自然伽马测井

1、汇报人：汇报人： 测井原理与综合解释技术培训测井原理与综合解释技术培训内 容一、测井评价概述一、测井评价概述二、自然电位测井二、自然电位测井三、普通电阻率测井三、普通电阻率测井四、声波测井四、声波测井五、侧向测井五、侧向测井六、感应测井六、感应测井七、自然伽马测井七、自然伽马测井八、密度测井、中子测井八、密度测井、中子测井九、纯岩石地层测井评价九、纯岩石地层测井评价十、测井资料的综合分析与应用十、测井资料的综合分析与应用十一、测井新技术介绍十一、测井新技术介绍十二、测井资料实例分析十二、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

2、射伽马射线，使岩石有天然放射性。 自然伽马测井是用伽马射线探测器测量地层岩石总的自然伽马射线强度，以研究井剖面地层性质的测井方法。自然伽马测井是用自然伽马测井是用射线探测器射线探测器测量地测量地层总的层总的自然自然放射性放射性的强度的强度自然伽马测井 光子的物理特性：光子的物理特性： 光子是原子核从较高的能级跃遣到较低的能级时释放出来的，而与此相近的x射线却是核外电子能级跃遣时释放出来的，通常光子比x射线的光子能量高，即波长短。做胸部透视时，x射线能透过肌肉而不能穿透骨骼。而半米厚的岩石仍阻不断光，射线能携带着丰富的信息从地层中穿出来，这为测井提供了有利条件。 自然伽马测井射线探测器射线探测器

3、（ 射线能谱仪）射线能谱仪） 人的视觉对可见光是很灵敏的，例如每秒有5个波长为500nm的蓝绿光子射到视网膜，就会有光的感觉。而对波长非常短的光子，即使光的强度已能对眼睛造成伤害，却仍无光的感觉。为扩大我们的视觉范围，需要有一种能看得见光子的“眼睛”。 这个“眼睛”就是 射线能谱仪射线能谱仪。 射线探测器射线探测器（ 射线能谱仪）射线能谱仪） 我们要对光子做类似的观测，研制了一种仪器，它既能测量每个光子的能量又能对光子按能量分组计数，这就是射线能谱仪。测井常用的是在井眼环境中能正常工作的闪烁探测器。闪烁探测器如下图主要由闪烁体、光电倍增管、电子信号处理系统及显示仪器等几部分组成，闪烁体和光电倍

4、增管装在暗合中，核测井中使用的闪烁体主要是碘化钠（铊）、碘化铯（铊）和BGO等晶体。闪烁体光电倍增管电子信号处理系统显示仪器暗盒高压电源自然伽马测井射线探测器射线探测器（ 射线能谱仪）射线能谱仪） 作用过程可分为下述几个相互联系的步骤： （1）射线进入闪烁体，通过光电效应、康普顿效应和电子对效应 产生次级电子；（2）闪烁体吸收电子的能量，使原子、分子电离和激发；（3）被电离和激发的原子、分子退激时产生光子，即发生闪烁；闪烁体光电倍增管电子信号处理系统显示仪器暗盒高压电源自然伽马测井射线探测器射线探测器（ 射线能谱仪）射线能谱仪） 作用过程可分为下述几个相互联系的步骤： （4）利用反射物质和光耦

5、合剂使光子尽可能多地收集到光电倍增管的光阴极上，并经光电效应产生光电子；（5）光电子在光电倍增管中倍增，电子数量增加几个数量级，并收集到阳极上，经过倍增的电子流在阳极负载上产生电脉冲，其幅度与入射光子被闪烁体吸收的能量成正比；（6）电脉冲经电子仪器处理，输出。闪烁体光电倍增管电子信号处理系统显示仪器暗盒高压电源自然伽马测井射线探测器射线探测器（ 射线能谱仪）射线能谱仪） 作用过程可分为下述几个相互联系的步骤： 若在仪器中配有脉冲幅若在仪器中配有脉冲幅度分析器，就构成了一度分析器，就构成了一套套 能谱仪。它能逐一能谱仪。它能逐一测定入射光子的能量，测定入射光子的能量，并按能量分组累积计数，并按能

6、量分组累积计数，这样就可得到一幅人眼这样就可得到一幅人眼能看得见的能看得见的 能谱图能谱图，进而可知道与这些光子进而可知道与这些光子相联系的被测对象的组相联系的被测对象的组分。分。自然伽马测井计数率计数率能量能量能谱图能谱图 为什么岩石具有自然为什么岩石具有自然 放射性？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 。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

7、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，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的。岩浆岩及变质岩则含有较多放射性矿物物 。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的自然伽马放射性与岩石性质的关系 沉积岩石的放射性：沉积岩石的放射性： 沉积

8、岩中，放射性矿物的含量一般都不高，并且是分散分布沉积岩中，放射性矿物的含量一般都不高，并且是分散分布在岩石中的在岩石中的 ； 除钾盐层以外，沉积岩自然放射性的强弱与岩石中含泥质的除钾盐层以外，沉积岩自然放射性的强弱与岩石中含泥质的多少有密切的关系。岩石泥质含量越大，自然放射性就越强。多少有密切的关系。岩石泥质含量越大，自然放射性就越强。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的自然伽马放射性与岩石性质的关系 沉积岩的自然放射性，可分为高、中、低三种类型。沉积岩的自然放射性，可分为高、中、低三种类型。高放岩石：泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、深海泥岩，以高放岩石：泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、

9、深海泥岩，以及钾盐层等，其自然伽马测井读数约及钾盐层等，其自然伽马测井读数约100API以上。特别以上。特别是深海泥岩和钾盐层，自然伽马测井读数在所有沉积岩是深海泥岩和钾盐层，自然伽马测井读数在所有沉积岩中是最高。中是最高。中放岩石：砂岩、石灰岩和白云岩。自然伽马测井读数中放岩石：砂岩、石灰岩和白云岩。自然伽马测井读数介于介于50100API之间。之间。低放岩石：岩盐、煤层和硬石膏。自然伽马读数约为低放岩石：岩盐、煤层和硬石膏。自然伽马读数约为50API以下。其中硬石膏最低以下。其中硬石膏最低10API以下。以下。自然伽马测井曲线特征：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

10、层（如泥岩）对应极大值；当地层厚度小于3倍的钻头直径（h3d0）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h3d0时，极值为一常数，与层厚无关；当h3d0时，可用“半幅点”确定地层界面。粘土岩铀、钍、钾多砂 岩铀、钍、钾少粘土岩铀、钍、钾多放射性强度高放射性强度低放射性强度高自然伽马测井GR测井主要应用测井主要应用1.划分岩性和地层对比划分岩性和地层对比 SP不能用时，是代替不能用时，是代替SP测井的最好方法，其应用还优于测井的最好方法，其应用还优于SP测井。测井。 自然伽马测井GR测井主要应用测井主要应用 2.划分储集层划分储集层 在砂泥岩剖面，低自然伽马异常一般就是砂

11、岩储集层，在砂泥岩剖面，低自然伽马异常一般就是砂岩储集层，“半幅点半幅点”确定确定储集层界面。储集层界面。自然伽马测井GR测井主要应用测井主要应用3.计算地层泥质含量计算地层泥质含量 当地层不含泥质以外的放射性物质时，自然伽马曲线是当地层不含泥质以外的放射性物质时，自然伽马曲线是指示地层指示地层泥质含量的最好方法。泥质含量的最好方法。 相对值法计算相对值法计算Vsh。自然伽马测井板板3 3GR测井主要应用测井主要应用3.计算地层泥质含量计算地层泥质含量 当地层不含泥质以外的放射性物质时，自然伽马曲线是当地层不含泥质以外的放射性物质时，自然伽马曲线是指示地层指示地层泥质含量的最好方法。泥质含量的

12、最好方法。自然伽马测井自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井原理自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井曲线自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井的应用1、寻找高放射性储集层自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井的应用 2、利用无铀自然伽马曲线计算储层的泥质含量 一般，钍完全与粘土含量有关，钾也与粘土含量有一定关系。而铀与粘土（泥质）含量无关，铀的存在，对泥质含量计算是一种干扰。 因此，在某些情况下，必须用无铀自然伽马（Th、K）曲线计算储层的泥质含量 自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井的应用 3、研究沉积环境和粘土矿物类型 利用Th、U比值，研究沉积环境。自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井的应用 3、研究沉积环境和粘土矿物类型 利用Th、K交会，确定粘土矿物类型利用利用TH-KTH-K交会图识别粘土矿物类型交会图识别粘土矿物类型TH/K=28TH