地球科学物理(测井工程)知识点整理

1 地球物理测井概论 1.1 测井学科特点
⏹ 观测学科: 应用物理学方法原理，采用电子仪器， 测
量钻井内信息的技术学科。

⏹ 交叉学科： 物理学\电子学\信息学\石油地质\石油工程 1.2 测井技术特点
⏹ 信息技术：Logging 的由来 信息采集、处理、解释 ⏹ 高新技术：知识含量高 技术运用新 测井技术的更新换代
第一代：半自动测井（20～40年代） 第二代：全自动测井（40～60年代） 第三代：数字测井 （60～70年代） 第四代：数控测井 （70～80年代） 第五代：成像测井 （90年代以来） 1.3 测井应用特点： 石油勘探开发的“眼睛”
⏹ 裸眼测井： 发现和评价 油气层的储集性质及生产能力
⏹ 生产测井： 监视和分析 油气层的开发动态及生产状况 1.4 测井研究特点
测井基础：了解探测对象的物理性质及变化规律 测量方法：探索探测空间物理场特征及测量方法 测井仪器：开发适用于井下条件的电子测量仪器 测量工艺：提高测井仪器设备的应用技巧及效果 资料处理：求取被测量媒质的物理性质参数 测井解释：提取勘探开发直接有用的参数和信息 1.5 测井数据采集 2 电测井方法 第一章 自然电位测井
物理基础：钻井过程电化学作用产生自然电场 数据采集：测量钻井剖面地层层面的自然电位
资料应用：划分渗透层、估计泥质含量、确定地层水电阻率、判断水淹层 一、自然电场的产生
自然电动势：扩散电动势、扩散吸附电动势、过滤电动势 （1）扩散电动势
产生原因：泥浆和地层水矿化度不同 产生电化学过程 产生电动势 自然电场
产生过程：溶液浓度不同 带电离子扩散 带电离子的迁移率不同
两边富集正、负带电离子 （延缓离子迁移速度） 产生电动势（直到正负离子达到动态平衡为止） 对Nacl 溶液（适用于矿化度中等以下的溶液中）：
溶液矿化度转化为溶液电阻率后(井中)：
Rw
R v u v
u F T R E mf d
lg
3.2+-⋅⋅=
扩散电动势系数
Rw
R K E mf d d lg
⋅=
（2）扩散吸附电动势
产生原因：泥浆和地层水矿化度不同 产生阳离子交换 产生电动势 自然电场
产生过程：溶液浓度不同→带电离子扩散→（泥岩）阳离子交换→孔隙内溶液阳离子增多→浓度小方富集正电荷，浓度大方富集负电荷→产生电动势（扩散吸附） 扩散吸附电动势：
Cm
Cw
K E da da lg
⋅=
溶液矿化度转化为溶液电阻率后：
Rw
Rmf K E da da lg
⋅=
扩散吸附电动势系数：Kda ——与阳离子交换能力有关 若储层中泥值的阳离子交换量较高，则会导致低电阻率油层。

（3）过滤电动势
产生原因：泥浆柱与地层之间的压差不能忽略时才考虑，一般在近平衡钻井情况下不考虑。

二、自然电位测井及曲线特征 井中总电动势：
SSp
Rw Rmf
K E E E da
d =⋅=-=lg 总
Ed:砂岩线 Eda:泥岩线（基线）K:自然电位系数
井中自然电场分布示意图
Ed
Eda
Eda
砂岩
自然电位幅度 总电动势：
sh
sd m r I r I r I SSp ⋅+⋅+⋅=
总电流：
sh sd m
r r r SSp
I ++=
砂岩层自然电位幅度：
sh
sd m m
m SP r r r r SSp r I U ++⋅=
⋅=∆
砂岩层与泥岩层自然电位幅度关系：
m
sh
sd SP
r r r SSp
U ++
=
∆11
自然电位测井曲线特征
•
曲线特点(本身)
A 、曲线以地层中点对称
B 、h>4d 时：
SP=SSP,半幅点对应地层界面， C 、随h 地层界面界线向峰值移动， 中点SP 取得最大值 D 、随h SP 幅度减小
•
测量环境
A 、当Cw>Cmf ：负异常（淡水泥浆）
B 、当Cw<Cmf ：正异常（咸水泥浆）
C 、当Cw=Cmf ：无异常 基线及刻度 A 、砂泥岩剖面： 泥岩为基线，
基线幅度与泥岩纯度、地层水矿化度等有关 B 、自然电位刻度是相对刻度，没有绝对零点 半幅点及确定地层界面方法 (1)半幅点: 自然电位曲线基线 与最大值的0.5倍处。

(2) 确定地层界面方法： 1、2、3、4步 三、自然电位测井影响因素 （1） Cw/Cm 影响
表现： A 、当Cw>Cmf ：负异常 B 、当Cw<Cmf ：正异常 C 、当Cw=Cmf ：无异常 （2） 岩性影响
砂泥岩剖面 泥岩（纯泥岩）——基线 纯砂岩——SSP(h>4d)
当储层Vsh 自然电位幅度降低<SSP （3） 温度影响 温度与离子运动，离子扩散速率有关; 不同地层层位温度不同
（4） 地层水、泥浆中含盐性质影响
溶液中盐类型不同，离子类型不同，离子迁移速率不同， 直接影响Kd 、Kda （5） 地层电阻率影响
当地层电阻率较大时，其影响不容忽视。

（6） 厚度影响
当 h>4d 时，SP=SSP 当 h<4d 时，SP<SSP （7） 井径变化影响 扩径：SP 缩径：SP 自然电位测井曲线应用：
（1）划分渗透层（幅度、半幅点）
（2）估算泥质含量。

泥质含量的三种分布形式：分散、结构、层状。

（3）地层对比1）相同沉积环境下沉积的地层岩性特征相似
2）同一段地层有相同或相似的沉积韵律组合由此，同层、同沉积（相）的SP 曲线特征一致
（4）确定、划分沉积相：辫状河道箱形、曲流河河道钟形、河口坝漏斗形
（5）确定地层水电阻率
（6）确定油水层及油水界面 ：△USP 油＜△USP 水 （7）确定水淹层：上偏移上水淹，下偏移下水淹 第二章 普通电阻率测井
物理基础：岩石电阻率与岩性、物性、含油性的关系 数据采集：采用稳定电流场测量井下介质的电阻率 资料应用：区分岩性、地层对比、划分油气水层 一、岩石电阻率与岩性：R 沉积岩< R 火成岩 < R 变质岩
岩石电阻率与流体：R 石油>> R 地层水（矿化度Cw↑Rw↓，T ↑Rw↓）
岩石电阻率与孔隙度：地层因素：( ) 岩石电阻率与的含油饱和度：
电阻增大系数：含油岩石电阻率与该岩石完全含水时的电阻率之比（ ）
Archie 公式（ ） 二、普通电阻率测井原理
地层电阻率测量方法：根据地层特点和测量环境，设计探测电磁场→向井内供给电流，激发人工电磁场→测量井下电磁场的分布，求出地层电阻率。

普通电阻率测量方法：采用稳定电流。

地层电阻率测量的影响因素：井眼流体、泥饼、冲洗带、侵入带、围岩。

测量得到的电阻率为视电阻率：（ ） 电极系：由供电电极A 、B 和测量电极M 、N 按一定相对位置、距离固定在一个绝缘体上组成的测量探头。

一般电极系有三个电极。

成对电极：接在井下仪器同一电路中的供电电极A 、B 或测量电极M 、N 分别为两对成对电极。

单电极：井下仪器电极与地面仪器电极相连接的电极。

电极系分为电位电极系和梯度电极系。

电位电极系：单电极到相邻成对电极的距离小于成对电极的间距。

梯度电极系：单电极到相邻成对电极的距离大于成对电极的间距。

随着电极距L 的加大，电极系的横向探测深度加深。

电极距相同的两种不同类型电极系探测深度不同：电位电极系探测半径为2AM,梯度电极系探测半径为1.4AO 。

选择电极系要求：（1）一般电极距小于目的层最小厚度；（2）充分考虑井眼对仪器的测量影响。

三、视电阻率曲线特点
特点：底部梯度电极系视电阻率曲线上的特征极大值、极小值分别对应高阻层的底界面和顶界面；顶部梯度与底部梯度相反；地层厚度 H=顶界深度—底界深度。

高阻厚层视电阻率曲线。

电位电极系理论曲线特点：曲线以地层中点对称，曲线极值在地层中点，地层界面出现一小平台，其中点对应地层界面。

视电阻率曲线影响因素：1、电极系的影响：地层条件越接近理论条件，实测曲线与理论曲线越接近。

如果电位电极系的成对电极间距较小，曲线会失去对称性。

如果梯度电极系的成对电极间距太大，曲线极值变小，变得平滑，且极大值离开高阻层界面位置向单电极一方偏移。

2、井的影响：实测视电阻率曲线比理论曲线幅度低，界面附近变得平缓，且d↑Ra↓。

泥浆电阻率变化对测量结果的影响：Rm↑Ra↑，一般要求Rm>5Rw 以上。

3、围岩-层厚的影响：目标层厚度变薄，视电阻率值变小4、侵入影响：水层——增阻侵入，油层（油水同层）——减阻侵入5、高阻邻层的屏蔽影响6、地层倾角的影响随β↑曲线的极大值向地层中心移动，趋向以地层中心对称；曲线极大值随β↑而↓且曲线变得平缓，极小值变得模糊；当β>60º 时，梯度曲线的特点基本上不存在。

3、围岩-层厚的影响：目标层厚度变薄，视电阻率值变小，即h 减小，Ra减小
4、侵入影响：水层——增阻侵入：Rm>Rxo>Rt；油层（油水同层）——减阻侵入：Rm<Rxo<Rt
5、高阻邻层的屏蔽影响：减阻屏蔽影响：he< AO时，下层的视电阻率<上层的视电阻率；增阻屏蔽影响：he>= AO时，下层的视电阻率>上层的视电阻率
6、地层倾角的影响：随β减少，曲线的极大值向地层中心移动，趋向以地层中心对称；曲线极大值随β增大而减少且曲线变得平缓，极小值变得模糊；当β>60º时，梯度曲线的特点基本上不存在。

四、视电阻率曲线的应用：
岩层的视电阻率读数；划分岩性剖面；进行地层对比；求取地层孔隙度；求取含油饱和度
五、标准测井：在全油区的各口井中，采用相同的几种测井组合，用相同的深度比例（1：500）或横向比例，对全井段进行测井。

应用：在一个油田内部或一个区域内，研究岩性变化、构造形态、大油组划分等工作。

内容：标准电极系Rt、SP、CAL（GR）
标准电极系Rt选取原则：既能够清楚划分地质剖面的岩性，又能够尽量接近地层的真电阻率。

第三章侧向测井
1、主要侧向测井方法：三侧向、七侧向、双侧向
2、不同侧向测井特性比较
3、侧向曲线的应用和特点
（1）三侧向曲线应用：划分岩性界面；识别油、水层（依据：幅度差）；确定真电阻率。

特点：与普通电阻率相比：纵向分辨率提高；受井眼、围岩（主电极短）影响减小。

缺点是受地层侵入较深时的影响较大。

记录点：A0中点。

（2）七侧向测井应用与三侧向基本相同。

浅侧向探测变浅比三侧向浅。

缺点是由于深、浅七侧向电极系电极距不同，两条视电阻率曲线纵向分辨能力不同，使测井资料解释应用产生问题。

记录点：主电极的中心。

（3）双侧向应用：划分岩性界面；识别油、水层（依据：幅度差）；确定真电阻率。

特点：既有合适的探测深度，又使深、浅侧向电极距相同；深、浅侧向受围岩影响一致，纵向分辨能力相同。

第四章微电阻率测井
1、设计目的：提高纵向分辨率，求准目的层厚度，直观判断渗透率，准确求取冲洗带电阻率等。

2、微电极系测井：特点：电极距短，纵向分辨能力强；紧贴井壁测井；测量深度浅。

曲线特征：（1）非渗透层两条曲线重合（2）渗透层存在幅度差（幅度差：微电位与微梯度测井值的差异，正幅度差——幅度微电位>幅度微梯度，负幅度差——幅度微电位<幅度微梯度）（3）R渗>R非渗。

应用：1）划分岩性剖面P582）确定岩性界面3）确定油层有效厚度4）确定井径扩大井段5）确定冲洗带电阻率及泥饼厚度
3、微侧向测井（增加屏蔽电极，电电极系为圆形）：方法：通过聚焦消除泥饼的影响。

特点：探测深度约8cm，主要反映冲洗带的电阻率。

微侧向测井资料应用：1）划分薄层2）求取Rxo。

4、邻近侧向测井（电极成矩形）：设计目的：增大探测深度，减小泥饼较厚时对冲洗带电阻率的影响。

探测深度：15~25cm (微侧向为8cm)。

特点：当侵入较深（>1m），hmc<19mm，Rpl=Rxo
，hmc>19mm时, Rpl<>Rxo ，需要对其进行泥饼校正。

此方法在侵入较浅，泥饼较薄时不能用
5、微球形聚焦测井：比较：微侧向——聚焦弱，探测深度浅，受泥饼影响大；邻近侧向—聚焦强，探测深度深，受侵入带影响大。

微球形聚焦测井：探测深度合理，主要反映冲洗带电阻率。

应用：1）划分薄层（只作了解）2）确定Rxo
6、电阻率测井组合：深侧向——Rt---原状地层；浅侧向——RLLS(Ri)----侵入带；微球形聚焦——Rxo----冲洗带。

微侧向测井受泥饼影响最大探测深度：浅
邻近侧向测井受泥饼影响最小探测深度：深
微球形聚焦测井受泥饼影响中等，最能反映Rxo 探测深度：中等
电阻率测井组合
深侧向——Rt----------------原状地层浅侧向——RLLS(Ri)-------侵入带
微球形聚焦——Rxo---------冲洗带
利用以上电阻率测井数据，可识别油气水层、储层/非储层、对地层的含油性进行评价、对油层水淹情况进行评价、对裂缝储层进行评价等
思考题1、微电极系包括那两种电极系？它们分别测量什么电阻率？试举例说明微电极系测井曲线的主要应用。

2、什么是微电极测井曲线的幅度差（正、负）？其影响因素包括哪些？
3、对比微电极、微侧向、邻近侧向、微球聚焦测井在探测深度上的主要区别。

4、哪种微电阻率测井对确定Rxo最好？为什么？
普通电阻率测井
侧向电阻率测井适用于水基泥浆钻井测量
电法测井小结
各类电测井方法特点
普通电阻率测井：
求Rt 厚层淡水泥浆
侧向电阻率测井：
求Rt 厚或薄层盐水泥浆
微电极测井：
求Rxo 厚或薄层淡水泥浆
微侧向测井：
求Rxo 厚或薄层盐水泥浆
微球聚焦测井：
求Rxo 厚或薄层淡水或盐水泥浆
各类电测井方法应用
求Rt：Ra = Ft （Rt，Rxo，Di）
求Rxo：Rxo = Fxo （Rxo，Rmc，Hmc）
低侵剖面：双侧向+微电极（或微球形）
高侵剖面：双感应+微球形（或微电极）
声波测井物理基础：声波在不同介质中传播时的速度、幅度衰减、频率变化等声学特征不同。

普通声波频率：20Hz——20kHz；测井声波频率：等于或大于20kHz。

测井应用：
声速测井——测量记录声波速度研究地层岩性、孔隙性、流体性质
声幅测井——测量记录声波幅度研究地层裂缝或套管井水泥环胶结程度
声波全波列测井——测量记录声波全波列研究地层岩性、物性、力学性质等
超声波成像测井——测量记录超声反射波、谐振波的速度或幅度衰减研究井壁情况或套管井水泥环胶结程度
弹性体：物体受外力作用发生形变，取消外力后能恢复到其原来状态的物体
塑性体：物体受外力作用发生形变，取消外力后不能恢复到其原来状态的物体
物体的弹性或塑性——与物体性质、外力大小、外力作用时间、作用方式等有关
岩石的弹性参数
杨氏模量: E = (F/A) / (∆L/L) 应力
与应变之比
泊松比: σ= - (∆D/D) / (∆L/L) 横、纵向应变之比（0—0.5)
切变模量：μ= （Ft/A）/ (∆L/L) 切应力与切应变之比
体积形变模量：K = F / (∆V/V) 作用力与体积应变之比
声波测井特点——声波能量较小，作用时间很短，岩石可视为弹性介质——切变和压缩弹性形变——横波（剪切波）和纵波（压缩波）
声波传播介质：横波——固体纵波——固体、液体、气体横波与纵波传播速度的关系V横波<V纵波。

当岩石的泊松比=0.25时，Vp=1.73Vs。

横波与纵波传播速度的影响因素
1）岩性——决定于其弹性模量
2）孔隙度：孔隙度越大，岩石声速越小
3）孔隙中流体性质——油、气、水
4）地层地质年代：岩性、深度相同，老地层比新地层声速高。

5）岩层埋藏深度：岩性、年代相同，埋藏深压实程度及声速高。

声波在介质界面上的传播特性
2
1
sin
sin
v
v
=
β
α
声波速度测井
测量信号：滑行波通过地层传播的时差△t （μs/m 或μs/ft ）
仪器组成：声波（脉冲）发射器和声波接受器隔声体电子线路
仪器类型：单发双收、双发双收、双发四收
仪器简介：测井声波 f = 20kHz 声—电转换完成
隔声体——在仪器外壳上增加刻槽，防止发射的声波经仪器外壳最先传至接受器，影响地层信号的正确测量。

测量原理：T 产生声波，向泥浆（v1）和地层(v2)传播——由于v2>v1，声波在井壁处折射产生滑行波
——滑行波先后到达R1和R2，完成声波速度测量。

滑行波：发射器＝＞泥浆＝＞井壁滑行波＝＞泥浆＝＞接受器直达波：发射器＝＞泥浆＝＞接受器
反射波：发射器＝＞泥浆＝＞井壁反射波＝＞泥浆＝＞接受器211
()
CD DF CE
t
v v v
∆=+-
影响声波时差的主要因素
1）井径变化对声波时差影响在井径扩大处的上边界声波增大，下边界声波减小。

2）地层厚度对声波时差影响
厚层：h>间距取地层中间段的平均值作为地层的声波时差半幅点对应地层界面
薄层：h<间距受上下围岩影响，造成地层变厚假象
间互薄层：很难反映地层情况仪器间距：一般0.5m 3）周波跳跃对声波时差影响
周波跳跃现象：在疏松气层或裂缝发育的地层条件下，由于声波能量被地层大量吸收而发生衰减——首波信号只能触发第一个接受器，而续至波触发另一个接受器——声波时差数值“忽大忽小”，曲线幅度急剧变化。

寻找和识别气层以及裂缝发育的地层的判据。

周波跳跃对声波时差影响
周波跳跃现象：在疏松气层或裂缝发育的地层条件下，由于声波能量被地层大量吸收而发生衰减,首波信号只能触发第一个接受器，而续至波触发另一个接受器,声波时差数值“忽大忽小”，曲线幅度急剧变化。

寻找和识别气层以及裂缝发育的地层的判据。

6.2.3 井眼补偿声速测井
仪器：双发双收,T1、T2交替发射声波T1=>R2-R1——△t 1 T2=>R1-R2——△t 2
补偿时差曲线：△t =（△t 1+ △t 2）/2
补偿作用: 消除井壁垮塌和仪器倾斜对声速测量的影响
6.2.4 声速测井资料应用
1）判断气层：气层声波时差大于油层声波时差A、疏松气层——声波周波跳跃B、一般气层——声波时差增大2）划分岩性3）计算孔隙度
6.3 声波幅度测井声波幅度衰减与频率、介质密度、弹性等因素有关，测量声波幅度变化可以认识地层性质和水泥胶结情况。

6.3.1 岩石的声波幅度
介质粘滞吸收声波能量: 声波在介质中传播时，由于质点的振动要克服摩擦力，使声波能量转化成热能而衰减。

频率一定，地层越疏松，声波能量被吸收越大.;介质界面反射声波能量声波在不同介质的界面产生反射与折射，透射波的能量取决于两种介质声阻抗之比.
声阻抗——声耦合率= z1 / z2
z1与z2差异大，声耦合不好，声波透射率低，反射率高；
z1与z2差异小，声耦合好，声波透射率高，反射率低。

6.3.2 声波幅度测井
测量信号: 接收波第一负峰的幅度\\主要应用: 检查水泥胶结质量(套管井);识别裂缝和岩性（裸眼井）
1）套管井声幅测井（CBL）
（1）判断固井质量原理：套管与水泥环胶结好——耦合好，声波容易从套管进入水泥环，衰减较大接受器接受到的声波幅度较小套管与水泥环胶结不好——耦合不好，声波不容易从套管进入水泥环，衰减较小接受器接受到的声波幅度较大。

（2）影响因素测量时间：一般固井后24~48小时内测井水泥环厚度；井筒内泥浆气侵
（3）资料应用主要测量第一胶结界面相对幅度= （目的井段曲线幅度/ 泥浆井段曲线幅度）＊100%
定量解释标准：相对幅度<20%：胶结良好；20%~40%：中等；>40%：不好（串槽）
2）裸眼井声波幅度测井
（1）仪器类型单发单收单发双收
（2）判断依据垂直裂缝主要衰减纵波；水平裂缝主要衰减横波；溶洞中波的干涉和散射
（3）判断方法裂缝性地层声幅低、溶洞性地层声幅低
声波变密度测井测量全波列——接受器依次接受到的波为：套管波—地层波—泥浆波
超声波电视测井直接观察井下套管和地层情况的一种声波测井。

原理：利用反射波的能量与反射界面的声阻抗差有关原理，通过测量超声波的反射波的强度来了解套管井射孔、裂缝及产状情况测量：发射探头，同时也作为接受探头，发射与接受间互；发射的声波垂直进入地层，通过测量其反射能量的大小，解释地层及套管情况。

6.4 长源距声波全波列测井测量记录声波的整个波列，适用于各种地层条件。

裸眼井中声波全波列成分滑行纵波；滑行横波；伪瑞利波：以大于第一临界角入射到井壁上，并在井壁界面上多次反射所形成的表面波。

斯通利波：与接受器间经井内泥浆直接传播，而又受到井壁地层传播的滑行横波制导的一种管波。

6.4.3 全波列测井的应用
1）求取孔隙度：Willy公式Raymer公式2）确定岩性：时差比、泊松比、幅度衰减3）判断气层：纵波时差、时差比4）判断裂缝：WF幅度下降、VDL颜色变浅、时差增大
5）估算岩石力学参数：杨氏模量: E 泊松比:σ切变模量：μ体积压缩系数：β
放射性测井：测量记录反映岩石及其孔隙流体的核物理性质的参数，研究井剖面岩层性质的一类测井方法。

特点：不受井眼介质限制，在裸眼井和套管井、各种钻井泥浆的井中均可测，能进行套管井的地层评价，能够快速分析和确定岩石及其孔隙流体各种化学元素。

分类（按使用的放射性源或测量的放射性类型分）1、伽马测井：以研究伽马辐射为基础，包括GR、NGS、地层密度、岩性密度、放射性同位素示踪测井等。

2、中子测井：以研究中子与岩石及孔隙流体相互作用为基础，包括热中子、超热中子、中子伽马、脉冲中子非弹性散射伽马能谱、中子寿命及活化测井等。

第七章自然伽马测井和放射性同位素测井
一放射性核素和核衰变
核素：指原子核具有一定数目质子和中子,并处在同一能态上的同类原子。

同位素：指核中质子数相同而中子数不同的核素,它们在元素周期表中占有同一位置。

稳定核素:不会自发衰变为另一种核.
放射性核素:原子核能自发地发生衰变,由一种核变为另一种核. 核衰变时发射的三种射线:γ、β、α。

γ——高频电磁波（光子流），穿透能力强，较被测井仪测定（放射性测井探测的主要对象）
β——高速电子流，带负电，穿透能力差；
α——氦核组成的离子流，带正电，穿透能力最差。

3.核衰变定律:放射性核素——放射出带电粒子（β、α）——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。

4.放射性核数随时间减小而遵循一定的规律，即核衰变定律：
N0：初始原子个数
λ：衰变常数（表示衰变速度的参数），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。

半衰期: 放射性核素因衰变而减少到原来一半所需的时
间。

4.放射性活度
活度(强度):一定量的放射性核素在单位时间内发生衰变的核素。

单位:1Ci(居里)=3.7X1010核衰变/秒
贝克:1Bq = 1 次核衰变/秒
比度(浓度)：放射性核素的放射性活度与其质量之比。

二岩石的放射性核素
1.地层中主要放射性核素
起决定作用的是铀系，铀系和钾。

2.伽马能谱
不同的核衰变放出的γ能量不同，一般谱成分太多，只选择代表性的伽马射线来识别：
铀系选92U238 钍系选90Th232 钾19K40 三岩石的自然放射性与岩石性质的关系
1.总放射性
(1)沉积岩的放射性低于岩浆岩和变质岩；
(2)沉积岩中自然伽马放射性随泥含量的增加而增加。

粘土中:蒙脱石，伊利石，高岭石，绿泥石
2.沉积岩中铀，钍，钾的含量
(1)粘土中:钾约含2%，钍约12ppm，铀约6ppm。

但与沉积环境有关，不同的粘土矿物，铀钍钾的含量有一定的差别。

(2)砂岩及碳酸岩盐中，随粘土矿物增加，铀、钍、钾含量增加，水流作用可造成铀含量很高。

(3)钍化合物难溶于水，故岩石中钍含量较高，离物源区近。

(4)四价铀难溶于水，六价铀溶于水，铀含量与沉积环境及成岩后水流作用有关，四价铀氧化成六价铀，六价铀在还原条件下变成四价铀而沉淀。

四伽马射线与物质的相互作用
1）光电效应
γ射线能量较低时，穿过物质与原子中的电子相碰撞，将其能量交给电子，使电子脱离原子而运动，γ整个被吸收，释放出光电子。

光电效应发生几率随原子序数的增大而增大，随γ能量增大而减小。

2）康普顿效应
中等能量的γ与原子的外层电子发生作用时，把一部分能量传给电子，使电子从一个方向射出——康普顿电子,损失了部分能量的射线向另一个方向散射出去——康普顿射线。

γ发生康普顿效应时,γ损失的能量与原子序数及单位体积内的电子数有关。

3）电子对效应
当γ能量大于1.022Mev时，它与物质作用就会使γ转化为电子对（正、负电子），而本身被吸收。

4.伽马射线的吸收
线性吸收系数:Σ
为了消除质量的影响，常用质量吸收系数：
若入射伽马的强度为I0，穿过厚度为L的吸收介质后的强度
为:
三种效应发生的比例随Er而变，一般有:Er<0.1Mev，主要为光电效应
0.1Mev<Er<2Mev，主要为康普顿效应
Er>2Mev，主要为电子对效应伽玛射线的探测
1)放电计数管:γ辐射使气体电离探测γ射线
2)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
测量地层中放射性核素衰变放射出的γ射线强度。

7.2.1 岩石中的放射性
岩石放射性决定于放射性核素的种类和数
主要放射性核素：铀、钍、钾、锕
岩石放射性：火山岩>变质岩>沉积岩
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
7.2.2 自然伽马测井特点及影响因素
自然伽马放射性主要来源于井周围附近(探测半径30—45cm) 测井曲线响应特点
1）以地层中点对称
地层中点取得最大值
地层变薄（h<3do）幅度降低
2）影响因素
（1）vτ影响(积分电路延时性) 滞后距离= v(m/s)×τ(s) （2）放射性涨落核衰变的随机性
（3）地层厚度
（4）井参数影响
7.2.3 自然伽马测井曲线应用
1）划分地层
（1）砂泥岩剖面
（2）碳酸岩剖面
（3）岩盐剖面
2）地层对比
优点：（1）与地层水和泥浆的矿化度无关
（2）在一般条件下，与地层中所含流体（油或水）无关（3）容易找到标准层
3）估算泥质含量
注意：在储层含有长石等放射性矿物较高的储层中不能用。

在U含量较高的地层中不能应用GR求取储层泥质含量
公式
GCUR—与地层地质年代有关的经验参数，一般老地层取２，新地层３.7。

7.3.1 自然伽马能谱测井的地质依据
GR测井只能测量地层总的放射性，能谱测井还能将铀、钍、钾及其含量区分开来。

1）粘土岩中钍、钾含量比铀含量高（铀含量主要受有机物吸附作用影响）
2）砂岩、碳酸岩中铀、钍、钾的分布
7.3.2 自然伽马能谱测井原理
根据铀、钍、钾的自然伽马能谱特征，解谱分析确定各自的含量。

能窗：W1：0.15~0.5Mev
W2：0.5~1.1Mev
W3：1.32~1.575Mev(K)
W4：1.65~2.39Mev(U)。