放射性测井

4、其它
1)地层对比
J与岩石孔隙中的流体(油或水)的性质无关； J与地层水、泥浆的矿化度无关； J曲线的标准层容易获得。 2)沉积环境分析
J 、SP、ρs与岩层的粒度、分选性、泥质含量密切相 关，而这几个量与沉积环境密切相关，所以可以利用 Jr 、 SP、ρs进行沉积环境分析。
九、自然伽马能谱测井
定义
N高－N 低 API 200
N高为高放射性混凝土中的读 数；N低为低放射性混凝土中的读 数； API是美国石油学会的缩写； America Petroleum Institute
低放射性物质 混凝土
自然伽马测井的应用
1、划分岩性
1）砂泥岩剖面
粗砂岩 中砂岩 细砂岩 泥岩
Jr SP幅度 Ra Vsh
bcd 段：探测器上移过界面，直到探测器中点离 界面的距离为R。
1) 随探测器上移，探测器探测范围内的高放 射性物质逐渐增大，使曲线上升，直到探测器中 点离界面的距离为R时为止。 2) 探测器中点位于界面时，探测范围内的高 低放射性物质各占一半，所以为曲线的半幅值点。
efg段：分析方法同bcd段。 gh段: 分析方法同gh段。 注：薄层用2/3幅值分层 。
J r J rmin Vsh max J r J rmin
式中Jr, Jrmax,Jrmin分布为研究地层、纯泥岩、纯砂岩的自然伽马测井强度同 样要进行非线性校正:
2 1 V C 2 1
' sh VshC
3 、划分煤层
C ＝ 3.7 新地层
C ＝ 2.0 老地层
1)煤中的有机质与无机质都不含放射性物质，所以Jr低 。 2)煤的Jr与煤的灰分含量有关。
通过伽马能谱测井，可以获得5条参数曲线： （1）以百分比表示的钾含量曲线（K%）。 （2）以浓度表示的铀含量曲线（Ｕppm）及钍含量曲线（Th ppm）。 （3）合成的自然伽马曲线 (总计数率曲线GRSL) (API)。 （4）无铀自然伽马曲线（KTh）(API)。
2、应用 1）确定泥质含量
Th Thmin Vsh Thmax Thmin
3)沉积物的颜色由浅→深,其放射性强度由小→大。
4)随钾含量的增大，放射性强度增大。
3、变质岩的放射性 正变质岩：由火成岩变质而来 副变质岩：由沉积岩变质而来 变质岩的放射性取决于变质岩的源岩 例如某井： 正片麻岩 自然r 副片麻岩 角闪岩 榴辉岩 蛇纹岩 大 小
（二云二长片麻岩、 花岗质片麻岩）
4) 由于脉冲信号中混合一些干扰 信号，需经过鉴别器进行鉴别， 排除干扰。
5)将一些畸变的脉冲信号送入整形器进行整形。 6)规一后的波形送入计数率计电路，此电路把脉冲信号变换成与单位时间内脉冲 数成正比的电位差，记录仪将该电位差连续地记录下来，最后得到自然伽马测井 曲线。
五、自然伽马测井曲线分析 探测半径： 对于煤、金属钻孔：d<=20cm R=25－45cm 对于油田钻孔: d<=30cm R=30－50cm ab段：探测器远离界面上移，直到探测器中 点离界面的距离为R，探测器的探测范围内 是低放射性物质。
表 明 长 石 对 自 然 伽 马 测 井 有 影 响
自然伽马测井 显示在低于泥岩层 下边界的 12836ft处 有一个较纯的砂岩。 然而，从 K 的记录 道看到，页岩层高 浓度的钾在 12836ft 下面继续保持了几 英尺。经后来的岩 心分析发现：过量 的钾是由于长石存 在的结果，因为长 石影响密度测井解 释中所用颗粒密度 的选择。
铀
K40 钾
Co60 钴 Cs137 铯
1.5×109年
5.27年 30年
二、天然放射性的衰变性质
1、天然放射性的来历
1）成系的 (重元素:原子序数>81)
铀系
钍系 锕系
92U
238
237
82Pb
206 (铅)
206 (铅)
90Th
82Pb 82Pb
235 92Ac
206 (铅)
i)此三系通过、衰变，最后达到稳定的铅的同位素82Pb206 (铅) ii)在，衰变的过程中，放出、粒子，伴随放出射线。 2） 不成系的 (中等元素:原子序数 30<=Z<=81)
二个正电荷 4－10MeV 空气中 2.6-11.5cm 岩石中 10－3 cm 不能
三、天然放射性 1、火成岩的放射性 几点规律：1) 火成岩所含放射性零散而不均匀 2) 酸性 SiO2的含量 颜色 中性 大 浅 基性 超基性 → → → 小 深 小
放射性元素含量 大
3)火成岩放射性元素主要是：铀(U) 镭(Ra) 钍(Th) 钾(K)
3)半衰期
以最先参与衰变的原子核数No为基数，衰变成No/2时作用的时间T。
即当N=No/2时所需的时间
No/2=Noe-T 得到T＝ln2/=0.693/
各种物质的衰变系数不同，所以半衰期不同，地质上可利用半衰期很长 的元素来确定地层的地质年代。如： 元素名称
92U 238
半衰期 4.5×109年
主要是钾
19K 40
39 40 41 19K 19K 19K
是不稳定的元素,它随时都会可能放出射线
2、天然放射性的衰Байду номын сангаас性质
1)天然放射性衰变分为： 衰变、衰变和 衰变。 衰变：放出射线的衰变。通式为： ZXA → Z-2YA-4+(二个正电荷) 例如： 衰变 92U238 → 90Th234+ 衰变：放出射线的衰变。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，伴随放出射线。
高硼润土、凝灰岩
砂岩
（引自 SPE Petroleum Production Handbook）
一个富含铀的地层，若采用 简单伽马分析就可能错误地 解释为泥岩层段。但测量到 铀含量的突然增加，这和附 近深度处单一泥岩特征不同。 岩心分析表明，该层富含有 机质，这和铀经常为有机合 成物所吸收相符合。 测井曲线表明铀U异常 所造成的结果 若未被探测出， 将影响整个层段粘土含量的 确定
2、沉积岩的放射性
几点规律：
1)沉积岩本身不含有放射性元素，其放射性元素来自火成岩。我们知道 机械和化学力的综合侵蚀作用以及搬运产生了沉积岩，由于搬运和沉积的环 境不同，使各种沉积岩的放射性元素的含量产生了差异 。 2)沉积岩的放射性强度取决于泥质含量(粘土含量) 原因： a.粘土颗粒细，具有较大的比面(在沉积的过程中具有吸附放射性元素的 能力大) 比面的含义是每颗粒的表面积之和。 b.粘土颗粒细，沉积的时间长(有充分的时间与放射性元素接触)。 c.粘土沉积物中含有钾K矿物（如水云母，正长石等)。
Vsh GRSL GRSLmin GRSLmax GRSLmin
K K min Vsh K max K min
Kth Kthmin Vsh Kthmax Kthmin
2）划分岩性
矿物名称 花岗岩 花岗闪长岩 闪长岩 辉长岩 辉岩 纯橄榄岩 橄榄岩 流纹岩 玄武岩 粘土 泥岩 硅质粘土岩 油质泥岩 粉砂 砂岩 石灰岩
2)、和 射线比较
射线种类 产生原因 射线 衰变放出 射线 衰变放出 射线 、衰变伴随放出
实物
带电性 能量 穿透能力 测井能否利用
氦2He4原子核流
2He 4带有二个质子
频率很高的电磁波 高速运动的电子流 波长3*10-11－10-9cm 波速近似于光速 每个粒子带有 一个负电荷 1 MeV 空气中 几十cm 岩石中 几cm 不能 不带电 0.05－5MeV 空气中 几百cm 岩石中 几十cm 能
（黑云斜长片麻岩、 角闪片麻岩）
四、自然伽马测井原理
1) 射线探测器探测到地层的 射 线，并将射线变换成电脉冲信号 ( 每一道 射线变换成一个电脉冲 信号)。
2) 此脉冲信号送入井下的放大器 进行放大。
3)井下放大器放大的脉冲信号送 入地面的放大器进行放大（其 原因时脉冲信号通过电缆之后 会有些衰减)。
例如
88Ra 226
→ 86Ra212+(粒子)
衰变
镭
氡(也是种放射性元素)
(注：原子核的表示方法 ZXA X元素符号，Z为质子数，A为质量数A=N+Z)
2)衰变规律 对含有一大堆原子的放射性物质来说，其中某一个原子何时放射衰变完全 是偶然的，无法预计的，但是对许多原子的整体来说，某一时刻平均有多少原子 发生衰变是符合统计规律的。 这一规律是：某一时刻的衰变率 dN/dt (单位时间衰变的原子核数) 二者成正比 当时存在的原子核数 N 即 dN/dt=－N 为衰变系数(比例系数)，负号表示原子核数随时间的增长而减小。 积分得到：N=Noe-t No为最先参入衰变的原子核数(t=0时，N=No) N为衰变之中 t时刻存在的原子核数
主要火成岩和沉积岩的Th、U、K
U(ppm) 4…7 2.1 1.8 0.6 0.03 0.01 0.02 2…7 0.53 2.1 3.7 4.0 <500 1.2…4.3 0.5 2.0 Th(ppm) 15…40 8.3 6.0 1.8 0.08 0.01 0.05 9…25 1.96 11 12.0 11.5 1…30 1.49.3 1.7 1.5 K（％） 3.4…4.0 2.3 1.8 0.7 0.15 0.02 0.2 5.7 0.61 2.5 2.7 2.7 <4.0 1.3…2.1 1.1 <0.4 2.17…7 3.4 0.75 Th/U 3.5…5.6 4.0 3.3 3.0 2.7 1.0 2.5 4.5…12.5 3.7 5.24 5.24 2.88
放射性测井 (radioactivity logging)
引入：放射性测井是近代物理成果在测井工作中的应用。放射性测 井方法较之其它测井方法的优点是适用的范围广，它可以在套管井中进 行测量，可以在空井和油基泥浆井中进行测量。