伽马测井
伽马测井
➢ 铋(Bi)：214Bi是铀系中的主要伽马辐射体，特征伽马射线的能量是1.76MeV。
在自然伽马能谱测井中，主要根据214Bi的这一特征峰确定铀在地层中的含量；
➢ 钋(Po)：钋有七个同位素，其中218Po, 214Po和210Po是铀系的子体。218Po和9Be 混合可制造中子源，在铀矿普查时可利用210Po寻找铀矿；
2点认识： 1）铀的伽马辐射强度会随时间而变化，所以将碳酸盐岩或火成岩裸眼井段 作为标准井，对自然伽马强度和能谱测井都是不合适的。 2）由于铀及其子体的化学性质活跃，风化、运移、富集过程影响因素多， 通常不是泥质含量的可靠指示元素。
c) 以各类腐殖酸盐络合物形式运移，在下述条件下沉积：腐殖
酸氧化，络合物被破坏；吸附作用；与某些盐类作用形成不 溶性盐；
d) 呈铀的胶溶体U02(OH)2的形式运移，在下述条件下沉积：被带
负电荷的硅酸胶体及Fe（OH)3吸附；与还原剂相遇。
③ 铀系中的几个典型核素：
➢ 镭(Ra)：镭有四个同位素，其中226Ra是238U的一个子体。由于在采油井水驱前 沿的镭在井眼周围的富集，使自然伽马总强度增强能指示储层水淹级别的高低；
208Tl，其次是238Ac。这两个核素发
射的伽马射线的总能量约占钍系发 射的伽马射线总能量85％，而其辐 射强度约占钍系总强度的71％。 208Tl发射的能量为2.62MeV的伽马 射线，是钍系能量最高强度最大的 伽马谱线。
②散射伽马测井：测量点状伽马源生成的散射伽马辐射场； ③示踪伽马测井：测量由载体携带的放射性示踪剂发射的伽马辐
自然伽马测井
进而可知道与这些光子
相联系的被测对象的组
分。
能谱图
能量
自然伽马测井
为什么岩石具有自然放射性？ 石油测井主要研究对象是沉积岩，其次是岩浆岩。岩石 的自然伽马放射性是由岩石中放射性核素的种类及其含 量决定的。对岩石自然伽马放射性起决定作用的是铀系、 钍系和放射性核素K40。习惯称U238、Th232、K40 。
★曲线特征：
➢上下围岩相同时，曲线对称，中部极值代表地层 读数；高放射性地层（如泥岩）对应极大值；
➢当地层厚度小于3倍的钻头直径（h<3d0）时，极 大值随地层厚度增大而增大（极小值随地层厚度增 大而减小）。当h≥3d0时，极值为一常数，与层厚 无关；
➢当h≥3d0时，可用“半幅点”确定地层界面。
粘土岩—铀、钍、钾多
测井原理与综合解释技术培训
汇报人：
内容
一、测井评价概述 二、自然电位测井 三、普通电阻率测井 四、声波测井 五、侧向测井 六、感应测井 七、自然伽马测井 八、密度测井、中子测井 九、纯岩石地层测井评价 十、测井资料的综合分析与应用 十一、测井新技术介绍 十二、测井资料实例分析
自然伽马测井
岩石中含有天然的放射性核素，主要是铀系、 钍系和钾的放射性同位素。它们衰变时，发射伽 马射线，使岩石有天然放射性。
自然伽马测井
★自然伽马测井的测量原理 通过探测器（晶体和光电倍增管）把地层中 放射的伽马射线转变为电脉冲，经过放大输 送到地面仪器记录下来。
★记录曲线
包括原始计数率曲线CGR和自然伽马API工程值GR。
自然伽马测井
岩石的自然伽马放射性与岩石性质的关系
岩石大类：一般沉积岩放射性低于岩浆岩和 变质岩。因为沉积岩一般不含放射性矿物， 其放射性主要是岩石吸附放射性物质引起的。 岩浆岩及变质岩则含有较多放射性矿物 。
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
第七章 自然伽马测井
(7-6)
其中： Io 、 I--- 分别为未经吸收物质和经过吸收物 质L时伽马射线强度； μ---物质的吸收系数，μ=τ+Σ+η。 此外，还可以用质量吸收系数反映伽马射线通过物 质时的强度减弱程度。 (7-7)
m
三、伽马射线的探测
1、 放电计数管 如图7-3所示，它利用放射性辐射使气体电离的特 性来探测伽马射线。此计数管的计数效率低。 2、闪烁计数管
图7－8
自然伽马曲线
三、自然伽马测井曲线的特点及影响因素
自然伽马测井仪探测的伽马光子主要是
以仪器为球心、半径为 30～45厘米范围内岩
石放射出的伽马光子，此范围为自然伽马测
井的探测范围。
１、自然伽马测井曲线的特点（理论）
自然伽马测井 的理论曲线如图 7-9所示，从图中 不难看出曲线具 有下列特点：
其中：GR----目的层测井值；
GRcl----纯地层的测井值；
GRsh-----泥岩层测井值，API单位。
GCUR----希尔奇指数，与地层年代有关。
第三系地层，取3.7；老地层取2。
例：自然伽马测井曲线上的读数为：
纯砂岩=15API；泥岩=90API；目的层=40API。
地层为第三系碎屑岩。求地层泥质含量。
图7-14
利用自然伽马曲线作地层对比的实例
35-5 35-1
5559-5581
S1k1
5564-5585
S1k1
图7-14
利用自然伽马曲线作地层对比的实例
第三节
自然伽马能谱测井
自然伽马测井只能反映地层中所有放射 性核素的总效应，而不能区分地层中所含放 射性核素的种类及含量。自然伽马能谱测井 即可完成这一任务。
自然伽马测井的测量原理
自然伽马测井的测量原理嘿，朋友们！今天咱来唠唠自然伽马测井的测量原理。
你说这自然伽马测井啊，就好像是地层的“史官”。
它是咋工作的呢？就好比我们人啊，有一双特别的“眼睛”，能看到地层里那些看不见的秘密。
想象一下，地层里有各种矿物质吧，这些矿物质有的就带有放射性。
自然伽马测井仪呢，就专门去捕捉这些放射性物质发出的伽马射线。
这就好像是在黑暗中寻找闪光点一样，神奇吧！你可能会问啦，那它找到这些伽马射线能干啥呀？嘿嘿，这用处可大了去了！通过测量这些伽马射线的强度啥的，就能知道地层里的情况啦。
比如说，能知道地层里放射性物质的多少，这就像我们通过一个人的穿着打扮能大概了解他的性格一样。
而且啊，自然伽马测井仪可不管地层是深是浅，它都能努力去探测。
这多厉害呀！不管地层藏得多深的秘密，它都能给挖出来。
你说这自然伽马测井是不是很有意思？它就像是地层的“情报员”，默默地工作着，给我们带来关于地层的重要信息。
它不需要我们过多的操心，自己就能把活儿干得漂亮。
咱们在石油勘探、地质研究这些领域，自然伽马测井可发挥了大作用呢！没有它，很多事情可就难办咯！就像我们走路没有了眼睛，那还不得磕磕碰碰呀。
它能帮我们了解地层的岩性、划分地层啥的，这多重要啊！就好比我们要盖房子，得先知道地基稳不稳呀。
所以啊，可别小看了这自然伽马测井的测量原理。
它虽然看起来很复杂，但其实就是这么个道理，就是用特别的方法去发现地层里的秘密。
它就像是一把钥匙，能打开地层这个神秘宝库的大门。
总之呢，自然伽马测井的测量原理真的很神奇，很实用！它为我们探索地球内部的奥秘提供了有力的工具，让我们能更好地了解我们脚下的这片大地。
怎么样，是不是对自然伽马测井有了更深的认识和理解呀？。
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。
钻井自然伽马测井仪器用途
钻井自然伽马测井仪器用途
钻井自然伽马测井仪器是一种常用的地质测井仪器，用于获取钻井井眼周围地层的放射性测井参数，以便进行地层分析、岩性识别、层位对比、沉积环境分析、孔隙度和储层含油气性评价等。
它通过测量地层的自然伽马辐射反映地层中不同放射性元素的存在和分布情况以及地层的物性变化。
钻井自然伽马测井仪器主要测量目标是地层介质中的钍、铀、钾等放射性元素。
在地质勘探中，这些自然伽马辐射元素是普遍存在的，它们辐射出的γ射线可以通过测量仪器准确地定量和记录。
该仪器的使用有以下几个主要用途：
1. 地层分析和岩性识别：钻井自然伽马测井仪器能够记录地层中不同岩性的放射性元素含量，在测井曲线上显示出不同的伽马射线强度变化，从而可以通过分析伽马射线测井曲线识别和划分不同的地层岩性。
2. 沉积环境分析：钻井自然伽马测井仪器可以提供地层的放射性地层反演和层位分析，可以帮助揭示沉积相及其储集性。
3. 孔隙度和储层含油气性评价：钻井自然伽马测井仪器通过针对地层的放射性特征，可以预测地层的孔隙度和含油气性，对油气勘探和评价具有重要意义。
4. 地层层位对比：钻井自然伽马测井仪器具有较高的分辨率，可以提供地层的准确层位信息，帮助勘探人员进行区域和局部地层对比。
除了以上主要应用之外，钻井自然伽马测井仪器还可以用于测量井眼的辐射强度，以确定井眼附近地层的放射性矿石产状，为矿床勘探提供有力的线索。
总而言之，钻井自然伽马测井仪器是一种非常重要的地质测井工具，可用于获取地层放射性参数，进行地层分析、岩性识别、沉积环境分析、孔隙度和储层含油气性评价等工作，对于油气勘探和矿产资源评价具有重要意义。
自然伽马测井
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。
曲线上任何一点的计数率和真值间的偏差为：
绝对误差： 1 n1
2 2
（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
相对误差2
1 N
v hn
绝对误差 2 n 2
vn h
N－厚度为h的地层脉冲总数
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。
d0－井径
理论曲线与实际情况的差异分析
自然伽马理论曲线
理想情况：探测器在井内是进行的点测，而且每一个点上的读数是较长时间内 （＞3τ）所测脉冲数的平均值。
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
◆当地层足够厚时，对应曲线的幅度平均值代 表地层的真实情况。当地层很薄时，曲线的平 均值达不到代表地层的真实性质。
测值围绕平均值的变化情况及其统 计分布规律示意图
◆在砂泥岩剖面，由于地层变薄会使得泥岩的 自然伽马测井曲线值下降，砂岩层的自然伽马 曲线值上升，并且地层越薄，这种上升和下降 的幅度越大。对于地层层厚小于3d0时，应考虑 层厚的影响。
自然伽马能谱测井原理
自然伽玛能谱测井是一种用于地质勘探和岩石识别的方法，通过测量地下岩石中放射性元素的能谱来获取相关信息。
其原理如下：
1. 放射性元素存在：地球上的许多岩石含有放射性元素，如钍、铀和钾等。
这些元素在衰变过程中会释放出伽马射线。
2. 伽马射线的测量与分析：自然伽马能谱测井利用探测仪器（伽马探头）记录并测量地下岩石中的伽马射线强度。
该探头通常由一个或多个伽马探测器组成。
3. 能谱数据采集：伽马探头将记录到的伽马射线强度转换为能谱数据，即不同能量范围内的伽马射线计数值。
4. 分析和解释：通过对能谱数据进行分析和解释，可以得到与地下岩石特征相关的信息。
例如，不同放射性元素的能峰位置和强度可以用于鉴定岩石类型和成分。
5. 岩石识别和解释：基于能谱数据和相关模型，可以进行岩石识别和解释。
通过比较实测的能谱数据与已知的岩石库进行匹配，可以判断地下岩石的类型、组成和含量等。
自然伽马能谱测井具有广泛的应用领域，包括油气勘探、矿产资
源调查和环境监测等。
它能够提供有关地下岩石的物性参数、岩性特征和地层分布等重要信息，为地质研究和开发提供了重要参考依据。
自然伽马测井
井下仪器在井内自 下而上移动测量，就 连续记录出井剖面岩 层的自然伽马强度曲 线，称为自然伽马测 井曲线（用GR表 示），以计数率 （1/min）或标准化 单位（µR/h或API*） 刻度
砂 泥 岩 剖 面 自 然 伽 马 测 井 曲 线
三 自然伽马测井曲线的特点
1、当上下围岩的放射线含量相同时，曲线形 状对称于地层中点。 2、高放射性地层，对着地层中心曲线有一极 大值，并且它岁地层厚度（h）的增加而增 大，当h≥3d时（d为井直径），极大值 GRmax为常数，且与地层厚度无关，只与岩 石的自然放射线强度成正比。 3、当h≥3d时，由曲线的半幅度点确定为地层 真实厚度。当h<3d时，因受放射性围岩的 影响，自然伽马幅度值随层厚h减小而减小， 地层越薄，曲线幅度值就越小。
碳酸盐岩剖面放射性测井曲线
• 2 估算泥质含量 在不含放射性矿物的情况下，泥质含量的多少就 决定了沉积岩石的放射性的强弱。 相对值法 地层中的泥质含量与自然伽马读数GR 的关系往往是通过实验确定的。德莱赛测井公司在 墨西哥湾才采用下式求泥质的体积含量Vsh
2GCUR IGR - 1 vsh 2GCUR - 1
式中 GCUR——希尔奇指数，它与地层地质时代有关，可根据取心分析资 料与自然伽马测井值进行统计确Байду номын сангаас，对北美第三系地层取3.7，老地层取2 IGR——自然伽马相对值，也称泥质含量指数
GR - GR min IGR GR max - GR min
GR、GRmin、GRmax分别表示目的层的、纯砂岩层的、纯泥岩层的自然伽马读数值
自然伽马测井
一 岩石的自然放射性 二 自然伽马测井的测量原理
一 岩石的自然放射性
岩石的自然放射线决定于岩石所含的放 射性核素的种类和数量。 不同岩石所含的放射性元素的种类和含 量是不同的，火成岩在三大岩类中放射性 最强，其次是变质岩，最弱是沉积岩。 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。
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随着能源消费的不断增加，对煤矿的需求也日益增长。
而煤矿的勘探开采是一项复杂的工作，需要依靠各种技术手段进行地质勘探工作。
在煤田勘探中，测井技术是一种非常重要的手段，而自然伽马曲线作为测井数据的一部分，在煤田勘探中具有重要的应用价值。
本文将对煤田测井中自然伽马曲线的应用效果进行分析。
一、自然伽马测井介绍自然伽马测井是利用放射性同位素的自然辐射进行测井，通过测定辐射能量来了解地层的物理性质和岩性。
自然伽马测井主要包括自然伽马曲线测井和自然伽马密度测井。
自然伽马曲线测井是指利用岩石对自然放射性元素伽马能量的吸收和衰减特性，来解释地层的岩性、厚度、孔隙度、渗透率和地层的岩性叠加情况等。
自然伽马曲线是在测井中记录的一种曲线，反映了地层中的放射性元素含量和岩层的变化。
自然伽马曲线是通过探测地层中的放射性核素产生的伽马射线来获得的，它可以显示地层的岩性和成分变化，对地层属性进行反映。
自然伽马曲线在煤田测井中的应用主要有以下几个方面。
二、自然伽马曲线的应用效果分析1. 煤层识别自然伽马曲线可以反映地层的放射性元素含量和岩性变化，煤层中的放射性元素含量往往较低，因此在自然伽马曲线上通常表现为较低的数值。
利用自然伽马曲线可以识别煤层和非煤层，从而帮助确定煤层的分布范围和厚度。
2. 地层岩性分析自然伽马曲线可以反映地层的物理性质和岩性变化，通过对自然伽马曲线的解释，可以对地层的岩性进行分析。
不同的岩性在自然伽马曲线上表现为不同的特征，通过对自然伽马曲线的分析可以确定地层的岩性类型，为地层勘探提供重要的参考信息。
自然伽马曲线在煤田测井中还可用于测定地层的厚度。
通过自然伽马曲线的特征变化，可以确定地层的上、下界，从而确定地层的厚度。
这对于确定煤层的垂向变化以及煤矿勘探和开采具有很大的帮助。
自然伽马曲线具有高灵敏度和分辨率，能够反映地层的微观变化。
可以通过自然伽马曲线的特征变化来分析地层的微观变化情况，对地层的岩性叠加、层理、构造等进行解释，为地质构造分析提供帮助。
自然伽马测井名词解释
自然伽马测井名词解释
自然伽马测井是一种采用伽马射线来测量地层岩石物性的测井
方法。
在这个过程中，使用伽马探测器来测量地下岩石内的自然伽马辐射，并将其转换成对应的计数率。
这些计数率可以帮助地质学家确定地层的岩性、厚度和密度等信息。
以下是自然伽马测井中一些常见的名词及其解释：
1. 伽马射线（Gamma Ray）：一种高能电磁波，由放射性核衰变产生。
在自然伽马测井中，伽马射线可以用来测量地层的放射性特性，从而确定地层类型和分界面。
2. 自然伽马辐射（Natural Gamma Radiation）：指来自地下岩石的自然放射性元素（如铀、钍、钾等）所发出的伽马射线。
自然伽马测井利用这种辐射来识别地层特征。
3. 计数率（Count Rate）：指测量仪器在一定时间内记录到的伽马射线计数数目。
计数率越高，表示所测地层中放射性物质的含量也越高。
4. 电阻率（Resistivity）：指材料对电流通过的阻力。
自然伽马测井中，电阻率可以用来确定地层的导电特性。
通过与伽马计数率结合使用，可以帮助地质学家确定地层的矿物组成和岩性。
5. 伽马探测器（Gamma Ray Detector）：一种专门用于检测伽马射线的探测器。
常见的探测器包括NaI（Tl）闪烁体探测器、BGO晶体探测器等，这些探测器可以测量伽马射线的能量和计数率，并将其转换成电信号输出。
总的来说，自然伽马测井是一种重要的地球物理勘探方法，广泛应用于油气勘探、地质调查和环境监测等领域。
了解自然伽马测井中的相关名词及其解释，有助于深入理解这一技术，并更好地应用于实际工作中。
自然伽马测井原理
自然伽马测井原理
自然伽马测井（Natural Gamma Ray Logging）是一种用于地质勘探和地层解释的测井方法。
其原理是通过测量地层中存在的天然伽马射线强度来获取地层的放射性元素含量，进而推断地层的成分和性质。
伽马射线是一种能够穿透物质的高能电磁辐射，常常与放射性同位素的衰变过程相关。
地层中的放射性元素如钾、铀和钍会以不同的比例存在，它们的核衰变会释放出伽马射线。
这些伽马射线的能量和强度与地层中的放射性元素含量有关。
在自然伽马测井中，测井仪器将伽马射线传感器降入井中，通过探测上下井段的伽马射线强度差异来识别地层。
伽马射线强度通常以计数率 (counts per second，cps) 的形式进行测量。
通
过观察伽马射线计数率的变化，可以确定地层中放射性元素的含量及其分布。
自然伽马测井可以提供许多地层信息。
例如，钾元素主要存在于黏土矿物中，可用于判断地层的砂岩和页岩含量。
铀和钍元素主要存在于砂岩中，可以用于识别砂岩体。
此外，自然伽马测井还可用于确定地层的厚度和边界、识别化石层、建立地质模型等。
需要注意的是，自然伽马测井的应用需要考虑伽马射线的穿透能力和侵入深度等因素。
不同元素对伽马射线的敏感度也不同，因此对于复杂地层，可能需要结合其他测井方法进行综合解释。
总之，自然伽马测井是一种重要的地质勘探工具，通过测量地层中的伽马射线强度，可以获取地层的放射性元素含量和地质信息，为勘探工作提供有价值的数据支持。
《伽马测井》课件
第二节 自然伽马测井
第二节 自然伽马测井
➢ 沉积岩的放射性低于岩浆岩和变质岩。 ➢ 沉积岩中自然伽马放射性随泥质含量的增加而增加。
这是因为： ①构成泥质的粘土颗粒较细，有较大的比表面积，在沉积过程中能够吸 附较多的溶液中放射性元素的离子。 ②泥质颗粒沉积时间长(特别是深海沉积)，有充分的时间同放射性元素 接触和进行离子交换，所以，泥质岩石就具有较强的自然放射性。
这三种射线： 电离能力：α射线的电离本领最强，γ射线最弱。 穿透能力：γ射线最强，它在空气中的射程可达几百米，在沉积 岩石中的平均穿透深度约为30公分；而α射线在岩石中的穿透距 离仅约10-3厘米；β射线在金属中仅能穿透0.9厘米。 可见，来自井下岩石的放射性射线中，γ射线才是唯一可探测到 的。
第一节 伽马测井的核物理基础
吸收介质的原子系数Z对δe有明显影响，即在重核附近形 成电子对的几率比轻核大得多。
第一节 伽马测井的核物理基础
2、康普顿效应：能量较高伽马射线与物质中原子核外电子 碰撞时，一部分能量转交给电子，使之脱离原子电子壳层而 飞出，同时伽马射线改变自己运动方向，继续与其它电子相 撞。每碰撞一次，能量损失一部分，并改变其运动方向，形 成所谓康普顿效应。
第一节 伽马测井的核物理基础
3、核衰变
放射性核素——放射出带电粒子（α、β）——激发 态的新原子核——辐射γ——稳态的原子核，这个过程 称为核衰变，核衰变具有一定的半衰期。
放射性核素随时间减小而遵循一定的规律，即核衰变 规律：
N0：初始原子个数 λ：衰变常数（反映衰变速度的参数），表示单位时间 每个核发生衰变的几率，λ越大，衰变速度越快
岩石中所含的放射性核的种类和数量不同，放射性强度 也不同，根据自然界存在的放射性核素在岩石中的丰度可知， 岩石的自然伽马放射性主要取决于铀、钍、钾的含量。
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常用的地球物理勘探技术，它通过测量地层中的自然伽马辐射来获取地层的物性参数，对地质构造和油气藏进行识别和评价。
自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的存在，这些元素会发出自然伽马辐射，通过测量这种辐射的强度和能量分布，可以了解地层的岩性、厚度、孔隙度等信息，为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
自然伽马辐射是地球物理测井中常用的一种测井方法，它利用地层中含有的放射性元素（如钾、钍、铀等）所产生的自然伽马辐射进行测量。
这些放射性元素在地层中的含量和分布会影响自然伽马辐射的强度和能谱特征，因此可以通过测量自然伽马辐射来推断地层的性质。
自然伽马测井常用的测量工具是自然伽马测井仪，它能够实时测量地层中的自然伽马辐射，并将数据传输到地面进行分析和解释。
自然伽马测井原理的核心是利用地层中放射性元素的存在来获取地层的物性参数，通过测量自然伽马辐射的强度和能谱特征，可以获取地层的厚度、密度、孔隙度等信息。
在实际应用中，自然伽马测井可以用于识别地层的岩性，划分地层的界面，评价地层的孔隙度和渗透率，识别油气层和水层等。
因此，自然伽马测井在油气勘探和开发中具有重要的应用价值。
自然伽马测井原理的实现依赖于自然伽马辐射的测量和解释。
自然伽马辐射的测量需要使用自然伽马测井仪，它能够实时测量地层中的自然伽马辐射，并将数据传输到地面进行分析。
自然伽马辐射的解释则需要借助地质、物理和数学等知识，通过对自然伽马辐射数据的处理和解释，可以获取地层的物性参数，并进行地质分析和油气勘探评价。
总的来说，自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的存在，利用自然伽马辐射来获取地层的物性参数，为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
通过自然伽马测井，可以实现对地层岩性、厚度、孔隙度等参数的快速获取，为油气勘探和开发提供重要的技术支持。
自然伽马测井原理的应用将进一步推动油气勘探和开发技术的进步，为油气田的发现和开发提供重要的技术手段和支持。
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。
自然伽马测井原理
自然伽马测井原理
自然伽马测井是一种常用的测井方法，它利用地层中天然放射性元素的辐射来获取地层信息。
自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的特性，通过测量地层中放射性元素的辐射强度来推断地层的性质。
本文将介绍自然伽马测井的原理及其在油田勘探中的应用。
地层中的放射性元素主要包括钍、钾和铀等，它们的放射性衰变会产生伽马射线。
当伽马射线穿过地层时，会与地层中的原子核发生相互作用，导致伽马射线的能量发生变化。
通过测量伽马射线的能量变化，可以推断地层中的放射性元素含量，从而得知地层的性质。
自然伽马测井的原理是基于伽马射线在地层中的衰减规律。
地层中的不同岩石对伽马射线的吸收能力不同，因此伽马射线在地层中的传播会受到地层岩石成分的影响。
通过测量伽马射线的衰减情况，可以推断地层的厚度、密度和岩性。
自然伽马测井在油田勘探中有着重要的应用价值。
首先，通过自然伽马测井可以获取地层的放射性元素含量，从而判断地层的含
油气性。
含油气层通常具有较高的放射性元素含量，因此可以通过自然伽马测井来识别潜在的油气层。
其次，自然伽马测井可以提供地层的密度和岩性信息，有助于评价地层的储集性能和渗透性。
最后，自然伽马测井还可以用于识别地层中的放射性矿物，对于矿产勘探具有重要意义。
总之，自然伽马测井原理是基于地层中的放射性元素的辐射特性，通过测量伽马射线的能量变化和衰减规律来推断地层的性质。
在油田勘探中，自然伽马测井具有重要的应用价值，可以帮助地质工作者更好地理解地下地层的情况，为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
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第四节伽马测井一、自然伽马测井1、岩石的自然伽马放射性岩石的自然放射性就是由岩石中的放射性同位素的种类与含量决定的。
岩石中的自然放射性核素主要就是铀(U238)、钍(Th232)、锕(Ac227)及其衰变物与钾的放射性同位素K40等,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,所以岩石具有自然放射性。
沉积岩按放射性浓度可粗略分为三类:1)放射性高的岩石:包括粘土岩、火山灰、海绿石砂岩、独居石砂岩、钾钒矿砂岩、含铀钒矿的灰岩及钾盐等。
深海相泥岩的放射性浓度常达90×10-12克镭当量/克;浅海相泥岩的放射性浓度为(20-30)×10-12克镭当量/克。
钾盐中的K４０可达60×10-12克镭当量/克2) 放射性中等的沉积岩:包括砂层、砂岩与含有少量泥质的碳酸盐岩等,其放射性浓度为(1-8)×10-12克镭当量/克。
3)放射性低的沉积岩:包括石膏、硬石膏、岩盐、纯的石灰岩、白云岩与石英砂岩等。
根据实验与统计,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与钍的放射性物质。
(3)随着钾盐与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决定于泥质含量的多少。
但必须注意:从问题的实质来瞧,岩石自然放射性的强度就是由单位质量或单位体积岩石的放射性同位素的含量决定的,当利用自然伽马测井资料求地层泥质含量时应做全面考虑。
2、自然伽马射线强度分布研究自然伽马射线在地层中与沿井轴的强度分布,就是自然伽马测井基本理论的重要组成部分。
现按几种情况分别进行讨论。
1)无限均匀放射性地层中伽马射线的强度为了便于研究,先考虑无限均匀放射性地层的原始状态,即在尚未钻井之前地层中伽马射线的强度。
设地层的密度为ρ，每克岩石含q 克放射性物质(含有放射性核素的矿物或混与物),每克放射性物质平均每秒钟发射a个伽马光子,且地层对伽马射线的吸收系数为μ（平均值),那么所示的地层中,体积元div在M点造成的伽马射线强度为(9、4、2)采用球坐标系,dv=r2sinθdrdθdφ，则上式写成:对此式进行积分,(9、4、3)式(9、4、3)表示半径为r的放射性球体在球心造成的伽马射线强度。
对无限均匀地层来说,ｒ→∞，则(9、4、4)这就就是无限均匀地层中任意点M处的伽马射线强度。
利用(9、4、3)式可研究自然伽马测井的探测范围。
设M点处99%的伽马射线强度就是由半径为R的球体造成的,则有(1-ｅ-μｒ=0、99),由此可算得μＲ＝４.６０５。
若给定μ为不同数值,可算出相应的R值。
若地层的有效吸收系数μ＝０、1厘米-1,则在此理想情况下,伽马测井的探测深度为40厘米。
再考虑到井的影响,自然伽马对地层的探测深度实际上往往不超过20厘米。
2) 无限均匀放射性地层沿井轴的伽马射线强度分布若在无限均匀放射性地层中钻了一口井,井中有套管与泥浆,且两者均不含放射性物质,(9、4、5)(9、4、6)从(9、4、5)至(9、4、6)式就是计算井轴上任意点伽马射线强度的基本公式。
在图9、4、5中,给出当μ＝０、1厘米-1与ｒ０＝15厘米时,对不同厚度的五个地层算出伽马射线相对强度沿井轴的变化曲线。
由此图可以瞧出:(1) 当上下围岩的放射性相同时曲线对称于地层中心。
(2) 对着地层中心,曲线有一极大值,且它随h增大而增大;当h≥６时,达到一常数。
它不再随h的变化而变化。
(3) 当h≥６时,由曲线的半幅点确定的视厚度hａ等于地层的真厚度h,半幅点正对着地层界面;h＜６０时,hａ＞h,相当于地层界面的点即所谓分层点移向曲线的峰部。
以上讨论只涉及到地层本身的特性与井条件,而未考虑仪器的特性,当伽马射线探测器的灵敏元件(闪烁晶体、盖革计数管或计数管组)的长度与地层厚度相比可视为点状计数管,且测井速度v=0时,才与上述计算完全符合。
3、vτ对测井曲线的影响进行放射性测井时,仪器在井中由下向上提升。
当仪器在井中移动的速度,即测井速度v 很小时,在均匀放射性地层中测得的自然伽马曲线形状,与图9、4、5中的理论曲线相似,曲线仍然对称于地层中点;而当测井速度V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与积分电路时间常数τ的乘积越大,这种影响就越显著。
vτ对记录的自然伽马测井曲线发生影响的原因,就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。
图9、4、6绘制出有vτ影响时,用点状计数管测得的自然伽马测井理论曲线,曲线上的标码为vτ值(［米／小时］［秒］)。
图9、4、6有vτ影响时的自然伽马测井曲线从图中瞧出,vτ对曲线的影响表现在以下几个方面:０的曲线与vτ＝０的曲线不重合,不同vτ值测得的曲线只有起点就是相互一致的。
这就1) vτ≠是因为积分电路开始充电时刻相同,输出电压在同一点开始上升,而后因vτ值不同,充电的快慢不一致,彼此就分开了。
2) vτ越大,曲线的幅度下降得越大。
这可从两种情况说明。
a、若τ固定,积分电路充电的速度就是固定的,v越大则通过高放射性地层所用的时间越短,(h/v)小,积分电路就来不及充电,输出电压所能达到的数值就越低。
b、如果v固定而τ改变,则通过放射性地层的时间就是固定的,而积分电路充电的速度却不同,输出电压达到一定数值所需要的时间不同,τ越大所需要充电时间越长,就越来不及使输出达到最大值,因而幅度下降得较多。
而vτ的影响综合了这两种情况。
3) 在仪器移动方向上,vτ越大,曲线拖尾越长。
因探测器离开放射性层段后,积分电路的输出电压仍按一定的规律下降。
若ｖ固定,τ大则放电时间长,在放电过程中经过的路程长。
若τ固定,放电所需时间一定,v大则在相同时间里走过的路程也长,效果与前者相同。
4) vτ越大,曲线越不对称,其极大值与上下半幅点的位置分别对地层中点及上下边界点向仪器移动方向移动了一段距离,即Δｈ中Δｈ下与Δｈ上。
这三个位移,当ｖτ不太大时可近似地认为相等,并用Δｈ表示。
而当vτ很大时,Δｈ上要比其它两个位移大得多。
5) vτ越大,曲线的半幅宽越大,由半幅宽确定的视厚度hａ大于真厚度h。
6) 随着地层厚度h减小,vτ影响增大。
在做定量解释时,可应用关系曲线,分别对vτ影响进行地层厚度、地层界面位移与曲线幅度值的校正。
进行上述校正时首先要根据实际测井时采用的vτ值与由实际测井曲线按半幅点求出的视厚度hａ,根据vτ值与h值求出地层界面的位移Δｈ,并将曲线沿仪器移动相反的方向移动Δｈ,并由曲线上异常宽度等于真厚度h的两点确定地层上下界面的深度。
4、放射性测井曲线的涨落误差进行放射性测井时,即使仪器的稳定性很好,操作又很细心,井的条件稳定,地层的放射性分布很均匀,测得的曲线也绝不可能就是光滑的(与电测井曲线比较),而就是有很多小的起伏,曲线上的读数总就是围绕着某个数值涨落。
换一种情况,如果我们将仪器固定在井中某一点对地层进行探测,这种涨落现象仍然能够清楚地观察到。
即使在实验室里,误差严格地控制所有的测量条件,使用高精度的测量仪器,每次测量的时间t都相等,有时甚至会有很大的差别。
这种性质就是微观世界的自然规律,与测量条件无关。
所以即使在最理想的条件下,放射性涨落误差或称统计误差仍就是不可避免的。
它与由仪器引起的系统误差及由操作造成的过失误差有本质的不同。
确定涨落误差的正常范围,对判断与划分地层有很重要的意义,只有正确地将由涨落引起的读数变化与由地层性质引起的变化区别开,才能对放射性测井曲线进行正确的地质解释。
放射性测井曲线上的涨落误差就是由两部分组成的:1) 地层平均计数率中包含的涨落误差;2) 在每一点的读数中包含的涨落误差。
3) 多次重复测量每点读数的正常范围通常用Δ＝σｎ_＋σ来表示每点读数在重复测量时的正常涨落范围。
对上述的地层(Ⅰ)来说,Δ＝(21、5+80)脉冲/分=1０1、5脉冲/分。
我们也可以用这一数值做为分层的标准。
此时规定同一地层的各点的读数绝大部份应落在ｎ±ＫΔ的范围内。
K为常数,一般可选在1、5-3之间。
5、井参数对测量结果的影响泥浆、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就是使自然伽马测井读数降低。
1) 泥浆的影响如井内没有泥浆,则井(空井)对自然伽马射线的吸收弱;而当有泥浆时,井内介质对伽马射线的吸收较强。
可就是,由于泥浆中含有粘土,具有一些放射性,这就抵偿了伽马射线的减弱,因此,井筒内有没有泥浆对自然伽马曲线影响不大。
当仪器从泥浆中出来时,所记录的伽马射线强度仅稍微增加一些。
泥浆密度不同,对伽马射线的吸收程度不同,密度大,则吸收强。
因此,泥浆密度对自然伽马曲线有较大的影响。
如果泥浆中不含钾盐或其它的放射性元素,则泥浆矿化度对自然伽马曲线影响不大。
对已下套管的井来说,泥浆柱的直径就是一常数;但对未下套管的井而言,则井径扩大相当于泥浆层增厚。
若泥浆没有放射性,则井径加大,读数升高。
井径变化不大,对读数影响不大。
如果井径变化很大,则对读数影响很大2) 套管的影响钢、铁对伽马射线的吸收系数平均为,而泥浆与岩石对伽马射线的吸收系数平均为０、1 ～0、2。
因此,当仪器从没有套管的井段进入有套管的井段,或从有套管的井段进入多层套管的井段,伽马射线强度减弱,曲线异常幅度减小。
一般在有一层套管时所测到的读数就是没有套管时所测读数的75%。
当套管层数增加时,所得曲线幅度更低。
如果套管多于三层,曲线的异常就很不明显了。
3) 水泥环的影响如果水泥环中不含放射性元素,则水泥环的存在将使读数降低。
水泥环越厚,读数降低越多。
6、自然伽马测井仪器的刻度单位时间里仪器的计数(计数率)与测量对象与测量环境有关,而且与仪器本身的性能,特别就是与探测器的计数效率有关。
若某一地层就是均匀的,且单位质量的岩石由放射性核发射那么用的伽马光子数为A,在观察点(即探测器灵敏元件所在的位置)的伽马射线强度为Ｊγ，不同的仪器测量的计数率就是不同的,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为(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能相差几十倍。
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,线路特点与外壳吸收条件不同,计数率也会有相当大的差别,这就给资料对比与定量解释造成困难。
克服这一困难的办法就就是对仪器进行标准化或刻度。