核测井
合集下载
相关主题
- 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)。
目前，伽马射线类测井方法可以划分为三亚类： (1)通过测量放射性元素自然衰变产生的伽马射线强度，研 究地层物理性质的一类测井方法，如GR、NGS、RTS。
(2)通过测量伽马射线与地层相互作用后诱发产生的伽马射 线的强度来研究地层物理性质的一类测井方法，如FDL、FDC、 （LDL）。
(3)通过测量中子射线与地层相互作用后诱发产生的伽马射 线的强度来研究地层物理性质的一类测井方法，如NG、CNL。
射性强度，而且能对接收到的伽马射线进行频谱分
析，定量获得地层岩石中铀、钍、钾的含量，能更
好地指导油气田的开发。
自然伽马测井原理
自然伽马测井过程中: 石 油 工 程 测 井
来自地下岩层的自然伽马射线由岩层穿过钻井 液、仪器外壳进入伽马射线探测器。 探测器将射线转换为脉冲信号并放大后通过 电缆送至地面仪器记录。 地面仪器对信号进行再次放大并剔除干扰信号 后，再将脉冲信号转换成连续电流，该电流与射线 强度成正比。
沉积岩类自然伽马测井读数范围
石 油 工 程 测 井
自然伽马测井的影响因素
自然伽马测井在测井过程中会受到很多 因素的影响： 石 油 工 程 测 井
钻井液 地层厚度 井参数 测井速度等
此外，放射性涨落对自然伽马测井响应 也有较大影响。
放射性涨落现象: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， 对放射性射线的强度进行重复多次测量，每 次记录的数值不同。
与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关 与地层水和泥浆矿化度无关 在GR曲线上容易找到标准层
用GR曲线进行地层对比
多井剖面对比图
自然伽马能谱测井
1地层的放射性元素 石 油 工 程 测 井
地面仪器的核心是 多通道分析器，进 行剥谱(P69)分析
特征谱:
40K——1.46Mev 232Th——2.62Mev
主讲教师：吴
丰
单 位 ：资源与环境学院
二零一二年十二月
一、地层的地球物理特性
7个→核特性/放射性
二、阿尔奇公式
适用条件→纯岩石
三、岩石体积物理模型
三.核测井
核测井（放射性测井）： 石 油 工 程 测 井
根据岩石及其孔隙流体的核物理性质， 研究钻井地质剖面，勘探石油、天然气、煤 以及铀等有用矿藏的地球物理方法。
1自然伽马与自然伽马能谱测井
自然伽马测井(Natural Gamma Ray Log —
GR)是放射性测井中最早应用的一种测井方法，
石 油 工 程 测 井
测量地层岩石总的自然放射性强度。 自然伽马能谱测井(Natural Gamma Ray Spectrum log —NGS)则不仅能够测量地层总的放
由于各个窗的记数率并不仅反映对应元素的含 量，因此还需要剥谱（对能量窗均综合考虑三 种元素的贡献，即得到一组方程：
W1=A1Th+B1U+C1K+1 W2=A2Th+B2U+C2K+2 W3=A3Th+B3U+C3K+3 W4=A4Th+B4U+C4K+4 W5=A5Th+B5U+C5K+5
同一放射性元素在相同的时间间隔内，衰变 次数不完全相同，总是围绕一平均值上下起伏。
统计涨落是由核衰变 本身的特性所决定的，与 环境和人的因素无关。
放射性涨落是自然现象，由于放射性涨落的 存在，自然伽马测井曲线即使在厚地层也会出现 如图3－5所示的随机振荡现象，因此，对GR曲 线读值应读其平均值。
GR曲线的解释应用
岩浆岩（火成岩） >变质岩> 沉积岩
沉积岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其 他岩石本身基本上不含放射性，但在形成过 程中会多少地吸附些放射性元素。
最低：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩，煤，沥青 较低：砂岩、灰岩、白云岩 较高：泥岩、泥灰岩、钙质岩、泥质砂岩等
高 ：钾岩、深水泥岩、页岩 最高：放射性虫软泥、火山灰
石 油 工 程 测 井 （2）TH/U<7 海相沉积、灰色、绿色页岩 （3） TH/U<2 海相黑色页岩、磷酸盐岩
6、确定粘土矿物类型
石 油 工 程 测 井
（各种粘土矿物由于各自的地质成因 及地球化学性质的不同，铀（U）、钍(Th) 、钾(K)的含量也各不相同。一般来讲，在 绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而 铀的含量相对较低。因此，根据钍 、钾含 量的比值，可以大致确定粘土矿物的类型。
当下井仪器在井内连续移动时，地面仪器就可 以连续记录出一条反映井剖面上岩层自然伽马强度 的曲线，这就是自然伽马(GR)测井曲线。
GR测量的是岩层的自然放射性强度 （不用任何放射性源） （一）：岩石的自然放射性
岩石中主要的放射性元素： 238 232 40 U Th K 92 90 19
岩石的自然放射性强度主要取决于其三者 的比例，其含量与岩性、形成过程中的物理化 学条件有关，因此，岩性不同，GR不同。 放射性的强度：
特点：SGR高、铀或者钾含量高 原因岩层中含有放射性矿物、云母、长石 石 4 、鉴别泥岩储集层 油 工 富含有机物的高放射性黑色页结，在 程 局部地段有裂缝、燧石、粉砂或灰岩夹层 测 ，可能成为产油层。 井
曲线特点
K、TU含量低，而铀含量高
5、用TH/U比值研究沉积环境
（1）TH/U>7 陆相沉积、Fra bibliotek化环境、风化层
238U——1.76Mev
和自然伽马测井相同， 自然伽马能谱测井也受 到放射性涨落的影响。
NGS的测井原理
核心部分是：多道分析器。能够测量分析伽 马射线的能谱将能谱分为五个能级窗两个低 能窗、三个高能窗
石 油 工 程 测 井
W1:0.15-0.5 Mev W2:0.5-1.1Mev
低能窗
W3:1.32-1.575Mev （钾窗） W4:1.65-2.39Mev （铀窗） 高能窗 W5:2.475-2.765Mev（钍窗）
核测井的适用条件： 一般的泥浆井、油基泥浆井、高矿化度泥 浆井、空气钻井（裸眼井、套管井） 核测井的优点： 它是唯一能够确定岩石及其孔隙流体化学 元素的含量的测井方法 核测井的缺点：
成本高，测速低，需要有一定的保护措施 ，否则会对人体有伤害。
分类：伽马类测井、中子类测井以及核磁类测井 放射性测井
通常情况下，沉积岩自然放射性强度有以下规律：
地层的GR主要取决于泥质含量——VSH 随着泥质含量的增多，强度增大； 随着有机质的增多强度增大； 随着钾盐和其他放射性矿物的增多强度增大
在油气田开发中常见的沉积岩类，如果骨架不含放射性 元素，那么自然伽马放射性强度高低就主要取决于其中泥质
的含量。
用自然伽马判断泥质含量高低层段
给定岩性剖面，请定性的画出GR曲线（5分钟） GR
泥岩 灰岩 泥岩 白云岩 石膏
回 忆 的岩 大石 小的 关 系
GR
GR曲线的解释应用
2、确定地层的泥质含量 (P148) 石 油 工 程 测 井
不含放射性矿物的地层，GR主要取决于地层的泥 质含量 当泥质含量低时： 当泥质含量高时：
Vsh
GR GRmin
GRmax GRmin
I sh
gcur=2(老地层） gcur=3.7(新地层）
GR GRmin GRmax GRmin
2 gcur Ish 1 2 gcur 1
Vsh
GR曲线的解释应用
3、进行地层对比 石 油 工 程 测 井 用GR曲线进行对比的优点：
X X min X max X min
X=Th、k
含钾的岩石（云母、长石） 不能用该公式计算泥质含量
2、研究生油层 研究发现：岩石中的有机物对铀的富集 起着重要作用。 有机碳含量与U/K存在线性关系
U、U/K越高，生油能力越强
石 油 工 程 测 井
U U/K
、 计 数 率 比
有机碳含量
3、寻找放射性异常储集层
式中：Wi为第i个能量窗的计数率 Ai、Bi、Ci用刻度井得到的第i能量窗的刻度系数 ：统计因子 Th、U、K：表示钍、铀、钾的含量
输出的测井曲线：
CGR THOR
URAN
SGR POTA
NGS曲线应用 1：确定泥质含量 石 油 工 程 测 井
研究发现：泥质含量与钍和钾的含量成线性关系
(Vsh ) x
1、划分岩层 石 油 工 利用自然伽马测井曲线 程 划分岩性，则主要依据不同 测 岩层泥质含量不同进行。 井
GR
利用GR曲线划分岩性的一般原则：
在砂泥岩剖面，纯砂岩的GR曲线显示为 最低值；泥页岩显示为最高值；粉砂岩、泥质 砂岩介于两者之间，随着其中泥质含量增高， 其自然伽马读数也增高。 在碳酸盐岩剖面，泥页岩的自然伽马读数 也最高；石灰岩、白云岩读数最低；泥质灰岩 、泥质白云岩介于两者之间，且随泥质含量的 增加而增高。
(2)通过测量伽马射线与地层相互作用后诱发产生的伽马射 线的强度来研究地层物理性质的一类测井方法，如FDL、FDC、 （LDL）。
(3)通过测量中子射线与地层相互作用后诱发产生的伽马射 线的强度来研究地层物理性质的一类测井方法，如NG、CNL。
射性强度，而且能对接收到的伽马射线进行频谱分
析，定量获得地层岩石中铀、钍、钾的含量，能更
好地指导油气田的开发。
自然伽马测井原理
自然伽马测井过程中: 石 油 工 程 测 井
来自地下岩层的自然伽马射线由岩层穿过钻井 液、仪器外壳进入伽马射线探测器。 探测器将射线转换为脉冲信号并放大后通过 电缆送至地面仪器记录。 地面仪器对信号进行再次放大并剔除干扰信号 后，再将脉冲信号转换成连续电流，该电流与射线 强度成正比。
沉积岩类自然伽马测井读数范围
石 油 工 程 测 井
自然伽马测井的影响因素
自然伽马测井在测井过程中会受到很多 因素的影响： 石 油 工 程 测 井
钻井液 地层厚度 井参数 测井速度等
此外，放射性涨落对自然伽马测井响应 也有较大影响。
放射性涨落现象: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， 对放射性射线的强度进行重复多次测量，每 次记录的数值不同。
与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关 与地层水和泥浆矿化度无关 在GR曲线上容易找到标准层
用GR曲线进行地层对比
多井剖面对比图
自然伽马能谱测井
1地层的放射性元素 石 油 工 程 测 井
地面仪器的核心是 多通道分析器，进 行剥谱(P69)分析
特征谱:
40K——1.46Mev 232Th——2.62Mev
主讲教师：吴
丰
单 位 ：资源与环境学院
二零一二年十二月
一、地层的地球物理特性
7个→核特性/放射性
二、阿尔奇公式
适用条件→纯岩石
三、岩石体积物理模型
三.核测井
核测井（放射性测井）： 石 油 工 程 测 井
根据岩石及其孔隙流体的核物理性质， 研究钻井地质剖面，勘探石油、天然气、煤 以及铀等有用矿藏的地球物理方法。
1自然伽马与自然伽马能谱测井
自然伽马测井(Natural Gamma Ray Log —
GR)是放射性测井中最早应用的一种测井方法，
石 油 工 程 测 井
测量地层岩石总的自然放射性强度。 自然伽马能谱测井(Natural Gamma Ray Spectrum log —NGS)则不仅能够测量地层总的放
由于各个窗的记数率并不仅反映对应元素的含 量，因此还需要剥谱（对能量窗均综合考虑三 种元素的贡献，即得到一组方程：
W1=A1Th+B1U+C1K+1 W2=A2Th+B2U+C2K+2 W3=A3Th+B3U+C3K+3 W4=A4Th+B4U+C4K+4 W5=A5Th+B5U+C5K+5
同一放射性元素在相同的时间间隔内，衰变 次数不完全相同，总是围绕一平均值上下起伏。
统计涨落是由核衰变 本身的特性所决定的，与 环境和人的因素无关。
放射性涨落是自然现象，由于放射性涨落的 存在，自然伽马测井曲线即使在厚地层也会出现 如图3－5所示的随机振荡现象，因此，对GR曲 线读值应读其平均值。
GR曲线的解释应用
岩浆岩（火成岩） >变质岩> 沉积岩
沉积岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其 他岩石本身基本上不含放射性，但在形成过 程中会多少地吸附些放射性元素。
最低：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩，煤，沥青 较低：砂岩、灰岩、白云岩 较高：泥岩、泥灰岩、钙质岩、泥质砂岩等
高 ：钾岩、深水泥岩、页岩 最高：放射性虫软泥、火山灰
石 油 工 程 测 井 （2）TH/U<7 海相沉积、灰色、绿色页岩 （3） TH/U<2 海相黑色页岩、磷酸盐岩
6、确定粘土矿物类型
石 油 工 程 测 井
（各种粘土矿物由于各自的地质成因 及地球化学性质的不同，铀（U）、钍(Th) 、钾(K)的含量也各不相同。一般来讲，在 绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而 铀的含量相对较低。因此，根据钍 、钾含 量的比值，可以大致确定粘土矿物的类型。
当下井仪器在井内连续移动时，地面仪器就可 以连续记录出一条反映井剖面上岩层自然伽马强度 的曲线，这就是自然伽马(GR)测井曲线。
GR测量的是岩层的自然放射性强度 （不用任何放射性源） （一）：岩石的自然放射性
岩石中主要的放射性元素： 238 232 40 U Th K 92 90 19
岩石的自然放射性强度主要取决于其三者 的比例，其含量与岩性、形成过程中的物理化 学条件有关，因此，岩性不同，GR不同。 放射性的强度：
特点：SGR高、铀或者钾含量高 原因岩层中含有放射性矿物、云母、长石 石 4 、鉴别泥岩储集层 油 工 富含有机物的高放射性黑色页结，在 程 局部地段有裂缝、燧石、粉砂或灰岩夹层 测 ，可能成为产油层。 井
曲线特点
K、TU含量低，而铀含量高
5、用TH/U比值研究沉积环境
（1）TH/U>7 陆相沉积、Fra bibliotek化环境、风化层
238U——1.76Mev
和自然伽马测井相同， 自然伽马能谱测井也受 到放射性涨落的影响。
NGS的测井原理
核心部分是：多道分析器。能够测量分析伽 马射线的能谱将能谱分为五个能级窗两个低 能窗、三个高能窗
石 油 工 程 测 井
W1:0.15-0.5 Mev W2:0.5-1.1Mev
低能窗
W3:1.32-1.575Mev （钾窗） W4:1.65-2.39Mev （铀窗） 高能窗 W5:2.475-2.765Mev（钍窗）
核测井的适用条件： 一般的泥浆井、油基泥浆井、高矿化度泥 浆井、空气钻井（裸眼井、套管井） 核测井的优点： 它是唯一能够确定岩石及其孔隙流体化学 元素的含量的测井方法 核测井的缺点：
成本高，测速低，需要有一定的保护措施 ，否则会对人体有伤害。
分类：伽马类测井、中子类测井以及核磁类测井 放射性测井
通常情况下，沉积岩自然放射性强度有以下规律：
地层的GR主要取决于泥质含量——VSH 随着泥质含量的增多，强度增大； 随着有机质的增多强度增大； 随着钾盐和其他放射性矿物的增多强度增大
在油气田开发中常见的沉积岩类，如果骨架不含放射性 元素，那么自然伽马放射性强度高低就主要取决于其中泥质
的含量。
用自然伽马判断泥质含量高低层段
给定岩性剖面，请定性的画出GR曲线（5分钟） GR
泥岩 灰岩 泥岩 白云岩 石膏
回 忆 的岩 大石 小的 关 系
GR
GR曲线的解释应用
2、确定地层的泥质含量 (P148) 石 油 工 程 测 井
不含放射性矿物的地层，GR主要取决于地层的泥 质含量 当泥质含量低时： 当泥质含量高时：
Vsh
GR GRmin
GRmax GRmin
I sh
gcur=2(老地层） gcur=3.7(新地层）
GR GRmin GRmax GRmin
2 gcur Ish 1 2 gcur 1
Vsh
GR曲线的解释应用
3、进行地层对比 石 油 工 程 测 井 用GR曲线进行对比的优点：
X X min X max X min
X=Th、k
含钾的岩石（云母、长石） 不能用该公式计算泥质含量
2、研究生油层 研究发现：岩石中的有机物对铀的富集 起着重要作用。 有机碳含量与U/K存在线性关系
U、U/K越高，生油能力越强
石 油 工 程 测 井
U U/K
、 计 数 率 比
有机碳含量
3、寻找放射性异常储集层
式中：Wi为第i个能量窗的计数率 Ai、Bi、Ci用刻度井得到的第i能量窗的刻度系数 ：统计因子 Th、U、K：表示钍、铀、钾的含量
输出的测井曲线：
CGR THOR
URAN
SGR POTA
NGS曲线应用 1：确定泥质含量 石 油 工 程 测 井
研究发现：泥质含量与钍和钾的含量成线性关系
(Vsh ) x
1、划分岩层 石 油 工 利用自然伽马测井曲线 程 划分岩性，则主要依据不同 测 岩层泥质含量不同进行。 井
GR
利用GR曲线划分岩性的一般原则：
在砂泥岩剖面，纯砂岩的GR曲线显示为 最低值；泥页岩显示为最高值；粉砂岩、泥质 砂岩介于两者之间，随着其中泥质含量增高， 其自然伽马读数也增高。 在碳酸盐岩剖面，泥页岩的自然伽马读数 也最高；石灰岩、白云岩读数最低；泥质灰岩 、泥质白云岩介于两者之间，且随泥质含量的 增加而增高。