，可能产生 的三种效应为_____________、________ 和_______________。
4、自然伽马测井曲线的应用 • （1）划分岩性和地层对比 • 主要依据：岩层中Vsh不同，GR读数不同。
• 砂泥岩剖面：砂岩显示最低值，粘土（泥岩 和页岩）最高值，粉砂岩泥质砂岩介于中间， 随泥质含量增加曲线幅度变大；
• （2）划分储集层 • 砂泥岩剖面：低自然伽马异常就是砂岩储
集层，异常半幅点确定储集层界面；
• 一、放射性同位素测井方法 • 1、测井过程 • 井内注入被放射性同位素活化的溶液或固
体悬浮物质 ；压入套管外 ；测量注入示踪 剂前后的伽马射线强度 ；对比评价。 • 2、放射性同位素的选择和配制
• 二、放射性同位素测井的应用
• 1、放射性同位素测井找窜槽位置 • 2、检查封堵效果 • 3、检查压裂效果 • 4、测定吸水剖面，计算相对吸水量
变成另外一种原子核的放射性现象称为放射 性衰变。
• 衰变方式：
第二章----常规测井方法及地质响应---(2)GR测井
2、 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
2、放射性涨落误差（统计误差）
涨落现象：多次测量，各次读数与全部读数的平均值之差大部分 分布在一定范围内。 由于涨落现象，使GR曲线呈现“锯齿状”。 涨落误差：由于放射性涨落引起的误差，记为σ 。 物理意义：同一地层各点的读数落在 n 的几率为68.3%。 因此，只有当曲线幅度变化超过上述范围，且超过（2.5～3）σ 时，曲线才做分层或作为其它地层解释。
2、 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
四、伽马射线与物质的相互作用
1、电子对效应
γ 在能量大于1.022Mev时，它在物质的原子核附近与核的库仑场 相互作用，可以转化为一个负电子和一个正电子，而光子本身被 全部吸收。 吸收系数(衰减系数)：伽马射线通过单位厚度的吸收介质，由于 此效应而导致γ 射线强度的减弱，用吸收系数 表示：
2、 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
四、伽马射线与物质的相互作用
3、光电效应
光电效应：当一个低能量的伽马光子与原子发生作用时，将全部能 量交给一个电子，使它脱离原子成为光电子，而光子本身被完全吸 收，这种效应称为光电效应。 线性光电吸收系数：当γ 的能量大于原子核外电子的结合能时，发 生光电效应的概率。(光子穿过1cm吸收物质时产生的光电子的几率, 也称线性光电吸收系数) Z 4.1 n 0.0089 A 此式说明: 光电吸收系数主要取决于原子序数，由此发展了岩性密 度测井。
2、 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、GR（自然伽马）测井原理 1、仪器
地面仪器
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核测井的适用条件：一般的泥浆井、油基泥浆井、 高矿化度泥浆井、空气钻井（裸眼井、套管井）
核测井的优点：它是唯一能够确定 岩石及其孔隙流体化学元素的含量 的测井方法
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
一、原子核的衰变及放射性 1、原子的结构 原子：由原子核及其核外电子层组成的一种很微小 的粒子。 原子核由质子和中子组成
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
沉积岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其他岩石本身 基本上不含放射性，但在形成过程中会多少地吸附 些放射性元素。
强度最低的：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩
强度较低的：砂岩、灰岩、白云岩
强度较高的：浅海相和陆相沉积的泥岩、泥灰岩、钙 质泥岩、含砂泥岩等 强度高的：钾岩、深水泥岩、页岩 强度最高的：放射性软泥、澎土岩、火山灰
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
3、条件单位
测井时记录的是单位时间的脉冲数，不同的仪器记
录器在统一标准下刻度。
采取相同的单位：微伦琴/小时
API
三、核衰变的统计涨落
同一放射性元素在相同的时间间隔内，衰变次数不完 全相同，总是围绕一平均值上下起伏。 统计涨落是由核衰变本身的特性所决定的，与环境和 人的因素无关。
地球物理测井
第三章 核测井（放射性测井）
资源与环境学院 桑琴
2007年7月
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
核测井（放射性测井）：以物质的原子核物理性质为基
础的一组测井方法。它是根据岩石及其孔隙流体和井内介质
（套管、水泥等）的核物理性质，研究钻井地质剖面，寻找有用 矿藏，研究油田开发工程的一类测井方法。
和碎屑岩储集层一样，纯的 碳酸盐岩储集层K、U、Th的含量 都很低。但当地层中有钾碱、长 石和粘上矿物时、K含量会明显 上升；而在还原条件下，地层水 中的铀在渗透带沉积，可使地层 的U含量高达20ppm。
因此在碳酸盐岩剖面中，自 然伽马能谱测井有助于区分岩性， 对剖面进行详细对比，更可靠地 估算泥质含量，寻找高产裂缝带 及确定施行增产措施的层位。
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
GR测量的是岩层的自然放射性强度（不用任何放射性源） 一、岩石的自然放射性
岩石中主要的放射性元素：Leabharlann 92U23890Th232
19K40
岩石的自然放射性强度主要取决于其三者的比例，其含 量与岩性以及形成过程中的物理化学条件有关，因此， 岩性不同，GR不同。
火成岩 >变质岩> 沉积岩
二、常用GR强度单位 1、放射性强度单位 1居里：单位时间内发生衰变的原子核数。
1居里=1克镭的源强=1克镭当量/克（每克物质的放 射性强度单位相当于1克镭）=3.7*1010次/秒
2、放射性剂量单位
单位质量的物质被射线照射时所吸收的能量来度量射 线强度为放射性剂量。用伦琴表示。而测井用的单位 是微伦琴/小时，单位时间内的射线剂量为剂量率。
地球物理测井—核测井
本节的重点： 岩石的自然放射性
自然伽马能谱测井（NGS）
GR曲线的应用及影响因素
2、同位素 同位素：质子数相同的同一类原子。 例：氢的同位素：氕、氘、氚
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
3、核衰变
核衰变：放射性元素的原子核自发地释放出一种带电 粒子（或），蜕变成另外某种原子核，同时放射出 伽马（）射线的过程。
放射性： 自发地释放出、 ， 射线的性质
放射性核衰变的规律：放射性核数随时间按指数递减
除了钾岩及骨架含放射性元素的岩石外，岩石的GR强 度随岩石颗粒变细而增加。 通常情况下：地层的GR值的高低主要取决与泥质含量
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
沉积岩的自然放射性有以下变化规律：
a.随泥质含量的增加而增加；
b.随有机物含量增加而增加，如沥青质泥岩的放射性很 高。在还原条件下，六价铀能被还原成四价铀，从溶液 中分离出来而沉淀在地层中，且有机物容易吸附含铀和 钍的放射性物质；
GR
自然伽马测井
回 的忆 大岩 小石 关的 系
石膏
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
2、确定地层的泥质含量
不含放射性矿物的地层，GR主要取决于地层的泥质含量
当泥质含量低时：
Vsh
GR GRmin GRmax GRmin
当泥质含量高时：
gcur=2(老地层） gcur=3.7(新地层）
I sh
的规律变化 即：
t:时间
N N0et
：衰变系数 N:放射性元素个数
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
半衰期：从N0个原子开始衰变到N0 /2时所经历的时间。 用T表示： T ln 2
放射性元素不同，其半衰期也不同，见P135 4、放射性射线的性质
核衰变放出三种射线：、、
在特征能量峰处的伽马射线的强度最大
地球物理测井—核测井
二、NGS的测井原理
自然伽马能谱测井（NGS）
核心部分是：多道分析器。 能够测量分析伽马射线的能谱
将能谱分为五个能级窗 两个低能窗、三个道能窗
W1：0.15-0.5 Mev W2:0.5-1.1Mev W3:1.32-1.575Mev（钾窗） W4:1.65-2.39Mev （铀窗） W5:2.475-2.765Mev（钍窗）
GR GRmin GRmax GRmin
Vsh 2 gcurIsh 1 2 gcur 1
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
3、进行地层对比 P147
用GR曲线进行对比的优点： 与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关 与地层水和泥浆矿化度无关 在GR曲线上容易找到标准层
地球物理测井—核测井
c.随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。
地球物理测井—核测井
二、GR 测井基本原理
穿过
射线
泥浆
至 仪器 外壳
经传输 至地面 仪器处理
使与单位 时间的电 脉冲数成 正比
自然伽马测井
进入探 测器
记录连 续电流所产 生的电位差
GR曲线
见P141图3-7
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自然伽马测井
三、GR 曲线特征（均匀理想模型地层点测）
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自然伽马能谱测井（NGS）
由于各个窗的记数率并不仅反映对应元素的含量， 因此还需要剥谱（对能量窗均综合考虑三种元素 的贡献，即得到一组方程：
W1=A1Th+B1U+C1K+1 W2=A2Th+B2U+C2K+2 W3=A3Th+B3U+C3K+3 W4=A4Th+B4U+C4K+4 W5=A5Th+B5U+C5K+5
三、NGS曲线应用 1、确定泥质含量
研究发现：泥质含量与钍和钾的含量成线性关系
(Vsh ) x
X X min X max X min
X=Th,k
含钾的岩石（云母、长石） 不能用该公式计算泥质含量
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自然伽马能谱测井（NGS）
2、研究生油层
研究发现：岩石中的有机物对铀的富集 起着重要作用。
曲线特点
K、TU含量低，而铀含量高
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自然伽马能谱测井（NGS）
5、用TH/U比值研究沉积环境 TH/U>7 陆相沉积、氧化环境、风化层
TH/U<7 海相沉积、灰色、绿色页岩
TH/U<2 海相黑色页岩、磷酸盐岩
纯 的 碎 屑 岩 储 集 层 K 、 Th 、 U的含量均很低。但当这些岩 石中含有高放射性矿物（如独 居石、锆石等）时，纯砂岩的 K、Th、U含量也能显著增高。 右 图 中420-490ft 之间的膨润 土和凝灰岩薄层显示为低含钾、 高 含 铀 和 钍 。 775-900ft 之 间 为高含铀的砂岩地层。故总计 数率不能作为泥质指示曲线用。
纯的砂岩和碳酸盐岩放射性元素含量很低，但有些地层 也可能具有很高的放射性，这些高放射性地层又可能是储集 层，此类储集层用普通自然伽马测井是无法识别的，而用自 然伽马能谱测井却往往能成功地将其和泥岩区别开。
渗透性地层中U含量的增高与地层水的活动有密切关系。 有些储集层还由于岩石骨架中含有放射性重矿物而显示为高 放射性地层。
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伽马测井的核物理基础
射线 射线
射线
带电 能量衰减快、 穿透能力弱
射程短
是频率很高 的电磁波、 能量高
穿透 能力强
射程长
中性粒子射线不是由核衰变产生的， 是由特殊的中子源产生的，特点是： 能量高、穿透力强
探测器能探测 到的射线：
中子射线、 射线
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伽马测井的核物理基础
2、井参数影响
d增加
裸眼井对GR吸收增加，但泥浆中所 含一定的放射性补偿了一部分，影响小
套管井：水泥环厚度增加-----GR减小
地球物理测井—核测井
3、统计涨落误差
由于涨落误差的存在， 实测的GR曲线出 现许多“小锯齿”
自然伽马测井
地球物理测井—核测井
4、测井速度
当h一定：GR受V测和时间 常数的影响t=h/v ； v增加，t<时间常数， 探测器无法全部探测 到地层发出的GR，导致 GR下降，还会使其发生 崎变，深度错位。
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
它由光电倍增管和碘化钠晶体组成。它是利用被伽玛 射线激发的物质的发光现象来探测射线的。
碘
化
伽玛射线
钠
晶
体
光电倍增 管电子数 逐级倍增
用单位时间记录的 脉冲数来反映伽玛 射线的强度