自然伽玛测井方法主要特点对比表
测井教程第7章 自然伽马测井
自然伽马测井
自然伽马测井是放射性测井中的一种方法。放射性测井是以 物质原子核物理性质为基础的一组测井方法,统称为核测井,包 括自然伽马,自然伽马能谱、中子、密度测井等。 自然伽马测井测量的伽马射线,有较强的穿透能力,能在已经 下了套管的井中测量,因此,这种方法既可以在裸眼井中测量, 又可以在套管井中测井。 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,因此,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。也正是由 于这些原因,这种方法已成为碳酸盐岩剖面和用盐水泥浆钻井的 地区进行测井的重要内容。 从应用的角度考虑,自然伽马测井同自然电位测井类似。定性 方面,可用以划分泥质和非泥质地层,确定渗透层。定量方面, 可以用它来计算地层的泥质含量,判断渗透层的物性好坏。
一、测量原理
进行自然伽马测井的简单原理如图所示,整个测量 装臵由井下仪器和地面仪器两大部分组成。
沉积岩的自然放射性,大体可分为高、中、低三种类型。
①高自然放射性的岩石:包括泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、 深海沉积的泥岩,以及钾盐层等,其自然伽马测井读数约 100API以上。特别是深海泥岩和钾盐层,自然伽马测井读数 在所述沉积岩中是最高的。 ②中等自然放射性的岩石,包括砂岩、石灰岩和白云岩。 其自然伽马测井读数介于50—100API之间。 ③低自然放射性的岩石:包括岩盐、煤层和硬石膏。自然
N0 2 N 0e
t
T
T和λ一样,也是不受任何外界作用的影响,而且和时间无关的常 量。不同放射性元素的T值也是不同的。 自然界中,各种放射性元素的半衰期相差很大,有的长达几十亿年 ,有的短到若干分之一秒。例如,铀的半衰期为4.51×109 年,镭 1590年,氡为3.825天等等。 一种放射性元素的半衰期可以精确估计,但是无法估计在一个短 时间内到底有多少个原子可能发生衰变。然而,对元素整体来讲,其 衰变具有统计性,即围绕某一平均值在一定范围内变化。
测井常用图表
418
(5)绝对渗透率(PERM)计算
SIRR—地层束缚水饱和度,一般取 30%左右。 POR、SIRR 为百分数。 (6)油水相对渗透率(KRO、KRW)计算 1)水相对渗透率(KRW)计算
2)油相对渗透率(KRO)计算
式中:SXO 为冲洗带含水饱和度,可由阿尔奇公式算出, 一般 RKC1=3,RKC2=2,RKC3=1。
2.67
46~50
414
玄武岩(基性)
2.77
61
7
安山岩(中性) 喷发相
流纹岩(酸性)
2.47 2.39
58~62 46~50
14~23 -2
辉绿岩(基性) 2.73~3.15
(7)非均质岩石构造层测井响应
见表 3-20-7。
表 3-20-7 非均质岩石构造层测井响应
岩石构造
对测井参数的影响
鉴别方法
微电极
高值
基值
3.42
9.04
低、平直
异常不明
无烟煤
显或很大
0.28
低值
0.161
的正异常
0.26
烟煤 0.18
(无烟煤)
低值
明显异常
1.81
4.78
比砂岩低 明显异常 5.08
比砂岩低 大段异常
13.77
高值或低 值
中等,明 显正差异 较高,明 显正差异
锯齿状
比砂岩低 大段异常
3.14
高值锯齿 8.99
0.7~0.9
1.0~1.01
粘度(Pa²s)
10-5~2³10-4
10-3~10
10-3
含氢量
(2.075³10-4)³6.02³1023 (1.32³10-1)³6.02³1023 (1.1³10-1)³6.02³1023
测井解释6自然伽马测井
放射性测井1.根据岩石及其孔隙流体和井内介质(套管、水泥)的核物理性质,研究钻井地质剖面,寻找石油等矿藏,研究油田开发及油井工程的一类测井方法。
2.优点:唯一能够确定岩石及其孔隙流体化学元素含量的测井方法3.可在裸眼和套管井中进行,不受井眼介质的限制。
放射性测井放射性测井岩性、化学矿物成分孔隙度、岩性流体成分、孔隙度中子测井伽马测井密度测井6 自然伽马测井6.1 伽马测井核物理基础6.2 自然伽马测井6.3 自然伽马测井应用6.1 自然伽马核物理基础一. 核衰变及其放射性1. 原子的结构原子原子核电子质子中子6.1 自然伽马核物理基础一. 核衰变及其放射性2. 同位素和放射性核素¾核素:具有相同数量的质子和中子,并且在同一能态上的同类原子¾同位素:质子数相同,中子数不同不稳定核素(自发的改变结构和能量,放出射线)核素稳定核素(结构和能量不变化)不稳定核素也叫放射性核素不稳定同位素叫放射性同位素6.1 自然伽马核物理基础一. 核衰变及其放射性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核衰变遵循一定规律,放射性核数随时间按指数递减的规律变化,核衰变不受外界条件的影响。
λ0e N N t⋅−=:衰变常数:衰变开始数目;:衰变后的数目其中:λ0N N6.1 自然伽马核物理基础一. 核衰变及其放射性3. 核衰变¾半衰期T 是指放射性核素的原子核数衰变至初始值一半时所需的时间。
6.1 自然伽马核物理基础一. 核衰变及其放射性4. 放射性活度和放射性比度¾放射性活度:指放射性物质在单位时间内发生衰变的原子核数单位:居里(Ci )¾放射性比度:指放射性元素的放射性活度与其质量之比单位:Ci/g6.1 自然伽马核物理基础一. 核衰变及其放射性5. 放射性射线的性质¾α射线:带正电,氦原子核流¾β射线:带负电,电子流¾γ射线:不带电,波长极短的电磁波¾α射线:电离能力最强,穿透能力最差,在空气中仅穿透2.6-11.3cm ;在岩石中只有10-3cm¾β射线:电离能力较弱,穿透能力稍强,在金属中穿透0.9mm¾γ射线:电离能力最小,穿透能力很强,在空气中穿透几百米,在岩石中几厘米到几十厘米结论:测井中主要用γ射线Photoelectric Effect 光电子(photoelectron)nAZ λρτ⋅=6.40089.0τ:光子穿过1cm 吸收物质时产生光电子的几率λ:光子的波长6.1 自然伽马核物理基础二. 伽马射线和物质的作用1. 光电效应ρ:密度,g/cm 3;Z :原子序数;A :克原子量(原子量/摩尔)AZN A eρσσ=康普顿电子(Compton electron)γ光子(Photon )σ:康普顿效应导致的光子在穿过单位距离物质时的减弱Compton Effect6.1 自然伽马核物理基础二. 伽马和物质作用2. 康普顿效应N A : 阿佛加德罗常数,6.025×1023个原子/molElectron Pair Effect正电子(positive electron )负电子(negative electron )E γ≥1.022Mev6.1 自然伽马核物理基础二. 伽马和物质作用3. 电子对效应)022.1(2−⋅=γρE Z AN Kt A K : 系数;N A : 阿佛加德罗常数,6.025×1023个原子/mol ;ρ:密度,g/cm 3;Z :原子序数;A :克原子量(原子量/摩尔);E γ:伽马光子的能量(Mev)Electron Pair Effect6.1 自然伽马核物理基础二. 伽马和物质作用3. 电子对效应τσµ++=t 物质的吸收系数:单位长度物质对伽马射线的吸收率Le I I µ−=0伽马射线射线强度衰减规律:6.1 自然伽马核物理基础二. 伽马和物质作用4. 伽马射线的吸收I 0Iρτρσρρµµ++==t m 6.1 自然伽马核物理基础三. 伽马射线的探测1. 放电计数器I 0I电离作用:带电粒子和组成物质的原子的束缚电子间产生非弹性碰撞,使束缚电子获得足够的能量成为自由电子,原子变为正离子的过程。
测井曲线 (2)
测井曲线1. 什么是测井曲线?测井曲线是指在地质勘探和石油工程中利用测井资料绘制出来的曲线图。
测井曲线能够反映地下地层的各种属性和特征,如岩性、含油气性、含水性、孔隙度等。
通过观察和分析测井曲线,可以判断地层的储集条件和物性参数,为地质勘探和油气开发提供重要的信息和依据。
2. 测井曲线的种类目前常见的测井曲线主要有以下几种:2.1 自然伽马测井曲线(GR)自然伽马测井曲线(Gamma Ray log)是一种常用的测井曲线。
它通过测量地下岩石自然辐射所产生的伽马射线强度,来表征地层的放射性特性。
GR曲线对比度较高,可以用于识别各种不同富含放射性矿物的地层,如砂岩、页岩、煤层等。
2.2 阻抗测井曲线(AI、RI)阻抗测井曲线(Acoustic Impedance log)是通过测量地层中声波的传播速度以及密度,来计算岩石的声阻抗。
阻抗测井曲线能够提供地层的弹性参数信息,对岩石的孔隙度、含油气性等特征有很好的反映。
常见的阻抗测井曲线有AI(Acoustic Impedance)曲线和RI(Reflection Index)曲线。
2.3 电阻率测井曲线(ILD、LLD)电阻率测井曲线(Resistivity log)是通过测量地层中岩石对电流的阻抗大小,来估算地层的电阻率。
电阻率测井曲线能够反映地层中的含水性和含油气性等特征,对于区分油层、水层和岩石层有很大的帮助。
常用的电阻率测井曲线有ILD (Induction Laterolog Deep)曲线和LLD(Laterolog Laterolog Deep)曲线。
2.4 速度测井曲线(DT、VS)速度测井曲线(Velocity log)是测量地下岩石中声波传播速度的测井曲线。
速度测井曲线可以提供地层介质的声速信息,对于预测地层的物态和孔隙度等参数有很大的帮助。
常见的速度测井曲线有DT(Delta-T)曲线和VS(Shear Wave Velocity)曲线。
第七章自然伽马测井
09:13:03
第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井
9
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
– 1.光电效应 •γ射线能量较低时,穿过物质与原子中的电子相碰撞, 将其能量交给电子,使电子脱离原子运动,而γ整个被 吸收,释放出光电子。光电效应发生几率τ随原子序数 的增大而增大,随γ能量增大而减小。
0.0089
Z 4.1
A
n
09:13:03
第七章 自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
二、伽马射线和物质的作用形式
–1.光电效应
•τ——线性光电吸收系数, γ光子穿过1cm吸收物质时 产生光电子的几率;
•λ——γ光子的波长;
•n——指数常数,对不同的元素取不同的值,对C、O 来说取3.05,对Na到Fe的元素来说取2.85;
09:13:03 第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 26
第二节 自然伽马测井
一、岩石的自然放射性
– 煤中的有机质(由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机 化合物)和无机质(矿物杂质和水分)都不是放射性 物质,因此在一般情况下,煤层的放射性均很弱。 – 煤层放射性的强弱与煤的灰分合量有很密切的关系。 灰分增高,煤层的放射性也随之增强,某些高灰分煤 层的放射性甚至比围岩还要高。
m
09:13:03 第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 16
第一节 伽马测井的核物理基础
三、伽马射线的探测
– 1.放电计数管
• 放电计数管是利用放射性射线使气体电离的性质来探测伽 马射线。
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
自然伽马能谱测井
二、自然伽马能谱测井的 应用
• 一)研究储集层 • 1、储集层的分类 • 1)陆源碎屑岩储集层 • 包括砾岩、砂或砂岩、粉砂或粉砂岩 • 2)火山碎屑岩储集层 • 主要由火山碎屑构成,按颗粒大小可
• 分为集块岩和火山砂、凝灰或火山灰 • 3)碳酸盐岩碎屑储集层 • 主要是由贝壳碎片或碳酸盐岩碎屑堆
一、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, 该分析器将能量分为五个能量窗。
• W1: 0.15~0.5MEV • : 0.5~1.1MEV • W3: 1.32~1.575MEV • W4: 1.65~2.39MEV • W5: 2.475~2.765MEV • 五个能量窗输出的信号分别进入5个计数
2、环境监测
• 用伽马能谱测井可对放射性矿物的开采、 加工、各类核工业和科研部门的环境进 行定期监测,主要防范铀对水体的污染。 其方法是定期在观察井中做自然伽马能 谱分析,配合取样分析,观察铀系和锕 系子体的扩散。
• 式中Th为目的层钍曲线值(ppm); Thmin为邻近不含泥质地层的钍读数 (ppm);Thmax为邻近泥岩层的钍读 数(ppm)。
• (2)用经验公式求出泥质含量的估值, 如用公式
二)研究生油层
• 这里主要讨论用自然 伽马能谱测井从粘土 岩中定性识别生油岩 和定量估算生油指标
1、定性识别生油岩
• 1)普遍泥岩的钾、铀、钍响应 • 普通粘土岩的钾、铀、钍含量都比较高,
其中钾和钍和粘土矿产的体积含量比铀 相关性好。
自然伽玛测井知识介绍
膏盐剖 面中,石膏 层的数值最 低,泥岩最 高,砂岩在 二者之间。
用自然伽马曲线进行地层对比有如下几个 优点 (1)一般与孔隙流体无关。储层含油、含 水或含气对曲线影响不大,或根本没什么影响, 用自然电位和电阻率曲线进行对比,同一储层 由于含流体性质不同差别很大。含水时自然电 位异常幅度大,电阻率低。含油气时异常幅度 小,电阻率高。(2)与地层水和钻井液的矿化 度关系不大。(3)很容易识别风化壳,薄的页 岩等,曲线特征明显。(4)在膏盐剖面及盐水 钻井液条件下,自然电位和电阻率曲线变化较 小,就显示出了GR曲线对比的优越性。(5) 套管井也可以地层对比。
GNT-F或G型自然伽玛仪
1µg Ra-eq/ton
16.5
GNT-J或K型自然伽玛仪, GLD-K
1µg Ra-eq/ton
11.7
当自然伽马射线 穿过钻井液和仪器外 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, 经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 ,并 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。
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。
自然伽马能谱测井
主要应用
自然伽马能谱测井除了具有GR测井所拥有的功能以外,还具有:1、寻找高放射性储集层
2、计算泥质含量
3、研究沉积环境和粘土矿物类型
将测量的U、Th、K,忽略各自的单位计算比值Th/U、Th/K和U/K,则这些比值在地质上有相当大的意义。
例如:
Th/U:大于7为陆相沉积,氧化环境或风化壳,小于7为海相沉积,灰色或绿色泥岩,小于2为海相黑色泥岩,磷酸盐岩;估计泥质地层的生油能力,Th/U愈低,有机碳含量愈高;指示较大的不整合面或至古滨线的距离,Th/U愈大则愈近。
Th/K:指示沉积环境,离古滨线的距离;识别不同沉积相的岩石类型;粘土矿物分类,参看图2-3-17,图中每条直线标的数据是Th/K。
U/K:估计泥质沉积的生油能力,愈高愈好;指示天然裂缝系统,比值很高表示裂缝发育;地层对比,含铀矿物的标准层。
4、研究生油层
还原环境和有机物的富集,可以使泥质沉积物吸附大量铀离子,因而使生油层的铀含量明显升高,并使U或U/K与有机碳含量有密切关系.。
第4章-自然伽马测井
测值围绕平均值的变化情况及其统 计分布规律示意图
薄泥岩层 厚砂层
4)、井的影响
井内钻井液的放射性强弱对数值有影响。井径 大,井内钻井液降低了岩层的数值。套管和管 外的水泥环有很强的吸收能力,也降低了曲线 的数值。在大井眼和套管井中,要做曲线校正。
薄砂层 厚泥岩层
地层厚度对自然伽 马曲线的影响
9
4.2.3 自然伽马曲线的应用
1、划分岩性
GR
GRmax
自然伽马测 井响应曲线 砂泥岩剖面 自然伽马测 井曲线
1) 、在砂泥岩剖面,纯砂岩 GR 最低,粘 土最高,泥质砂岩较低,泥质粉砂岩和砂 质泥岩较高。即自然伽马随泥质含量的增 加而升高。
GRmin
10
砂岩储层
砂岩储层
碳酸盐岩剖面自然伽马测井曲线
用自然伽马测井曲线划分膏盐剖 面砂岩储集层
用剥谱器对复杂谱进行解析
自然伽马能谱测井测量原理 自然伽马总计数率 (SGR) 、钍含量,铀含 量、钾含量、去铀自然 18 伽马CGR
W3:0.32~1.575MeV(含1.46MeV钾的特征谱)
(2) 、与地层水和钻井液的 矿化度关系不大。 (3) 、很容易识别风化壳、 薄的页岩等,曲线特征明 显。 (4) 、在膏盐剖面及盐水钻 井液条件下,自然电位和 电阻率曲线变化较小,就 显示出了自然伽马曲线进 行对比的优越性。 (5) 、在套管井也可以进行 地层比。 穿过某油田的 剖面确定第1、 2类砂岩的分布
4
4)、当岩层厚度较厚时 当h大于3倍d0井径或者大于 2倍探测半 径时,地层中心处的平均值为地层的 伽马射线强度值,可用曲线上最大幅 度一半的地方(半幅值点)划分岩层 的上下界面。 5)、当岩层变薄时 当 h < 3d0 时,受低放射性围岩的影响, 自然伽马幅度值对厚度h减小而减小, 岩层界面的位置移向曲线的顶端。
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
煤田测井中的自然伽马曲线是测井曲线中的一种重要参数,它通过测量岩层中自然伽
马射线的强度来获取地层的有关信息,具有广泛的应用价值。
下文将对自然伽马曲线在煤
田测井中的应用效果进行分析。
自然伽马曲线可以用于判别地层的岩性。
不同的岩性对自然伽马射线有着不同的响应,因此通过自然伽马曲线可以区分不同岩性之间的界限。
在煤田测井中,通过自然伽马曲线
可以准确判断出煤层、砂岩、泥岩等不同层位的存在,为地层的解释和预测提供了重要依据。
自然伽马曲线在划分煤层中的顶、底界限方面发挥了重要作用。
由于煤层中的天然伽
马较高,与周围围岩的伽马较低形成了明显的对比,通过自然伽马曲线可以清晰地划分出
煤层的上、下界限,为煤层的勘探和开采提供了准确的定位。
自然伽马曲线能够对煤层中的矿物组成进行识别。
不同的矿物对自然伽马射线的响应
也有所不同,通过自然伽马曲线可以识别出煤中可能存在的钾、铀等矿物成分,进而对煤
层的质量进行评估和预测,为煤炭资源开发提供了参考。
自然伽马曲线在煤田测井中具有广泛的应用效果。
它不仅可以识别地层的岩性,划分
煤层的顶、底界限,还能够识别煤层中的矿物成分,判别构造变化和岩性变化。
通过分析
自然伽马曲线的特征,可以获取关于地层的丰富信息,为煤炭资源的开发和利用提供了重
要的技术支撑。
自然伽马曲线在煤田测井领域中具有不可替代的作用。
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)。
测井方法
测井项目符号单位物理意义理论基础测量方式主要应用影响因素井径测井CAL in/cm井眼直径井径直径的变化反映岩石性质了解井眼状况;辅助区分岩性;其他测井曲线的环境校正;估算固井所需水泥量;检查套管变形或破裂情况裂缝、岩性自然伽马测井GR API地层天然伽马放射性强度岩石的自然放射性、放射性元素的衰变特性探测器使用NaI(TI)闪烁计数器,其输出脉冲的幅度与入射伽马射线能量呈正比区分岩性;划分储集层;计算Vsh;计算粒度中值;判断放射性矿物;地层对比钻井液的放射性(套管水泥环的放射性)、仪器是否偏心自然伽马能谱测井NGSAPI、mg/l、%U、Th、K含有不同的放射性强度不同岩石含有的化学成分不同,其放射性物质成分也不同。
探测器使用NaI(TI)闪烁计数器,其输出脉冲的幅度与入射伽马射线能量呈正比,且增加了多道脉冲幅度分析器,划分岩性;利用Th/U研究沉积环境;区分粘土矿物;寻找放射性矿物围岩影响,钻井液放射性(套管水泥环放射性)放射性同位素测井J脉冲/分同一井段前后放射性强度不同利用放射性元素做示踪剂,通过测量,比较前后射线强度来研究油井技术状况和采油注水动态探测器使用NaI(TI)闪烁计数器,其输出脉冲的幅度与入射伽马射线能量呈正比找窜槽位置;检查封堵状况;检查压裂效果;测定吸水剖面,计算相对吸水量示踪剂选择,钻井液放射性(套管水泥环放射性)自然电位测井SP mV电极与地面参考电极位间的电位钻井过程中电化学产生的自然电位测量电极N放在地面,M电极用电缆送至地下,提升电极M沿井轴测量自然电位随井深变化曲线划分渗透层;计算Rw、Vsh;地层对比和沉积相研究;判断岩性;判断水淹层储层厚度、储层侵入带直径、钻井液电阻率Rmf、钻井液矿化度Cmf、岩性剖面声波速度测井AC/DTus/m、us/ft地层滑行纵波时差声波在不同介质中传播时,速度、幅度衰减及频率变化等声学特征不同单发射双接收声波速度测井仪确定岩性;计算孔隙度;判断气层;检查固井质量;确定地层弹性参数;测井和地震相结合的桥梁岩性、岩石结构、孔隙度、岩石孔隙间的填隙物、岩石埋藏深度、岩石地质年代裸眼井声波幅度测井DT mV声波信号的幅度变化声波经过泥浆传到地层,产生滑行波,在地层中能量逐渐衰减,这种衰减与地层情况有关单发射单接收声幅测井仪或者单发射双接收声幅测井仪寻找碳酸盐岩及坚硬的砂岩地层中的裂缝带和研究岩性介质密度、弹性水泥胶结测井CBL mV声波信号的幅度变化声波在泥浆和套管界面折射产生滑行波,又折射进入井内泥浆到达接收器,测量套管波的幅度值测井仪由声系和电子线路组成,源距1m。
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理论曲线是在测速为零、点状计数管的条件下计算得到的,但实际测井中,计数管不是点状的,测速也不为零,所以实测曲线和理论曲线是有些差异的,但基本形状仍然相似
一、划分岩性——当自然电位测井曲线变化缓慢、平直,或由于井条件(非导电泥浆、空井、下套管井)而不能测量自然电位时,自然伽马测井对划分泥岩层特别有用。它主要根据地层中泥质含量的变化引起GR曲线幅度变化来区分不同的岩性。
a、vτ≠0的曲线与vτ=0曲线不重合,不同vτ测得的曲线只有起点是相互一致的。
b、vτ越大,曲线的幅度下降得越大。
c、在仪器移动方向上,vτ越大,曲线拖尾越长。
d、随着地层厚度h的减小,vτ的影响增大。
自然伽马测井仪器刻度
单位时间内仪器的计数(计数率)不仅与测量对象和测量环境有关,而且与仪器本身的性能,特别是探测器的计数率有关。若某一放射性地层是均匀的,那么用不同的仪器测量的计数率是不同的,甚至同一仪器在相隔较长时间内两次测量的结果也不相同。如闪烁计数器对伽马射线的探测效率20%~30%,而盖革计数管的探测效率只有1%左右。若两种探测器的灵敏元件体积相同,在同一点上得到的计数率相差几十倍。即使仪器中采用同一类型的探测器,由于灵敏元件探测效率的差异、线路特点和外壳吸收条件不同,计数率也会有相当大的差别,这就给资料对比和定量解释造成困难。克服这一困难的办法就是对仪器进行标准化刻度。自然伽马测井仪器标准化的原理是:用自然伽马测井仪器,在规定的条件下,对强度稳定的标准伽马辐射体(放射性地层模型、长半衰期的伽马源、分布稳定的放射性地层等)进行测量,取计数率的百分之几作为一个标准单位,用这样的单位对测量值进行标定。如果两套仪器的总计数率相差一倍,那么对同一测量对象测得的计数率也相差一倍。用标准单位对测井值进行标定后,两套仪器的测量结果就会是相同的。
(3)随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。
在油气田中常遇到的沉积岩的自然伽马放射性主要取决于泥质含量的多少。但必须注意,从问题的实质看,岩石自然放射性的强度是由单位质量或单位体积岩石的放射性同位素的含量而决定的,当利用自然伽马测井资料求地层泥质含量时应作全面考虑。
三、自然伽马测井测量原理——测量原理如图,测量装置由井下仪器和地面仪器组成。下井仪器有探测器(闪烁计数管)、放大器和高压电源等几部分。自然伽马射线由岩层穿过泥浆、仪器外壳进入探测器,探测器将射线转化为电脉冲信号,经放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器。
I、砂、泥岩剖面
砂岩(GR值低)Vsh↑→→泥岩(GR值高)
II、碳酸盐剖面
白云岩、石灰岩(GR值低)Vsh↑→→粘土岩(泥岩、页岩)(GR值高)
III、膏岩剖面
岩盐、石膏(GR值低)Vsh↑→→泥岩(GR值高)
二、进行地层对比——以单井划分岩性为基础,可在构造面上用几口井的曲线进行地层对比。自然伽马曲线进行地层对比具有以下优点:GR曲线与地层中所含流体性质(油、水或气)以及泥浆矿化度无关,其幅度主要决定于地层中的放射性物质,通常对于不同岩性其幅度较为稳定,另外,对比的标准层也易选取,通常选用厚度泥岩作标准层,进行油田范围或区域范围内的地层对比。
(1)自然伽马放射性高:放射性软泥、红色粘土、海绿石砂岩、独居石等岩石。
2)自然伽马放射性中:浅海相和陆上沉积的泥质岩石,如泥质砂岩,泥质石灰岩,泥灰岩等。
(3)自然伽马放射性低:砂岩、石灰岩、石膏、岩盐、煤和沥青等
根据实验和统计,沉积岩的自然放射性一般有以下变化规律:
(1)随泥质含量的增加而增加
(2)随有机物含量的增加而增加,如沥青质泥岩的放射性很高
在自然伽马测井曲线上,一般泥岩和页岩以明显的高放射性显示出来,而且可以连成一条相当稳定的泥岩线,超过这条泥岩线的是岩浆岩、富含放射性矿物的砂岩或石灰岩及海相泥岩等。石膏、硬石膏、盐岩和纯的石灰岩、白云岩的放射性很低,形成井剖面上的基值线,白云岩往往比石灰岩的放射性高,这是由于含放射性物质的地层水在碳酸盐白云岩化的过程中将放射性物质带入了岩石。
1)、层厚的影响——地层变薄会使泥岩层的自然伽马测井曲线值下降,砂岩层的自然伽马测井曲线值上升,并且地层越薄,这种下降和上升就越多。因此对h< 3d0的地层,应用曲线时,应考虑层厚的影响。
2)、井参数的影响——泥浆、套管、水泥环所具有的放射性通常比地层低,同时又能吸收来自地层的伽马射线,所以这些井内介质一般来说会使自然伽马测井读数降低。井径的扩大意味着下套管井水泥环增厚和裸眼井泥浆层增厚。若水泥环和泥浆不含放射性元素,则水泥环和泥浆层增厚会使GR值降低,但由于泥浆有一些放射性,所以泥浆的影响很小。套管的钢铁对γ射线的吸收能力很强,所以下了套管的井,GR值会有所下降。
自然伽玛测井方法主要特点对比
原理与特点
曲线特征
主要应用
影响因素
其它
一.自然伽马测井——把仪器放到井下,测量地层放射性强度的方法叫自然伽马测井(GR)。这种方法已有很长的历史,GR与SP相配合能很好地划分岩性和确定渗透性地层,GR的另一优点是可在套管井中测量。
二、岩石的放射性——岩石的放射性,主要是由于含有铀、钍、锕及其衰变物和钾的放射性同位素,这些核素的原子核在衰变过程中能放出大量的α、β、γ射线。岩石的放射性强度决定放射性元素的含量。一般条件下,岩石的放射性物质含量很少,按放射性的强弱沉积岩可分为以下几类:
三、估算地层中泥质含量——由前面的讨论已知,均匀无限大地层中的伽马射线强度只与地层本身的性质有关。还应指出,由自然伽马测井求出的泥质含量是这一参数的上限。因为使用该方法时把地层中的方放射性物质几乎都当成泥质来处理,当地层和岩石骨架中也含有放射性物质时,处理结果就会夸大泥质所占的体积。
此外,若泥质和岩石骨架中的放射性矿物含量或组分不稳定时也会造成误差。在个别井段,泥质会高放射性砂岩和灰岩难以用自然伽马曲线划分开,甚至出现计算值大于1的情况。但在大多数情况下,自然伽马测井是划分泥岩和确定泥质含量的好方法。
4)、测速vτ的影响——进行放射性测井时,当仪器在井中的测速vτ很小时,在均匀放射性地层中测得的自然伽马曲线形状与理论曲线形状相似,而当测井速度vτ增大时,实际测得的放射性地层的自然伽马曲线就不对称了,与理论曲线相比,这些曲线沿仪器移动方向发生了偏移。测井速度v和积分电路时间常数τ的乘积越大,这种影响就越显著。对记录的自然伽马测井曲线发生影响的原因是由于仪器中的积分电路有惰性,而这种惰性当下井仪器以一定速度连续移动时会表现出来。vτ对曲线的影响表现在以下几个方面:
自然伽马测井曲线特点
根据理论计算公式可计算出自然伽马测井的理论曲线,如下图,其特点为:
a、上下围岩的放射性相同时,曲线对称于地层中点,在地层中点处有极大值或极小值,反映该层放射性大小。
b、当地层厚度h小于三倍的钻头直径d0(h< 3d0)时,极大值随h↗而↗(极小值随h↗而↘)。当h≥3d0时,极大值(或极小值)为一常数,与地层厚度无关,与岩石的自然放射性强度正比。
3)、放射性涨落的影响——在放射性源强度和测量条件不变的条件下,在相等的时间间隔内,对放射性的强度进行重复多次测量,每次记录的数值是不相同的,而总是在某一数值附近上下变化,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,且有一定的规律性。这种现象是由于放射性元素的各个原子核的衰变彼此是独立的,衰变的次序是偶然的等原因造成的。放射性涨落与仪器引起的系统误差及由操作造成的偶然误差有本质的不同。确定涨落误差的正常范围,对判断和划分地层有很重要的意义。只有正确地但由涨落误差引起的读数变化与地层性质引起的变化区分开,才能对放射性测井曲线进行正确的地质解释。由于放射性涨落的存在,使得GR曲线不像电测井光滑。放射性测井曲线上读数的变化,一是由地层性质变化引起的,另一方面是由放射性涨落引起的,要对放射性测井曲线进行正确地质解释,必须正确区分这两种原因造成的曲线变化。