第七章自然伽马测井

1、放射系：连续衰变时放射性核素所构成的 系列
1) 钍系：钍系是从232Th开始的，到208Pb结束， 它的半衰期为1.41×1010年
２)铀系：238U开始，到206Pb结束， 238U的 半衰期４.4７×10９年 2、放射系长期平衡：
子核与母核的核数比为常数 子核放射性活度恒等于母核放射性活度
3、稳定核素和放射性核素
➢放射性核素： 原子核能自发的发生衰变， 由一种核素变为另一种核素
放射性核素衰变时能发射， 和 射线
r射线:波长小于0.2纳米的电磁波, 具有极强的穿 透能力。
➢稳定核素：原子核不能自发的变为另一种核
➢核衰变： ， 和 放射性核素的原子核自发地由一种核素变 成另一种核素的过程来自百度文库
核测井
➢以核物理学、核射线探测技术为基础 ➢测井方法:伽马测井、中子测井（和核 磁测井） ➢目前独立的核测井方法有30多种，能 提供的参数近50种，为勘探和开发服务
核测井发展的三个时期
1、1896年，Becquerel
发现了自然放射性，随
后研究人员发展了伽马
射线探测技术和探测仪
器，到1935—1939年自
1 49 0 Kek 410 m8 Ar （11%）
410m8Ar1480Ar
1.46Mev
149k0 240C 0 ae （89%)
4、核衰变定律
NN0et
式中 ： N0 ——t=0 时的原子核数 N ——时刻 t 的原子核数 ——衰变常数
（表示单位时间内每个原子核发生衰变的几率）
半衰期T1/2：放射性核素因衰变而减少到原来 一半所需的时间
质子数:Z
中子数:N
质量数:A A=Z+N
2、核素和同位素
➢同位素：是具有相同原子序数的同一化学元 素的两种或多种原子之一, 它们在元素周期表中 占同一位置。
➢核素：原子核中具有一定数目的质子和中子， 并处在同一能态上的同类原子（或原子核）,同一 核素的原子核中，质子数和中子数都分别相等。
X X 核素表示: Z A 同位素表示：A
矿物
石英、长石
黑云母、角闪石、磁 铁矿
磷灰石、榍石
✓测量方法：用伽马射线探测器测量地层中总
的自然伽马射线强度（自然伽马测井）
✓测量方法：对伽马射线进行能谱分析,分别测
量岩石的铀、钍、钾含量（自然伽马能谱测井）
✓主要用途：划分岩性及渗透层，求泥质含量，
地层对比，沉积环境研究，烃源岩研究
§1 伽马测井基础
一、放射性核素和核衰变
1、原子和原子核
元素符号:X
3、铀系、钍系、钾的伽马射线初始谱
初始谱：根据放射系中核素的原子核初始衰变产 生的伽马光子的能量和相对强度画出的能谱图 相对强度：衰变100个核产生的伽马光子数
➢钍系中最重要的 γ辐射体是208Tl
➢自然伽马能谱测 井中，选择208Tl发 射的2.62Mev 的伽 马射线来识别钍
40K➢产铀生系的中伽最马重射要线的是γ单辐能射的体，是为2114.B4i6Mev ➢自然伽马能谱测井中选择214Bi发射的1.76Mev 的 伽马射线来识别铀
二、岩石中的放射性核素及能谱
➢截至2007年, 总共有118种元素被发现,94种存 在于地球上 ,已发现的天然核素约有330多种， 其中273种为稳定核素，60余种为放射性核素
➢质量数小于209(质子数大于82)的大多数是稳 定核素，只有少数是放射性核素，如K40、Co60、 Cs137 、I131 ➢而质量数大于209(质子数大于82)的全部是放 射性核素
三、岩石的自然伽马放射性与岩石性质的关系
1、与三大类岩石的关系 岩浆岩及变质岩：放射性高于沉积岩，它含有 较多的放射性矿物 （锆石，独居石，揭帘石，角闪石及辉石等）
沉积岩：一般放射性低于岩浆岩和变质岩。通 常不含放射性矿物，其自然放射性主要是岩石 吸附放射性物质引起的，吸附能力有限
几种造岩矿物和副矿物的铀含量范围
然伽马测井得到市场的
确认，成为当时唯一的
核测井方法，用于划分
岩性、确定泥质含量
1903年诺贝尔物理学奖 -因发现自然发放射
性
精品资料
• 你怎么称呼老师？
• 如果老师最后没有总结一节课的重点的难点，你 是否会认为老师的教学方法需要改进？
• 你所经历的课堂，是讲座式还是讨论式？ • 教师的教鞭
• “不怕太阳晒，也不怕那风雨狂，只怕先生骂我 笨，没有学问无颜见爹娘 ……”
• “太阳当空照，花儿对我笑，小鸟说早早早……”
2、1932年，
Chadwick发现中子，
随后科学界研究了中
子与物质的相互作用
和中子的探测技术，
1941年以后中子测井
成为代表核测井技术
的测井方法，确定岩
性、孔隙度、套管井 1935年诺贝尔物理学奖
饱和度
-因发现中子
3、1945年, purcell发现了 核磁共振现象，1949年出 现核磁测井技术，1988年 研制出第一台核磁测井样 机，1990—1995年核磁测 井得到市场的普遍确认， 区分油气水、可动与束缚 流体，求渗透率及研究孔 珀赛尔 (E.dward Purcell) 吼分布
5、放射性活度（强弱的度量单位） ➢放射性活度：一定量的放射性核素在单位时 间内发生衰变的核数。
活度单位:“贝可勒尔”，简称“贝可”，符号 为Bq。1Bq=1次核衰变/s
单位质量的活度叫比活度，单位为Bq/kg
➢吸收剂量:每1千克受照物质吸收1焦耳核辐射 能时，其核辐射剂量称为1戈瑞
➢西弗:用于衡量辐射对生物组织的伤害, 定义 为1西弗=1焦耳（辐射能量）/公斤
第七章
自然伽马测井（GR) （ natural gamma_ray log ）
自然伽马能谱测井(NGS) (natural gamma_ray spectral log )
自然伽马和自然伽马能谱测井
✓地质及核物理基础：岩石中含天然放射性核
素，主要有铀系，钍系和钾，自然衰变时产生 不同能量的伽马射线
1952年诺贝尔物理学奖
核测井的优点
1、对测量条件有广泛的适应性，能在各种泥 浆的裸眼井、套管井中进行测量，服务期包括 勘探、开发的全过程。
2、能提供大量的物理参数，且大部分参数不 可能用其它方法获得，即具有不可替代性。
核安全:
1986年4月26日,切尔诺贝利核 电站反应堆发生爆炸
2011年3月11日，日本大地震 引发的核电站核泄露事故