自然伽马测井和自然伽马能谱测井
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属于核测井的范畴。即是根据岩石及 其孔隙流体的核物理性质来研究井剖
面的一类测井方法 。
一、核物理基础
1、物质的结构 物质由分子组成,分子又是由原子组成的。原
子包括原子核和核外电子两部分。原子核又是
由质子和中子组成 。
一、核物理基础
2、放射性 如果构成物质的原子核不稳定,那么,该元素就
会发生衰变，由一种原子核衰变为另一种原子核 ，同时释放一定量的射线。如：
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
即自然伽马测井的探测范 围(深度)约为45cm。
二、自然伽马测井的原理
①统计起伏的影响：
衰变是随机的，即使 是同仪器对同一点进行 测量，其值也是不同的 ，但是是围绕某一值波 动的。
影响因素
二、自然伽马测井Βιβλιοθήκη Baidu原理
②测井速度V和积分电路的 充电时间常数τ的影响： Ⅰ使GRmax下降； Ⅱ使GRmax的位置不在地 层的中心而是上移； Ⅲ视ha增大； Ⅲ半幅点位置上移。
左右。
β射线（电子流）：由于带电荷，所以在物质中 的射程也很短，如能量为1mev的β射线在铅中的
射程仅为1.48cm 左右，而在空气中大于2.5cm，
但大不了多少。
一、核物理基础
3、放射性射线的性质 γ射线（光子流）：不带电，而且能量也较高 （0.5mev～5.3mev），所以其在物质中的射
程较大，一般能穿透几十厘米的地层、套管、 仪器的外壳等 。
二、自然伽马测井的原理
纵坐标为深度坐标
横坐标为反映岩石放射性强弱 的计数率，读值的单位有两种： 一种是：脉冲数/分； 另一种是：API。
API是一种美国石油学会所采 用的单位。两倍于北美泥岩平均 放射性的模拟地层的自然伽马测 井值的1/200，就定义为一个API
。
二、自然伽马测井的原理
自然伽马测井反映的是以 探测器中点为球心，半径为 45cm的球体内物质所具有 的放射性。
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）。
二、自然伽马测井的原理
自然伽马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 。
岩石中的放射性元素产生的射 线穿过地层、泥浆、仪器的外壳 进入井下仪器的探测器。探测器 每接收到一个γ光子，就产生一个 电脉冲。
一、核物理基础
4、岩石中的放射性
一般的岩石中或多或少有些放射性元素存在
，所以岩石元素具有一定的放射性。
放射性元素一般是：钍（
）Th、92032铀（
）
、钾 U 238 88
（
） 。K 40 19
研究结果表明：各种岩石中放射性元素的种
类及含量不同，其放射性的强弱也有所不同 。
放射性最强：火成岩
放射性中等：变质岩
粘土颗粒的表面带有负电荷，容易吸收放射性 元素。如:K
某些粘土矿物中含有放射性元素，如钾矿（水
云母、正长石等），钾含量较多。
粘土中往往夹杂有大量的有机物质，有些有机
物质吸收的有放射性矿物：K、U 。
一、核物理基础
4、岩石的放射性 我们打交道的是沉积岩，对于沉积岩来说
，其放射性主要取决于粘土的类型及含量 。
所以在井眼中，能被探测得到的射线只有γ 射线 。
一、核物理基础
4、岩石的放射性 只要岩石中含有放射性元素，那么就会产生
各种射线（α、β、γ），而且放射性物质越多 （放射性越强），产生的射线越强，井眼中探 测到的射线（γ）也就越强。
所以，根据探测到的射线的强弱就可研究岩 石的放射性 。
岩石中有无放射性及放射性与什么地质问题 相关联，是我们关注的焦点 。
地层越薄，影响越明显。
影响因素
二、自然伽马测井的原理
①具有统计起伏（曲线的 锯齿状）；
②对于厚层（层厚＞探测 范围）其曲线的单幅点 对应于层界面。
③地层中部的平均值最能 反映地层的真实的放射 性。
曲线特点
三、自然伽马测井的应用
⑴划分岩性及识别渗透层： 砂泥岩面：
纯砂岩：GR=min——渗透层 纯泥岩：GR=max——非渗透层 泥质砂岩：GR=min～max——渗透层 砂质泥岩：GR= min ～ max——非渗透层
210 84
Po(钋)
206 82
Pb
4 2
He( ) (0.89mev)
我们把元素经核衰变释放出某种射线的性质
称为元素的放射性，而原子核不稳定的元素就 是放射性元素 。
一、核物理基础
3、放射性射线的性质
α射线（He流）：带两个单位的正电荷，且质 量大，在运动中容易引起物质的电离或激发而被
物质吸收。所以其射程很短，在空气中约2.5cm
来解决相应的地质问题至关重要。 虽然SP测井能够在砂岩剖面中的合适条件下,方便
地确定岩石中的泥质含量,但在很多情况下,却不能 用来计算岩石中的泥质含量(例如:Cw≈Cmf、纯碳酸 盐岩剖面、膏盐剖面等),因此,发展了GR,NGS测井
。
第一节自然伽马测井和自然伽马能谱测井
自然伽马测井（GR）及自然伽马能 谱测井（NGS）,不同于SP测井,它们
放射性最弱：沉积岩
一、核物理基础
4、岩石的放射性 在沉积岩中: 纯地层（无泥、无放射性元素矿物）放 射性最弱。泥岩及含有放射性元素的岩石 放射性最强。其它地层的放射性为中等 。
一、核物理基础
4、岩石放射性 泥岩具有较强放射性的原因：粘土颗粒细，沉积
时间长，有充分的时间与放射性物质接触而一同
沉积。
二、自然伽马测井的原理
电缆将电脉冲送到地面仪器。 地面仪器：
一方面负责计数，即统计单
位时间内的电脉冲数。显然放 射性越强，单位时间内收到的 电脉冲数越多（计数率越高） 。
另一方面，将计数率转变为 与其成比例的电位差进行记录
。
二、自然伽马测井的原理
仪器在井眼中移动就可测得 各深度点反映岩石放射性强弱 的电脉冲计数率，即自然伽马 曲线 。
对于厚层，层界面的位置用半幅点确定 ，而非厚层，则应借助其它测井方法确定层
界面 。
三、自然伽马测井的应用
三、自然伽马测井的应用
三、自然伽马测井的应用
面的一类测井方法 。
一、核物理基础
1、物质的结构 物质由分子组成,分子又是由原子组成的。原
子包括原子核和核外电子两部分。原子核又是
由质子和中子组成 。
一、核物理基础
2、放射性 如果构成物质的原子核不稳定,那么,该元素就
会发生衰变，由一种原子核衰变为另一种原子核 ，同时释放一定量的射线。如：
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
即自然伽马测井的探测范 围(深度)约为45cm。
二、自然伽马测井的原理
①统计起伏的影响：
衰变是随机的，即使 是同仪器对同一点进行 测量，其值也是不同的 ，但是是围绕某一值波 动的。
影响因素
二、自然伽马测井Βιβλιοθήκη Baidu原理
②测井速度V和积分电路的 充电时间常数τ的影响： Ⅰ使GRmax下降； Ⅱ使GRmax的位置不在地 层的中心而是上移； Ⅲ视ha增大； Ⅲ半幅点位置上移。
左右。
β射线（电子流）：由于带电荷，所以在物质中 的射程也很短，如能量为1mev的β射线在铅中的
射程仅为1.48cm 左右，而在空气中大于2.5cm，
但大不了多少。
一、核物理基础
3、放射性射线的性质 γ射线（光子流）：不带电，而且能量也较高 （0.5mev～5.3mev），所以其在物质中的射
程较大，一般能穿透几十厘米的地层、套管、 仪器的外壳等 。
二、自然伽马测井的原理
纵坐标为深度坐标
横坐标为反映岩石放射性强弱 的计数率，读值的单位有两种： 一种是：脉冲数/分； 另一种是：API。
API是一种美国石油学会所采 用的单位。两倍于北美泥岩平均 放射性的模拟地层的自然伽马测 井值的1/200，就定义为一个API
。
二、自然伽马测井的原理
自然伽马测井反映的是以 探测器中点为球心，半径为 45cm的球体内物质所具有 的放射性。
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）。
二、自然伽马测井的原理
自然伽马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 。
岩石中的放射性元素产生的射 线穿过地层、泥浆、仪器的外壳 进入井下仪器的探测器。探测器 每接收到一个γ光子，就产生一个 电脉冲。
一、核物理基础
4、岩石中的放射性
一般的岩石中或多或少有些放射性元素存在
，所以岩石元素具有一定的放射性。
放射性元素一般是：钍（
）Th、92032铀（
）
、钾 U 238 88
（
） 。K 40 19
研究结果表明：各种岩石中放射性元素的种
类及含量不同，其放射性的强弱也有所不同 。
放射性最强：火成岩
放射性中等：变质岩
粘土颗粒的表面带有负电荷，容易吸收放射性 元素。如:K
某些粘土矿物中含有放射性元素，如钾矿（水
云母、正长石等），钾含量较多。
粘土中往往夹杂有大量的有机物质，有些有机
物质吸收的有放射性矿物：K、U 。
一、核物理基础
4、岩石的放射性 我们打交道的是沉积岩，对于沉积岩来说
，其放射性主要取决于粘土的类型及含量 。
所以在井眼中，能被探测得到的射线只有γ 射线 。
一、核物理基础
4、岩石的放射性 只要岩石中含有放射性元素，那么就会产生
各种射线（α、β、γ），而且放射性物质越多 （放射性越强），产生的射线越强，井眼中探 测到的射线（γ）也就越强。
所以，根据探测到的射线的强弱就可研究岩 石的放射性 。
岩石中有无放射性及放射性与什么地质问题 相关联，是我们关注的焦点 。
地层越薄，影响越明显。
影响因素
二、自然伽马测井的原理
①具有统计起伏（曲线的 锯齿状）；
②对于厚层（层厚＞探测 范围）其曲线的单幅点 对应于层界面。
③地层中部的平均值最能 反映地层的真实的放射 性。
曲线特点
三、自然伽马测井的应用
⑴划分岩性及识别渗透层： 砂泥岩面：
纯砂岩：GR=min——渗透层 纯泥岩：GR=max——非渗透层 泥质砂岩：GR=min～max——渗透层 砂质泥岩：GR= min ～ max——非渗透层
210 84
Po(钋)
206 82
Pb
4 2
He( ) (0.89mev)
我们把元素经核衰变释放出某种射线的性质
称为元素的放射性，而原子核不稳定的元素就 是放射性元素 。
一、核物理基础
3、放射性射线的性质
α射线（He流）：带两个单位的正电荷，且质 量大，在运动中容易引起物质的电离或激发而被
物质吸收。所以其射程很短，在空气中约2.5cm
来解决相应的地质问题至关重要。 虽然SP测井能够在砂岩剖面中的合适条件下,方便
地确定岩石中的泥质含量,但在很多情况下,却不能 用来计算岩石中的泥质含量(例如:Cw≈Cmf、纯碳酸 盐岩剖面、膏盐剖面等),因此,发展了GR,NGS测井
。
第一节自然伽马测井和自然伽马能谱测井
自然伽马测井（GR）及自然伽马能 谱测井（NGS）,不同于SP测井,它们
放射性最弱：沉积岩
一、核物理基础
4、岩石的放射性 在沉积岩中: 纯地层（无泥、无放射性元素矿物）放 射性最弱。泥岩及含有放射性元素的岩石 放射性最强。其它地层的放射性为中等 。
一、核物理基础
4、岩石放射性 泥岩具有较强放射性的原因：粘土颗粒细，沉积
时间长，有充分的时间与放射性物质接触而一同
沉积。
二、自然伽马测井的原理
电缆将电脉冲送到地面仪器。 地面仪器：
一方面负责计数，即统计单
位时间内的电脉冲数。显然放 射性越强，单位时间内收到的 电脉冲数越多（计数率越高） 。
另一方面，将计数率转变为 与其成比例的电位差进行记录
。
二、自然伽马测井的原理
仪器在井眼中移动就可测得 各深度点反映岩石放射性强弱 的电脉冲计数率，即自然伽马 曲线 。
对于厚层，层界面的位置用半幅点确定 ，而非厚层，则应借助其它测井方法确定层
界面 。
三、自然伽马测井的应用
三、自然伽马测井的应用
三、自然伽马测井的应用