第八章 自然伽马能谱测井仪器
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。
数字自然伽马能谱测井仪维修手册概要
自然伽马能谱测井仪维修手册1. 仪器的规格1.1仪器物理参数(仪器外型尺寸图1.2仪器的技术指标——最高工作温度 :400℉(204℃半小时350℉(177℃三小时——最高压力 :20000 psi(137.9 MPa——直径 :3.625 in.(92.1 mm——最小井眼 :4.75 in.(120.7mm——有效长度 :7 ft3.7 in.(2.228 m——运送长度 :8 英尺 9.0 英寸(2.667m——重量 :113 lb (51.3kg——最大测井速度 :能谱:10 ft/min (3 m/min ;伽马:30 ft/min (9 m/min——测量范围 :能谱 0.04 到 3.5 MeV——测量精度 :伽马:标准值的±3%钾、铀、钍:标准值的±4%(标准值与实际值的对比精度——稳定性 :脉冲增益变化规范保障信号在温度变化时稳定——工作电压 &电流 :电缆头 180V AC 时 35~40mA——电缆要求 :七芯电缆和电缆遥测系统——可用的接口 :Mode T2 命令和伽马数据Mode T5 能谱数据——摆动 &震动 :AWS 规格 59832-051——安全 :遵循标准,本仪器没有特殊的安全要求——仪器型号使用限制 :— G :适用于伽马测井— S :适用于伽马和能谱测井岩石中自然放射性的强度,主要是由钾、铀、钍放射性核素的含量决定的。
而钾、铀、钍所放射伽马射线的能量不同, 分别为 1.46MeV 、 1.76MeV 、2.62MeV 。
自然伽马能谱测井仪, 在测量地层自然伽马射线总水平的同时, 对自然伽马射线进行谱分析, 即对自然伽马射线的能量进行分析。
选定与主要放射性同位素 40K 、 238U 、 252Th 相关,能量为 1.46MeV 、 1.76MeV 、 2.62MeV 的伽马射线谱段分别做记录,运用数字方法对混合谱进行剥谱,求出地层中钾、铀、钍的含量,从而确定地层放射性类型和数量。
第8章密度测井
⑴ 电子对效应--当能量大于1.02MeV的伽马射线穿过原子核附近时，在 原子核库仑场的作用下形成一对正、负电子，伽马射线本身被吸收，这种过 程称为电子对效应。
电子对效应
伽马射线穿过单位距离的物质时，由于电子对效应使其强度减弱，用吸 收系数k表示。经验表明k与原子序数Z的平方成正比。
⑵ 康普顿效应--当伽马射线的能量中等时，伽马射线与原子中的电子发生 碰撞，把一部分能量传给电子，使电子沿某一方向射出，损失了部分能量的 伽马射线沿另一方向射出，这种效应为康普顿效应，碰撞后射出的电子叫作 康普顿电子。
右图为补偿地层测井 曲线，图中右侧的密度
校正值Δρ 曲线用来表
示测井曲线的质量，不 代表真正的校正值，利
用密度校正值Δρ 曲线与
井径曲线配合，即可判 断测井质量是否可靠。
补偿地层测井曲线
三、 密度刻度
直接用密度记录测井曲线，需对密度测井仪进行制度
一级刻度：在标准刻度井内进行的刻度
二级刻度：利用根据标准刻度井制作的刻度器对仪器进行制度 为二级刻度。
Al 2.7g/cm3
Mg 1.76g/cm3
三级刻度：一种便携式带标定源的刻度器。利用标定源所放出 已知强度的信号模拟某种地层密度放射伽马射线强度。常用 于现场对仪器进行刻度。
用充满水的石灰岩对仪器进行刻度，得出体积密度
ρb与电子密度系数ρe之间的关系：线通过物质的吸收规律
γ射线通过物质时，与物质发生作用其能量不断减弱，强度逐渐 减小的过程称为γ射线被吸收。吸收规律
I=I0e- μ L
lnI=lnI0-N0σcρbL/2
I0——初始强度；L——距离；μ——物质总吸收系数。
→距放射源为L处，接收到强度I是体积密度的函数。
自然伽玛能谱测井仪(SGS)及其应用
探头 的功能是将 从地层 中入 射 的 自然伽 马射线 转 换成与其强度 和能量成正比的电信号。由碘化钠 晶体和 光 电倍增管耦 合组成伽马射线探测器 ， 以高压电源 ， 辅 信
号 跟 随 驱 动 电路 等 。 ２ ２ 电路 ．
信号的控制和采集 。
１ 自然伽马能谱 （Ｇ ） Ｓ Ｓ 测井原理
也用来 Ｔ 、 Ｋ 的计算 。为了识别各 元素对 总的伽 马 ｈ Ｕ、
前
言 在 自然界 中， （ ｈ 、 （ 、 （ 三种元 素 的含 钍 Ｔ ）铀 Ｕ） 钾 Ｋ）
射线的贡献 ， 在谱线上设置 了五个窗 口， 分别对进入各个
窗 口的伽 马射线进行累计 。
Ｉ
量 占地层 中放射性 元素 总量 的 ９ 以上 ， 它 天然 放 ９ 其
到的地层伽马放射性信息转 换成数据传送 到地 面 ， 同时 仪器的工作状 态可 由地 面指令予 以控制 ， 要与井下 的遥 测传输系统 ］ 兼容 ， ｒ （ 能够接到井下仪器 总线 上 ， 并经 其进 行数 据 与信 息交 换 。井 下 仪 器通 讯 包 括 Ｄ ＳＧ Ｉ一
［ 收稿 日 期］２ １ —０ － ２ ０２ １ ０ ［ 第一作者 简介］张明（ ９ ５ ， 工程师，０ ０年 毕业于西南石 油学院， １ ７ 一） 男。 ２０ 现在 江汉石 油管理局测 录井工程公 司从事数据采集工作 。
射性元素 只 占不 到 １ ， 全可 以忽 略不 计 ， 完 因此 自然
Ｃ
伽 马能谱测井能测量 地层 中钍 、 、 铀 钾三 种天然 放射 性 元 素含量 ， 以及伽玛总计数率 。结合 自然伽 马能谱测 井 资 料和其 它有关 资料 ， 追踪 这三种 元 素的存 在规律 ， 可 以识别火 成岩 ， 区别岩相 ， 确定 黏土含 量 ， 帮助划 分储 集 层 。同时通过 比较储集层 的渗 透性 和生产能力 ， 还可 以
《测井仪器原理》第八章 自然伽马能谱测井仪器
8.1.2 伽马能谱探测原理
1.伽马射线探测器
伽马射线与物质的相互作用能引起物质中原子的 电离和激发。利用这两种物理现象可以探测伽马 射线。 利用次级电子电离气体而建立的探测器有电离室、 正比计数器和盖革一弥勒计数器等。 利用次级电子使原子核的外层电子受激发，当原 子返回基态时放出光子，发生闪光，而建立了闪 烁计数器。
伽马能谱测量要通过伽马脉冲幅度来判别它 们是从哪种放射性核素放射出来的，因而幅度信 息是重要的，必须保证不受其它因素影响。 由于闪烁晶体和光电倍增管的对温度十分灵 敏，由于温度的变化会导致谱信号记入错误的能 窗，因此，稳谱措施是自然伽马能谱测井仪设计 中很重要的一环。 NGT-C自然伽马能谱测井仪采用两种稳谱方法。
•解谱原理 用U、Th和K分别代表各自含量，W1~W5代表 五个能窗的计数率，则
W1 a11U a12Th a13 K W a U a Th a K 2 21 22 23 W3 a31U a32Th a33 K W a U a Th a K 41 42 43 4 W5 a51U a52Th a53 K 式中,a11 ~ a53由仪器刻度时标定.
铀（U）、钍（Th）、钾（K）的伽马射线能谱
各种粘土矿物的Th/K比
因此，用Th和K的比值可识别各种粘土矿物。
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。
第八章自然伽马能谱测井仪
8.1 自然伽马能谱测井方法原理 8.2 NGT—C自然伽马能谱测井仪测量原理 8.3 NGT—C自然伽马能谱测井仪电路分析 8.4 小结 习题
9_自然伽马能谱测井
4、自然伽马能谱测井资料的应用
⑶ 用Th/U比值研究沉积环境 深部高伽马异常 层岩性主要为泥岩、 炭质泥岩等。右图异 常层为二叠系太原组 煤层底板炭质泥岩。 声波时差曲线幅值比 煤层小，电阻率电位 比煤层低，自然伽马 呈明显高值，高达 260API。
榆林242井高伽马异常层 （榆林242井位于盆地东北部） 煤层底板炭质泥 岩呈高伽马，铀 丰度高。
1、自然伽马能谱测井的地质基础
(1) 铀、钍和钾的地球化学特征
① 铀的地球化学特征 在氧化环境中，酸性岩浆岩中的4价铀矿物被风化，在蚀变和 淋滤过程中，不溶于水的4价铀矿物转化为可溶于水的6价铀盐。6 价铀通常以络阳离子(UO2)2+的形式存在，并以溶液方式运移。进入 还原环境时，6价铀又转化为4价铀而沉积。 大约有60%的铀在副矿物中，30%为活性铀，而造岩矿物中只 占10%。 所谓活性铀是指：①被吸附的铀；②易溶的铀矿物；③变生矿 物中的铀；④溶解于液体包裹体和颗粒间液体中的铀。
地面仪器的核心是多道脉冲幅度分析器， 该分析器将能谱分为五个能窗，它们的测量范 围分别是： W1:0.15-0.5MeV W2:0.5-1.1MeV W3:1.32-1.575MeV(含特征谱1.46钾窗) W4:1.65-2.390MeV(含铀特征谱1.76铀窗) W5:2.475-2.765MeV(含钍特征谱2.62钍窗)
1、自然伽马能谱测井的地质基础
(1) 铀、钍和钾的地球化学Fra bibliotek征① 铀的地球化学特征 铀(U)在元素周期表中处于第七周期，是自然界最重的元素。 它有三个天然同位素，即U238、U235和U234，其丰度分别为99.27% 、0.0l％和0.72％。 铀的化学性质活泼，是典型的亲氧 元素，在化合物中呈正4价 和正6价。在自然界U6+和U4+相互转化，是铀的地球化学过程的主 要特点。 岩浆岩中铀含量，从酸性、中性、基性到超基性岩逐渐减少。
自然伽马测井PPT课件
e
Z A
NA
e : 每个电子的康普顿散射截面（几率）
N
：阿伏加
A
德罗常数
（6.0220451023
mol
1
)
沉积岩：Z 0.5 A
Z NA ：单位体积电子数
A
第5页/共30页
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:
三伽马射线探测(实验)
1 放电计数管 2闪烁计数管
第8页/共30页
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核素主要是铀（ 92
U
238）、
钍(90Th232 )、锕(80 Ac227 )及其衰变物质和钾的放
射性同位素(19K 40 )等组成，这些核素的原子核
第1页/共30页
如： 84
Po210 82 Pb206* 2 H e4 ()
82 Pb206* 82 Pb206 (0.89Mev)
放射性核衰变满足一定规律即原子核数
随时间按指数规律减少
N N0et 其中：N：衰变后的数目
N
：衰变开始数目；
0
：衰变常数
第2页/共30页
核衰变存在半衰期T：从t
第11页/共30页
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
ZGPJ-D自然伽马能谱测井讲义
地层：
1.钾、铀系、钍系（占99%以上） 2.特征峰
40K →1.46MeV 214Bi（铀系） →1.76MeV 208Tl（钍系） →2.62MeV 满足解谱条件
响应系数的定义
第j中核素标准谱在第i窗口的计数率 Aij=—————————————————
第j中核素的含量
1.剥谱法
三个窗口 由高向低剥（钍、铀、钾）
测量准确度：自然伽马总强度的相对误差为5%； 钾含量的绝对误差为0.5%； 铀含量的绝对误差为2.0106； 钍含量的绝对误差为2.0106；
探测器：碘化铯晶体（φ2.012in）。
三、原理
（一）伽马射线与物质的相互作用 主要有三种形式： 1.光电效应（Eγ<150keV占主要） 2.康普顿散射（ 150keV < Eγ<2 MeV） 3.电子对效应（Eγ>1.02MeV）
仪器标准谱形
2.逆矩阵法
三个窗口
XA1N
式中，X是（31）浓度矩阵，A是（33）响应系数矩阵，，
N 是（31）计数率矩阵。
3.最小二乘法
五个窗口： w1：0.15~0.5MeV； w2：0. 5~1.1MeV； w3：1.1~1.6MeV； w4：1.6~2.0MeV； w5：2.0~3.0MeV；
4.探测器
电路见图8。 电阻R301—R314组成分压器，为光电
倍增管阴极及各打拿极提供适当的工作电 压。R315为负载电阻，将电流信号转换为 电压信号。
5前置放大器
电路见图9。 N1组成电荷灵敏放大器，它对光电倍
增管来的电荷进行收集，输出一个正脉冲； N2设计成同相电压放大器；R6和C5组成极零电路，对电荷灵敏放大器输出的脉冲进 行整形；V1、V2、V3、V4等组成基线恢复 电路。输出的脉冲信号分别送到稳谱能窗 （NHL）电路和脉冲幅度分析器（PHA） 电路。
自然伽玛能谱测井仪（SGS）及其应用
自然伽玛能谱测井仪（SGS）及其应用张明;王俊;陶吉元;卢超【摘要】SGS obtains contents of three elements-thorium(Th),uranium(U) and potassium(K),total gamma and uranium-removal gamma through processing TCC code which is transferred to ground-based computer.The instrument consists of two parts-probe and circuit,inside which there are two interrelated control systems stabilizing temperature.The result of field logging and application of practical interpretation make a conclusion that SGS can distinguish effectively lithology,clay type,reservoir with high radioactivity and sylvine,which helps a lot in drilling engineering and reservoir development.%自然伽玛能谱测井仪（SGS）是通过TCC编码传输到地面计算机处理得到钍（Th）、铀（U）、钾（K）三种元素的含量,以及总伽玛和去铀伽玛。
仪器结构由探头和电路两部分组成,其内部设置了两个相关的温度稳定控制系统。
根据现场测井及实际解释应用得出：利用自然伽马能谱测井能有效地识别岩性、区分粘土类型、识别高放射性储层和识别钾盐,对钻井工程和油藏开发具有重要的指导意义。
【期刊名称】《江汉石油职工大学学报》【年(卷),期】2012(025)002【总页数】3页(P51-53)【关键词】自然伽玛能谱测井仪;TCC编码;稳谱【作者】张明;王俊;陶吉元;卢超【作者单位】中国石化集团江汉石油管理局测录井工程公司,湖北潜江433123;中国石化集团江汉石油管理局测录井工程公司,湖北潜江433123;中国石化集团江汉石油管理局测录井工程公司,湖北潜江433123;中国石化集团江汉石油管理局测录井工程公司,湖北潜江433123【正文语种】中文【中图分类】TP274.2在自然界中，钍（Th）、铀（U）、钾（K）三种元素的含量占地层中放射性元素总量的99%以上，其它天然放射性元素只占不到1%，完全可以忽略不计，因此自然伽马能谱测井能测量地层中钍、铀、钾三种天然放射性元素含量，以及伽玛总计数率。
自然伽马能谱测井原理及其应用
班级资工11101班学号 201107964 姓名陈强目录自然伽马能谱测井原理 (3)自然伽马能谱测井分析与应用 (5)关于自然伽玛能谱的几点认识与总结 (9)自然伽马能谱测井原理及其应用The Principle and Application of Natural Gamma RaySpectrometry Logging1 自然伽马能谱测井原理1.1 自然伽马能谱测井的理论基础地层中存在的放射性核素，主要是天然放射性核素，这些核素又分放射系和非放射系的天然放射性核素。
放射系为钍系、铀系和锕铀系，但锕铀系的头一个核素235U在自然界中的丰度很低，其放射性贡献甚微，不予考虑。
非放射系的天然放射性核素如表1所列。
从表中可见，主要是87Rb和40K，但是87Rb无伽马辐射。
所以，在研究地层中的自然伽马能谱主要是238U、232Th放射系和40K放射的伽马射线能谱。
因为地层岩石的自然伽马射线主要是由铀系和钍系中的放射性核素及40K产生的。
而铀系和钍系所发射的伽马射线是由许多种核素共同发射的伽马射线的总和，但每种核素所发射的伽马射线的能量和强度不同，因而伽马射线的能量分布是复杂的。
而40K只能发射一种伽马射线，其能量1．46Mev的单能。
如果我们把横座标表示为伽马射线的能量，纵座标表示为相应的该能量的伽马射线的强度。
把这些粒子发射的伽马射线的能量画在座标系中，那么就得到了伽马射线的能量和强度的关系图，这个图称为自然伽马的能谱图。
铀系和钍系在放射性平衡状态下系内核素的原子核数的比例关系是确定的，因此不同能量伽马的相对强度也是确定的，因此我们可以分别在这两个系中选出某种核素的特征核素伽马射线的能量来分别识别铀和钍。
这种被选定的某种核素称为特征核素，它发射的伽射线的能量称为特征能量，在自然伽马能谱测井中，通常选用铀系中的214Bi发射的1．76MeV 的伽马射线来识别铀，选用钍系中的208Tl发射的2. 62MeV的伽马射线来识别钍，用1．46MeV的伽马射线来识别钾。
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。
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）。
《自然伽马测井》PPT课件
(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。
绝对误差 1： n1
22
（2）某段地层内测量的平均记数率的涨落误差σ2
即以某一深度上一次测量的测井读数代替应由多 次重复测量计算的平均值时所带来的误差
相对误 2差
1 N
v hn
N－厚度为 h的地层脉冲总数
绝对误 2差 n2
vn h
（3）放射性的涨落误差： (12)
放射性测井曲线涨落误差
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
n
GCUR=3.7
GCUR=2
2GCURIGR 1 Vsh 2GCUR1
IGR
或者考虑体密度 对自然伽马的数 值影响
VshsbhG GsR h R BB 00
这 里 ： B0 是 不 含 泥质纯地层的背
B0 sdGsR d
景值
3)、经验法：用统计法得到Vsh～GR的 经验公式
利用IGR确定泥质含量Vsh的图版 13
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
- 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)。
高压控制和 谱误差控制
CCS接口
计数率寄存和传输
谱信号的 能窗逻辑
电源
探头部分
谱信号与环 信号放大
高压控制和 谱误差控制
计数率寄存和传输
谱信号的 能窗逻辑
指令用户字所载的数据 送NGC-053板的16位移 位寄存器。如果控制数 据是调节高压的则送入 由U10、U13、U12组成 的锁存一可逆计数器， 再经D/A转换器U14和放 大器U1去调整光电倍增 管的高压。如果用户字 CCS接口 的数据用来微调比较器 门槛，则把数据送入U8、 U5和U7组成的寄存器， 再经12位D/A转换器和 放大器U2，作为谱误差 控制电压送NGC-052板 电源 的放大器U22的输入端， 微调谱信号比较器的门 槛。
式中APLW——镅源低能窗计数率； APUW——镅源高能窗计数率。
2. K、Th能谱峰稳谱
为了进一步稳定全谱，在NGT-C自然伽马能谱测 井仪中又增添了用地层的K峰（1460kev）和Th峰 （2615keV）稳谱，为此，在K峰和Th峰的两侧都设 置高、低能窗：
K峰的能窗范围是1365～1460keV和1460～1590keV， Th峰的能窗范围是2515～2610kev和2610～2740keV。
第八章自然伽马能谱测井仪
8.1 自然伽马能谱测井方法原理 8.2 NGT—C自然伽马能谱测井仪测量原理 8.3 NGT—C自然伽马能谱测井仪电路分析 习题
8.1自然伽马能谱测井方法原理
8.1.1 岩石的自然放射性 8.1.2 自然伽马能谱探测原理 8.1.3 自然伽马能谱测井仪器测量原理
铀（U）、钍（Th）、钾（K）的伽马射线能谱
各种粘土矿物的Th/K比
因此，用Th和K的比值可识别各种粘土矿物。
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。
在电路上用三个比 较器来实现，比较器的 参考电压分别为： 0.8V（相对于40keV） 1V（相对于60keV） 1.2V（相对于80keV）
稳谱条件
记录高、低能窗的计数率， 如果满足下式就认为全谱处 于正确位置。为满足这个条 件，测井过程中将不断地调 节光电倍增管的高压。
APLW APUW 0 APLW APUW
放电计数管： γ辐射使气体电离探测γ射线，效率比较低。
闪烁计数管
射线γ+NaI——e——激发原子—— 回到稳定态时产生光子——光电子——在阳极记录
光 电 倍 增 管
自然伽马能谱测井仪测得的仪器谱
仪器谱
当用NaI（Tl）晶体探测伽马射线能谱时，由于伽马射线与物质的 三种作用产生次级电子的能量不同，因此既使是单能伽马光子，其脉 冲幅度仍有一个很宽的分布。实际能谱曲线是连续的，称仪器谱。 在能谱曲线上，除了光电效应造成的光电峰或全能峰外，还有康普 顿散射产生的峰，穿过晶体的伽马射线反射回来产生的光电峰以及电 子对效应产生的逃逸峰等。
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个主要峰 在低能域再设置二个能窗，W1和W2，探测地层中康普顿 散射后的伽马射线。 W1：0.15～0.5Mev W2：0.5～1.1Mev W3：1.32～1.575Mev(K) W4：1.65～2.39Mev(U) W5：2.475～2.765Mev(Th) 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， 在测量过程中，通过调整电压和电子线路参数保证能量谱 的稳定。
1.2V：对应能级为80keV 1V： 对应能级为60keV 0.8V：对应能级为40keV
能级比较器
脉冲记忆触发器
脉冲输出 选通门
脉冲读出、复位定时逻辑
当输入环信号幅 度在0.8～1.0V， 即相当于核脉冲 能量在40～60keV， 比较逻辑电路工 作时序
（a) U3端7
（b) U8端5 （c) U8端13 （d) U5端11 （e) U4端4
NGT-C原理框图 被测的地层谱信号送测量能级比较器U1、U2、U3、U4、U11、U12、U13、U14、U15、
谱信号与环 U16和U17，输出9个能窗的信号，即W1、W2、W3、W4、W5、K稳谱峰的N1、N2和Th稳谱峰的 探头部分 信号放大 N1、N2。这9个信号与Am241稳谱峰的N1、N2一道加至NGC-054板的11个8位计数器，在下传 命令的控制下，再从计数器信号加载进11个8位移位寄存器，与此同时，高压状态信号和 仪器状态也载入另外三个8位移位寄存器。这14个移位寄存器的112个数据位在上传时钟的 节拍下串行输出，经CCS接口板沿电缆送到地面。
工作原理
NGT-C原理框图
探头部分
谱信号与环 信号放大
环路信 号就是 Am241 稳谱峰 信号
高压控制和 谱误差控制
CCS接口
计数率寄存和传输
谱信号放大
谱信号的 能窗逻辑
由光电倍增管输出的计数脉冲 包含了地层的自然伽马谱信号和稳 谱源Am241的谱信号。经U10/U11组 成的放大级放大后，地层的谱信号 送NGC-052测量信号比较器。Am源的 高压控制和 信号再经U12/U13组成的放大级放大 谱误差控制 后作为控制光电倍增管高压的环信 号送环信号能级比较器U1、U2、U3。 CCS接口 比较器的参考电压分别为1.2V、1V、 计数率寄存和传输 0.8V，对应的能级为80keV、60keV、 40keV。经窗口逻辑电路后输出 Am241峰高（60～80keV）和低 （40～60keV）能窗的计数率值N2和 电源 N1，N2和N1的差值通过电路或软件 指令改变高压值使Am241峰稳定在 60keV。
8.1.2 伽马能谱探测原理
1.伽马射线探测器
伽马射线与物质的相互作用能引起物质中原子的 电离和激发。利用这两种物理现象可以探测伽马 射线。 利用次级电子电离气体而建立的探测器有电离室、 正比计数器和盖革一弥勒计数器等。 利用次级电子使原子核的外层电子受激发，当原 子返回基态时放出光子，发生闪光，而建立了闪 烁计数器。
•输出值：自然伽玛总计数率CTS、U、Th、K四条曲线。
8.1.3 伽马能谱测井仪器测量原理
8.2 NGT—C自然伽马能谱测井仪测量原理
7.2.1 稳谱原理
Am源稳谱 K、Th能谱峰稳谱
7.2.2 NGT-C 仪器测量原理和框图 7.2.3 刻度能量和电压的转换关系
8.2.1 稳谱原理
•解谱原理 用U、Th和K分别代表各自含量，W1~W5代表 五个能窗的计数率，则
W1 a11U a12Th a13 K W a U a Th a K 21 22 23 2 W3 a31U a32Th a33 K W a U a Th a K 41 42 43 4 W5 a51U a52Th a53 K 式中,a11 ~ a53由仪器刻度时标定.
2.环信号比较逻辑电路
组成： 能级比较器U1、U2和 U3 脉冲记忆R—S触发器： U4、U5 脉冲读出、复位定时 逻辑U7、U8和U9 脉冲输出选通门：U6a、 U6b 从放大器输出的信号 送比较器U1、U2和U3 的反相输入端，这三 个比较器的同相端接 参考电压的分压电阻， 使得这三个比较器的 门槛电压分别为：
8.3 NGT-C自然伽马能谱测井仪电路分析
7.3.1 7.3.2 7.3.3 7.3.4
环信号放大、比较逻辑电路 谱信号比较逻辑电路 高压环路控制和谱误差控制 能窗计数率的发送
8.3.1环信号放大、比较逻辑电路
环信号放大电路
作用：放大谱信号、环信号（稳谱峰信号），适应 能级比较电路的要求 结构及工作原理 作用：检出能量在40keV—60keV和60keV—80keV 的环信号脉冲，送高低两个能窗计数 结构 工作原理
1. Am源稳谱
为了使能谱信号处于能窗的 正确位置，采用调整光电倍增管 高压的办法，使输出脉冲幅度有 所改变。为此，选用一个单能伽 马源作为能量参考，记录它的能 量谱，实现稳谱。仪器把5μCi 的Am241源紧靠着闪烁晶体，它产 生没有散射的60keV的单峰，这 个峰也不受地层谱的影响。 在60keV峰的两旁设置二个 能窗，低能窗是40～60keV，高 能窗是60～80keV。
伽马能谱测量要通过伽马脉冲幅度来判别它 们是从哪种放射性核素放射出来的，因而幅度信 息是重要的，必须保证不受其它因素影响。 由于闪烁晶体和光电倍增管的对温度十分灵 敏，由于温度的变化会导致谱信号记入错误的能 窗，因此，稳谱措施是自然伽马能谱测井仪设计 中很重要的一环。 NGT-C自然伽马能谱测井仪采用两种稳谱方法。
和Am241峰稳谱原理一样，测量K峰和Th峰的高、 低能窗的计数率，如果高、低能窗计数率相等，则 全谱稳定。如高、低能窗计数率不等，则调节能窗 比较器的门槛电压。 和用Am241源通过调光电倍增管高压实现稳谱相 比，这是一种稳谱的“细调”。
8.2.2 NGT-C 仪器测量原理和框图
结构
探头组成 电子短节：由测量、稳谱和接口三大部分组成
8.1.1 岩石的自然放射性
主要放射性核素： 铀、钍、钾 岩石放射性： 沉积岩： 火山岩>变质岩>沉积岩 高放射性：深海泥质沉积物 中放射性：浅海、陆相泥质 低放射性：砂岩、石灰岩、煤等 根据统计，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 (3)随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。
无信号输入时，三个比较器的输 出都是高电平，每个比较器输出端 的R-S触发器置零。 因此N1、H2均 无输出(高电平)。 当输入环信号幅度在0.8～1.0V 之间,N1输出一负脉冲。