自然伽马测井
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。
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1. 引言1.1 煤田测井的背景意义1. 煤田测井可以帮助识别煤层的地质构造和储层特征，为煤炭资源的评价和利用提供重要的地质信息。
通过测井可以获取到煤层的厚度、密度、孔隙度等参数，从而帮助分析煤层的储层性质和储量分布情况。
2. 煤田测井可以为煤矿安全生产提供技术支持。
通过测井可以获取到地下矿层的地质情况和岩层结构，有助于预防矿压、冒顶等矿井事故的发生，提高矿工的安全生产。
3. 煤田测井可以指导矿井的合理开采。
通过测井可以获取到地下煤层的厚度、倾角、断裂带等信息，有助于确定采煤方向和方法，提高矿井的开采效率和经济效益。
煤田测井在煤炭资源勘探和开采中具有重要的意义，可以为煤田的综合利用和可持续发展提供技术支持和保障。
1.2 自然伽马测井技术介绍自然伽马测井是一种通过测量地层中天然放射性元素的放射性强度来判断地层性质和构造的方法。
其原理是通过测量地层中岩石的γ射线强度，可以确定地层的密度和含气量，从而帮助地质工作者更准确地判断地层的性质和分布。
自然伽马测井通常在钻井过程中进行，通过向井下送入探测器，测量地层中的γ射线强度并将数据传输至地面进行分析。
自然伽马测井技术的优势在于其非接触、快速、准确的特点。
与传统的物理测井方法相比，自然伽马测井具有成本低、效率高的优势，可以为地质勘探和矿产资源评价提供更多的数据支持。
自然伽马测井技术已经在煤田勘探中得到广泛应用，成为煤田测井中不可或缺的一项技术。
随着科技的发展，自然伽马测井技术也在不断更新和完善，提高了测井数据的质量和分析的准确性。
在煤田勘探和煤炭地质研究中，自然伽马测井技术的应用将会更加广泛，为煤田开发和资源评价提供更加可靠的数据支持。
2. 正文2.1 自然伽马曲线在煤田测井中的应用自然伽马曲线是煤田测井中常用的一种测井曲线，它通过测量地层中的放射性元素的γ射线强度来刻画地层性质的变化和孔隙度信息。
在煤田测井中，自然伽马曲线的应用主要体现在以下几个方面：自然伽马曲线可以用来识别和划分地层。
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。
医学专题放射性测井之自然伽马测井
放射性：不稳定核素原子核自发地释放、β、 等射线
1
3） 核衰变 核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子，并蜕变成另外某种原子核， 同时放出伽马射线。
核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，其值越大衰变越快。
一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。
例如
88Ra226 → 86Rn212+(粒子)
关，而这几个量与沉积环境密切相关，所以可以利用J、
SP、Ra进行沉积环境分析。
29
地层对比 30
宁东2-5井
0 SP 100 0 GR 250
延
2 LL8 200
5录井 2 ILD 200
2050延 6
延 2100 7
延 8
2150
延 9
延 10
宁东8井
-190 SP -120 10 GR 300
14
GR(API) SN S
N
S N
SN S
砂泥岩剖面GR曲线
15
二、自然伽马测井曲线分析
探测半径：
煤、金属矿钻孔直径：d ≤ 20cm
探测半径： R=25－45cm
油气田钻孔直径:
d ≤ 30cm 探测半径： R=30－50cm
ab段：探测器远离界面，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。
Vsh
2cSH 1 2c 1
C ＝ 3.7 新地层 C ＝ 2.0 老地层
应用条件： （1）不同地层中粘土矿物放射性是相同的
（2）除了粘土矿物之外，不含有其他放射性矿物
26
200
160
GRmax
120
Shale line Vsh=100%
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。
第7章 自然伽马测井
2 沉积岩的自然放射性
自然界的岩石和矿石均不同程度的具有一定的放射性，它们几乎全 部是由放射性元素铀、钍、锕以及放射性同位素钾19K40在其中存在并 进行衰变的结果。铀、钍、锕这三个放射性系列，分别由半衰期较长 的铀的一种同位素92U238、钍元素90Th232和铀的另一种同位素92U235 开始进行衰变，产生一系列新的放射性同位素，并继续衰变向着稳定 元素过渡。
3 伽马射线的探测
目前使用较为普遍的伽马射线探测器主要是闪烁计数器， 图1是闪烁计数器的简单结构。它主要由NaI萤光晶体和光电 倍增管组成。
其工作原理是，伽马射线射到萤光体(如碘化钠晶体)上， 从其原子中打出电子，并在该电子的激发下发出闪光。光电 倍增管将闪光转变为电脉冲，电脉冲的数量与进入萤光体的 伽马射线成正比，这就是闪烁计数器的基本工作原理。
1.2 自 然 伽 马 测 井
自然伽马测井可以解决以下问题： ➢根据天然放射性强弱，判别岩性和划分井地层剖面。 ➢在一个含油气区或单独构造上，各井剖面进行对比。 ➢估计岩石中泥质含量，从而判断岩层的储集性能，特别是在泥浆矿化度 较高地区，碳酸盐岩剖面中，自然电位无法清楚划分渗透性岩层，自然伽 马可以解决。 自然伽马测井的优缺点： 优点：（1）裸眼井和套管井中均可以进行
沉积岩的自然放射性，大体可分为高、中、低三种类型。
➢①高自然放射性的岩石：包括泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、 深海沉积的泥岩，以及钾盐层等，其自然伽马测井读数约 100API以上。特别是深海泥岩和钾盐层，自然伽马测井读数 在所述沉积岩中是最高的。
➢②中等自然放射性的岩石，包括砂岩、石灰岩和白云岩。其 自然伽马测井读数介于50—100API之间。
J N0et
显然
J J0et
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。
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。
第7章自然伽马测井
（4）测速v和仪器积分常数τ对曲线影响
四、地质应用
1．划分岩性，确定渗透层
主要是根据地层中泥质含量的变化引起 自然伽马曲线幅度变化来区分不同的岩性， 右图是自然伽马测井曲线对不同地层响应：
需要注意的是：对某一地区来说，应该根据岩心 分析结果与自然伽马曲线进行对比分析，找出地区性 的规律，再应用于自然伽马曲线的解释。
2．进行地层对比，优点： （1）与岩石流体性质无关（油、水、地层矿化度等） （2）与泥浆性质无关（盐、水泥浆） （3）易找到标准层。
在油气水边界地带进行地层对比，因为岩石中含流体性质 变化大，使R、SP曲线形状变化不益于进行对比。另外 膏盐地区尤为重要。
β射线：高速中子流，射程小，电离程度中等。
γ射线：频率高的电磁波或光子流，不带电，能量高，穿透力强。
5．伽马射线与物质作用
自然伽马射线→穿过物质与原子相互作用，将发生不同形式的作用， 其中主要形式为：光电效应、 康普顿一吴有训效应、 形成电子 对
（1）光电效应：当伽马射线能量较低（低于0.25Mev）时，它与组 成物质元素原子中的电子相碰撞之后，把能量全部转交电子，使 电子获得能量后脱离其电子壳层而飞出，同时伽马射线被吸收而 消失。这一过程称为光电效应，被释放出来的电子叫光电子。产 生光电效应的几率，与入射伽马射线能量和组成物质原子序数有 关
（3）电子对的形成 能量高于1.02Mev伽马射线与物质作用时，在原子核力场作用下，
可转变成正、负电子对，即一个正电子和一个负电子。伽马射线 在形成电子对后，本身被吸收。 （4）伽马射线的吸收 伽马射线能量衰减，强度减小过程称为伽马射线被吸收。 （5）电子密度与体积密度 产生康普顿一吴有训效应几率与单位体积中电子数（电子密度）有 关，电子密度ρe
第4章-自然伽马测井讲解
仪器与自然伽马测井仪基本相同， 使用NaI闪烁计数器，将入射的伽 马射线能量的大小以脉冲幅度大 小输出。地面仪器部分不同
该仪器的核心是多道脉冲幅度分 析器，该分析器将能谱分为5个能 量窗口，各窗的能量范围是：
用剥谱器对复杂谱进行解析
W1：0.15～0.5MeV W2：0.5～1.1MeV
自然伽马能谱测井测量原理
砂
岩
锯齿状
泥 岩
实测自然伽马测井曲线特征 7
（1）测井测量的每一点计数率的涨落误差σ1
n
如能根据多次测量确定平均值，则每次的测量读数 与平均值的误差就是σ1。采用积分线路的自然伽马 测井仪，其输出结果是在输出时刻前2τ时间内的平 均值，则曲线上任何一点的相对标准误差为：
相对误差： 1
1 2n
穿过某油田的
剖面确定第1、
2类砂岩的分布
12
砂泥岩剖面：低GR的为砂岩储集层，在厚层状态下可以用半幅点分层
碳酸盐岩剖面：低GR说明含泥质少的纯岩石，结合高孔隙度、低电阻率可划分 出储集层
3、确定泥质含量
1)、地质基础（计算条件）：地层除粘土矿物外，不含其它放射性矿物时
2）相对值计算法：
IGR
GR GRmin GRmax GRmin
特征谱
19 K 40
1、铀、钍和钾的谱特征
分析谱曲线，可得岩层中所含各种放射 性元素及其含量
特征值（用以识别铀、钍、钾的特征能 量）：
19 K 40－1.46MeV Th－－2.62MeV U－－1.76MeV
钍系
特征谱
铀—镭系
铀系、钍系、K40伽马能谱
16
岩石样品的 伽马仪器谱
虽然各种谱 峰值较多， 但三个特征 峰最易识别
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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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。
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
（3）放射性的涨落误差： (1 2 )
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
（2σ2）
7
物理意义：同一地层各点的读数n落在n 的
几率为68.3%。如果分层正确，那么该层内就
应有70%左右的读数不超出 n ，如果曲线幅
实际测井情况（有v和τ参数）：
◆仪器有一定的上提速度v，使得探测器在井内每一深度的停留时间有限
◆地面仪器中将脉冲数平均转化为连续电流的计数率电路的时间常数τ有一定
的数值，且不可能太长－－记录电路的“延迟性”。
4
2、自然伽马测井曲线的影响因素
1)、测井速度v和记录仪中电路的积分时间常数τ的影响
vτ越大，曲线幅度越小，对称性越差，极值向提升方向偏移越远，即曲线的深度
1
时间常数： RC
计数电路 输入电压
整形 计数
器
率计
输入 电压
输出 电压
自然伽马测井原理
积分线路输入输出特性 2
4.2.2 自然伽马测井曲线的特点
自然伽马测井的探测半径和岩 层厚度与GR曲线的解释关系
1、理论曲线特征
1)、探测范围
岩石放射的伽马射线能到达探测器的 一个以探测器中点为球心的球体，其 半径约为30～45cm。
4.2.1 自然伽马测井的测量原理
井下仪器包括：伽马射线探测器（将接收到的伽马射线转换成电脉冲的装置）、 供给该探测器所需的高压电源，以及将探测器输出的电脉冲进行放大的放大器等。
地面仪器主要包括：将来自地下的一连串电脉冲转换成连续电流的一整套电路，
以及记录仪和电源等。
测量原理：当井下仪器在井内由下向上提升时，来自岩层的自然伽马射线穿过
4)、井的影响
薄泥岩层 厚砂层
薄砂层
井内钻井液的放射性强弱对数值有影响。井径 大，井内钻井液降低了岩层的数值。套管和管 外的水泥环有很强的吸收能力，也降低了曲线 的数值。在大井眼和套管井中，要做曲线校正。
与其它曲线的对比，将整个曲线下移一定深度（深度校正）。
5
统计
G：在放射性源强度和测量条件不 变的情况下，在相同的时间间隔内，对放射 性射线的强度进行反复测量，每次记录的数
值不相同，但总在平均值 n ）附近变化
n－地层的平均计数率
它和测量条件无关，是微观世界的一种客观 现象，并且有一定的规律。这是由于放射性 元素的各个原子核的衰变彼此独立，衰变的 次序是偶然原因造成的。这种现象的存在， 使得自然伽马曲线不光滑，有许多起伏的变 化。这些起伏是放射性涨落引起的，不是由 于地层放射性元素含量变化引起的。放射性 测井曲线上读数的变化，一种是地层性质引 起的变化，用它可以划分地质剖面。另一种 变化是放射性涨落引起的。区分这两种变化 是正确解释应用的前提。放射性涨落符合统 计规律，其误差可以计算。
4.2 自然伽马测井
岩石中所含的放射性元素的种类和数量不同，放射性强度也不同。岩石的自然 伽马放射性水平主要决定于铀U、钍Th、钾K的含量。
自然伽马测井GR：通过测量岩层的自然伽马射线的强度来认识岩层的一种放射 性测井方法。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。
砂
岩
锯齿状
泥 岩
实测自然伽马测井曲线特征 6
（1）测井测量的每一点计数率的涨落误差σ1
n
如能根据多次测量确定平均值，则每次的测量读数 与平均值的误差就是σ1。采用积分线路的自然伽马 测井仪，其输出结果是在输出时刻前2τ时间内的平 均值，则曲线上任何一点的相对标准误差为：
相对误差： 1
1 2n
2)、总体特征
对着高放射性地层，曲线显示高读数， 并在岩层中心处出现极大值。对于厚 岩层，该极大值能很好地反映岩层的 放射性，随着岩层厚度的变薄，极大 值随之降低。 3)、曲线的对称性
上下围岩放射性含量相同时，曲线对称 于地层中点，反之，曲线不对称。
3
4)、当岩层厚度较厚时
当h大于3倍d0井径或者大于2倍探测半 径时，地层中心处的平均值为地层的 伽马射线强度值，可用曲线上最大幅 度一半的地方（半幅值点）划分岩层 的上下界面。