自然伽馬測(cè)井

1、22:24:15,1,放射性測(cè)井是根據(jù)巖石及其孔隙流體和井內(nèi)介質(zhì)的核物理性質(zhì)，研究鉆井地質(zhì)剖面，尋找油氣藏以及研究油田開(kāi)發(fā)及油井工程的地球物理測(cè)井方法。,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,22:24:15,2,放射性測(cè)井的優(yōu)點(diǎn)：１、裸眼井、套管井內(nèi)均可進(jìn)行測(cè)井；２、在油基泥漿、高礦化度泥漿以及干井中均可測(cè)井；３、碳酸巖剖面和水化學(xué)沉積剖面不可缺少的測(cè)井方法。由于生產(chǎn)和解釋方法的改進(jìn)，放射性測(cè)井解決生產(chǎn)問(wèn)題的范圍不斷擴(kuò)大，它

2、仍是一項(xiàng)重要的測(cè)井方法。特別是核磁共振測(cè)井儀的研制成功，更加擴(kuò)大了放射性測(cè)井的應(yīng)用范圍。,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,3,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,4,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物

3、理基礎(chǔ),一、原子核的衰變及其放射性1、原子的結(jié)構(gòu)礦物、巖石、石油和地層水都是由分子組成的，分子又是由原子組成的。原子的中心是原子核，離核較遠(yuǎn)處核外電子按一定的軌道繞核運(yùn)動(dòng)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,5,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),一、原子核的衰變及其放射性2、同位素和放射性核素核素：原子核中具有一定數(shù)量的質(zhì)子和中子并在同一能態(tài)上的同類原子（或原子核）。同類核素的原子核中質(zhì)子數(shù)和中子數(shù)都分別

4、相同。同位素：原子核中質(zhì)子數(shù)相同而中子數(shù)不同的核素。具有相同的化學(xué)性質(zhì)，在元素周期表中占有同一位置。放射性：不穩(wěn)定的核素具有的自發(fā)地改變自身結(jié)構(gòu)，衰變成其它核素并釋放射線（α、β、γ） 的性質(zhì)。放射性同位素：具有放射性的同位素。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,6,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),一、原子核的衰變及其放射性3. 核衰變核衰變：原子核自發(fā)地釋放出一種帶電粒子（α或β），蛻變成另外某種原

5、子核，同時(shí)放出伽馬（γ）射線的過(guò)程。核衰變規(guī)律：放射性核素隨時(shí)間按指數(shù)遞減的規(guī)律，遞減速度唯一的決定于放射性核素本身。核衰變常數(shù)λ：決定于該放射性核素本身的性質(zhì)，與外界作用無(wú)關(guān)。不同的核素λ不同，其值越大衰變?cè)娇臁?,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,7,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),一、原子核的衰變及其放射性3. 核衰變半衰期T： N=N0/2時(shí)的衰變時(shí)間。即當(dāng)ｔ=０時(shí)，放射性核素為N0個(gè)。經(jīng)過(guò)Ｔ時(shí)間

6、衰減后，放射性核素為N0/２個(gè)。Ｔ與λ一樣決定于該放射性核素本身的性質(zhì)，與外界作用無(wú)關(guān)。不同的核素Ｔ不同，其值越大衰變?cè)铰?,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,8,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),一、原子核的衰變及其放射性4.放射性活度和放射性比度放射性活度（強(qiáng)度）：一定量的放射性核素，在單位時(shí)間內(nèi)發(fā)生衰變的核數(shù)。單位：居里（Ci）或貝可勒爾（Bq） 1居里=3.7×1010/s ，1貝可勒爾（

7、Bq）=1/s 。放射性比度（比放射性，放射性濃度）：是指單位質(zhì)量或單位體積的物質(zhì)的放射性活度。最常用的單位是：Bq/g（即1個(gè)/s·g）、Ci/g （即3.7×1010個(gè)/s·g） 。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,9,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),一、原子核的衰變及其放射性5.放射性射線的性質(zhì)α射線：是氦原子核2He4流，帶有兩個(gè)單位正電荷，容易引起物質(zhì)的電離或激發(fā)

8、，極易被吸收，電離能力強(qiáng)，在物質(zhì)中穿透距離很小，在井中探測(cè)不到。β射線：高速運(yùn)動(dòng)的電子流，在物質(zhì)中穿透距離較短。γ射線：頻率很高的電磁波或光子流，不帶電，能量高，穿透力強(qiáng)。能夠穿透地層、套管以及儀器外殼，可以在井中被探測(cè)到。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,10,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式1.光電效應(yīng) γ射線能量較低時(shí)，穿過(guò)物質(zhì)與原子中的電子相碰撞，將其

9、能量交給電子，使電子脫離原子而運(yùn)動(dòng)，γ整個(gè)被吸收，釋放出光電子。光電效應(yīng)發(fā)生幾率τ隨原子序數(shù)的增大而增大，隨γ能量增大而減小。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,11,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式1.光電效應(yīng)τ——光子穿過(guò)1cm吸收物質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電子的幾率，線性光電吸收系數(shù)；λ——光子的波長(zhǎng)；n——指數(shù)常數(shù)，對(duì)不同的元素取不同的值，對(duì)C、O來(lái)說(shuō)取3.05，對(duì)Na到Fe的元素

10、來(lái)說(shuō)取2.85；ρ——物質(zhì)的密度； Z——物質(zhì)的原子序數(shù)； A ——物質(zhì)的質(zhì)量數(shù)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,12,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式2.康普頓效應(yīng)中等能量的γ與原子的外層電子發(fā)生碰撞時(shí)，把一部分能量傳給電子，使電子從一個(gè)方向射出——康普頓電子，損失了部分能量的射線向另一個(gè)方向散射出去——康普頓射線。γ發(fā)生康普頓效應(yīng)時(shí)，γ損失的能量與原子序數(shù)及單位體積

11、內(nèi)的電子數(shù)有關(guān)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,13,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式2.康普頓效應(yīng)伽馬射線與物質(zhì)作用發(fā)生康普頓效應(yīng)引起伽馬射線強(qiáng)度減弱，其減弱程度用康普頓系數(shù)Σ表示。其中： σe——每個(gè)電子的康普頓散射截面，當(dāng)伽馬光子的能量在0.25～2.5MeV的范圍內(nèi)時(shí)，它可看成是常數(shù)；NA——阿佛加德羅常數(shù)，6.02×1023 mol-1；,,22

12、:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,14,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式3.電子對(duì)效應(yīng)當(dāng)γ能量大于1.022Mev時(shí)，它與物質(zhì)作用就會(huì)使γ轉(zhuǎn)化為電子對(duì)（正、負(fù)電子），而本身被吸收。伽馬射線通過(guò)單位厚度的介質(zhì)時(shí)，因發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)導(dǎo)致伽馬射線強(qiáng)度減小，用吸收系數(shù)æ表示æ =其中Eγ為入射γ射線的能量，K為常數(shù)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同

13、位素測(cè)井,15,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式γ與物質(zhì)作用時(shí)，三種效應(yīng)發(fā)生幾率與γ的能量有關(guān) ： 低能γ以光電效應(yīng)為主；中能γ以康普頓效應(yīng)為主；γ光子能量大于1.022MeV以電子對(duì)效應(yīng)為主。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,16,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),二、伽馬射線和物質(zhì)的作用形式4.γ射線的吸收伽馬射線通過(guò)吸收物質(zhì)時(shí)，其強(qiáng)度與所穿過(guò)物質(zhì)的厚度有如下關(guān)系：

14、吸收系數(shù)μ： μ= æ+Σ+τ，正比于物質(zhì)的密度，由于密度隨介質(zhì)的物理狀態(tài)變化通常采用質(zhì)量吸收系數(shù)μm,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,17,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),三、伽馬射線的探測(cè)1.放電計(jì)數(shù)管利用放射性輻射使氣體電離的性質(zhì)來(lái)探測(cè)伽馬射線。在密封的玻璃管內(nèi)充滿惰性氣體，中間一條鎢絲作為陽(yáng)極，管內(nèi)壁涂上導(dǎo)電物質(zhì)作陰極，在陽(yáng)極和陰極之間加較高的電壓。當(dāng)巖層中的伽馬射線進(jìn)入管內(nèi)時(shí)，它從

15、管內(nèi)壁的金屬物質(zhì)中打出電子，這些電子引起管內(nèi)氣體電離，產(chǎn)生電子和正離子。在高壓電場(chǎng)作用下電子被吸向陽(yáng)極，受到電場(chǎng)的加速作用，獲得很大能量，在它移動(dòng)過(guò)程中又使其它氣體分子電離，產(chǎn)生電子和正離子，并也被電場(chǎng)加速。這樣就有大量的電子到達(dá)陽(yáng)極，引起陽(yáng)極放電，因而通過(guò)計(jì)數(shù)管就有脈沖電流產(chǎn)生，使陽(yáng)極電壓降低，形成一個(gè)負(fù)脈沖，被測(cè)量線路記錄下來(lái)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,18,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),,22

16、:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,19,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),三、伽馬射線的探測(cè)2、閃爍計(jì)數(shù)器利用被激發(fā)物質(zhì)的發(fā)光現(xiàn)象來(lái)探測(cè)γ射線，由光電倍增管和NaI晶體組成。當(dāng) γ 射線射到NaI晶體上，從它的原子中打出電子，這些電子具有較高的能量，以致它們?cè)诰w內(nèi)運(yùn)動(dòng)時(shí)足以把它們碰撞的原子激發(fā)，被電子激發(fā)的原子回到穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)就放出閃爍光光子。光子射到光陰極上時(shí)，在光陰極上打出光電子，光電子在電場(chǎng)作用下就趨向陽(yáng)極。

17、,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,20,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,21,第一節(jié) 伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ),三、伽馬射線的探測(cè)2、閃爍計(jì)數(shù)器聚焦電極把從光陰極放出來(lái)的光電子聚焦到D1電極上，D1到D8的電壓是遞增的，從每一極上打出更多的電子立即被加速到后一極上去，這樣產(chǎn)生更多的電子。此過(guò)程繼續(xù)下去，可將原先光陰極上發(fā)射的電子倍增到極大的數(shù)目，最

18、后收集到陽(yáng)極，使陽(yáng)極電壓瞬時(shí)下降，產(chǎn)生電壓負(fù)脈沖，從陽(yáng)極輸出至記錄線路。由光電倍增管和NaI晶體構(gòu)成的計(jì)數(shù)器具有計(jì)數(shù)效率高，分辨時(shí)間短的優(yōu)點(diǎn)，在放射性測(cè)井中已被廣泛應(yīng)用。,,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,22,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,自然伽馬測(cè)井（GR）是在井內(nèi)測(cè)量巖層中自然存在的放射性核衰變過(guò)程中放射出來(lái)的伽馬射線的強(qiáng)度來(lái)研究地質(zhì)問(wèn)題的一種測(cè)井方法?？捎糜谔綔y(cè)放射性礦物，在石油與天然氣勘探與開(kāi)發(fā)中廣為

19、應(yīng)用，用以劃分巖性，估算巖層泥質(zhì)含量，進(jìn)行地層對(duì)比等。GR與SP相配合能很好地劃分巖性和確定滲透性地層，GR的另一優(yōu)點(diǎn)是可在套管井中測(cè)量。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,23,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,一、巖石的自然放射性巖石的自然放射性決定于巖石中所含的放射性核素的種類和數(shù)量。巖石中主要放射性核素： 鈾、釷、鉀、錒火成巖的放射性以酸性火成巖為最大，因?yàn)樗械貧ぶ写蟛糠值拟浐外櫋Q元素。基性和超基性

20、火成巖的放射性則很小。一般情況下，沉積巖的放射性強(qiáng)弱主要取決于泥質(zhì)（粘土）含量，泥質(zhì)含量多巖石的放射性就強(qiáng)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,24,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,一、巖石的自然放射性（1）泥質(zhì)（粘土）顆粒細(xì)，具有較大的比表面，因而它吸附放射性元素的能力強(qiáng)。（2 ）泥質(zhì)顆粒細(xì)，沉積所需時(shí)間長(zhǎng)，有充分的時(shí)間使鈾從溶液中分離出來(lái)，并與泥質(zhì)顆粒一起沉積下來(lái)；（3 ）泥質(zhì)沉積物中，含鉀的礦物（如水云

21、母、正長(zhǎng)石等）較多，因而放射性同位素19K40也隨之增多。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,25,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,一、巖石的自然放射性由于沉積巖的自然放射性強(qiáng)度主要取決于泥質(zhì)含量，因此自然伽馬測(cè)井曲線可以用來(lái)劃分泥質(zhì)層和非泥質(zhì)層，估計(jì)巖層的泥質(zhì)含量，進(jìn)行地層對(duì)比等。巖石的放射性強(qiáng)弱： 火山巖>變質(zhì)巖>沉積巖沉積巖的放射性強(qiáng)弱： 伽馬高放射性：

22、深海泥質(zhì)沉積物 伽馬中放射性：淺海、陸相沉積的泥質(zhì)巖石 伽馬低放射性：砂巖、石灰?guī)r、煤等。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,26,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,一、巖石的自然放射性 煤中的有機(jī)質(zhì)（由碳、氫、氧、氮等元素組成的有機(jī)化合物）和無(wú)機(jī)質(zhì)（礦物雜質(zhì)和水分）都不是放射性物質(zhì)，因此在一般情況下，煤層的放射性均很弱。煤層放射性的強(qiáng)弱與煤的灰分合量有很密切的關(guān)

23、系?；曳衷龈?，煤層的放射性也隨之增強(qiáng)，某些高灰分煤層的放射性甚至比圍巖還要高。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,27,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,一、巖石的自然放射性,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,28,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,二、自然伽馬測(cè)井原理測(cè)量原理如圖，測(cè)量裝置由井下儀器和地面儀器組成。下井儀器有探測(cè)器（閃爍計(jì)數(shù)管）、放大器和高壓電源等幾部分。自然伽馬射線由巖層穿過(guò)泥漿

24、、儀器外殼進(jìn)入探測(cè)器，探測(cè)器將射線轉(zhuǎn)化為電脈沖信號(hào)，經(jīng)放大器把電脈沖放大后由電纜送到地面儀器。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,29,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,二、自然伽馬測(cè)井原理把自然伽馬測(cè)井儀下到井中，測(cè)量地層放射性強(qiáng)度隨深度變化的曲線，稱為自然伽馬曲線(GR)，以計(jì)數(shù)率（1/min）或標(biāo)準(zhǔn)化單位API等刻度。API自然伽馬測(cè)井單位是美國(guó)石油學(xué)會(huì)采用的單位，北美泥巖平均放射性的模擬地層的自然伽馬測(cè)井曲

25、線的1/200的兩倍。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,30,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素自然伽馬測(cè)井曲線記錄下來(lái)的主要是儀器附近，以探測(cè)器中心為球心，半徑為30~45cm范圍內(nèi)巖石放射出來(lái)的伽馬射線。這個(gè)范圍就是自然伽馬測(cè)井的探測(cè)范圍。,,1.自然伽馬測(cè)井理論曲線特點(diǎn)（1）上下圍巖的放射性相同時(shí)，曲線對(duì)稱于地層中點(diǎn)，在地層中點(diǎn)處有極大值或極小值，反映該層放射性大小。,2

26、2:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,31,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素1.自然伽馬測(cè)井理論曲線特點(diǎn)（2）當(dāng)?shù)貙雍穸萮小于三倍的鉆頭直徑d0 (h<3d0)時(shí)，受圍巖的影響。極大值隨h增大而增大，極小值隨h增大而降低。當(dāng)h≥3d0時(shí)，極大值（或極小值）為一常數(shù)，與地層厚度無(wú)關(guān)，與巖石的自然放射性強(qiáng)度成正比。,,（3）h≥3d0時(shí)，由曲線的半幅點(diǎn)確定的厚度等于地層的真實(shí)厚度，當(dāng)

27、h< 3d0時(shí)，由半幅點(diǎn)確定的地層厚度大于地層的真實(shí)厚度，而且地層越薄，大得越多。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,32,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（1） vτ的影響（v—測(cè)井速度，τ—充放電時(shí)間常數(shù)）,,進(jìn)行測(cè)井時(shí)，當(dāng)儀器在井中的測(cè)速很小，在均勻放射性地層中測(cè)得的自然伽馬曲線形狀與理論曲線形狀相似，而當(dāng)測(cè)井速度增大時(shí)，實(shí)際測(cè)得自然伽馬

28、曲線不對(duì)稱，曲線向儀器移動(dòng)方向發(fā)生偏移。其原因是記錄儀器中積分電路的充電、放電都需要一定的延遲時(shí)間τ 。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,33,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（1） vτ的影響vτ影響使GR曲線發(fā)生畸變，使GRmax幅度值下降，且GRmax的位置不在地層中心，向測(cè)井儀器移動(dòng)的方向偏移。半幅點(diǎn)劃分地層厚度變大。地層厚度越小， vτ

29、乘積值越大，曲線畸變?cè)絿?yán)重。對(duì)畸變曲線半幅點(diǎn)的校正公式為：滯后距離= v(m/s)×τ(s)即把畸變曲線的半幅點(diǎn)下移一滯后距離即地層界面位置。測(cè)井速度應(yīng)小于600m/h才能防止曲線過(guò)度畸變。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,34,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（2）放射性漲落的影響 在放射性源強(qiáng)度和測(cè)量條件不變的條件下，在相等的

30、時(shí)間間隔內(nèi)，對(duì)放射性的強(qiáng)度進(jìn)行重復(fù)多次測(cè)量，每次記錄的數(shù)值是不相同的，而總是在某一平均數(shù)值 附近上下變化，這種現(xiàn)象叫放射性漲落。 使得GR曲線不像電測(cè)井曲線光滑，具有許多“小鋸齒”的獨(dú)特形態(tài)。 這種現(xiàn)象是由于放射性元素的各個(gè)原子核的衰變彼此是獨(dú)立的，衰變的次序是偶然的等原因造成的。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,35,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影

31、響因素（2）放射性漲落的影響 當(dāng)記錄次數(shù)很多時(shí)，任一次記錄脈沖數(shù)出現(xiàn)的幾率服從泊松分布規(guī)律。通常用均方差σ表示m次測(cè)量結(jié)果的精度。如果滿足泊松分布：,,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,36,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（2）放射性漲落的影響 則 的測(cè)量次數(shù)只占總測(cè)量次數(shù)的31.7%。而

32、 的測(cè)量次數(shù)占總測(cè)量次數(shù)的68.3%。在放射性測(cè)井曲線上，如果曲線的起伏變化在- σ~+ σ范圍內(nèi)則認(rèn)為是由放射性漲落引起的，不是由地層變化引起的。不做地層界面解釋。在同一地層，各深度點(diǎn)所讀數(shù)n的落在 的幾率為68.3%。只有曲線幅度變化超過(guò)上述范圍，且超過(guò)（2.5~3）σ，作為分層標(biāo)志。,,,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,37,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲

33、線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（2）放射性漲落的影響 引起放射性測(cè)井曲線讀數(shù)變化的原因有兩種：一是放射性漲落引起，與地層的性質(zhì)無(wú)關(guān)。一是地層巖性變化引起。只有正確地將漲落誤差引起的讀數(shù)變化與地層性質(zhì)引起的變化區(qū)分開(kāi)，才能對(duì)放射性測(cè)井曲線進(jìn)行正確的地質(zhì)解釋。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,38,（2）放射性漲落的影響 測(cè)井時(shí)，由于用時(shí)間常數(shù)為τ的積分電路記錄，并且由于

34、地層厚度的變化儀器經(jīng)過(guò)不同地層時(shí)所用時(shí)間不同。實(shí)際均方誤差由以上兩種因素引起，即有兩部分組成,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素,,,,,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,39,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素,,2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（3）地層厚度對(duì)曲線幅度的影響地層變薄會(huì)使高放射性巖層的自然伽馬測(cè)井曲線值下

35、降，低放射性巖層的自然伽馬測(cè)井曲線值上升，并且地層越薄，這種下降和上升就越多。因此對(duì)h< 3d的地層，應(yīng)用曲線時(shí)，應(yīng)考慮層厚的影響。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,40,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的特點(diǎn)及影響因素2.自然伽馬測(cè)井曲線的影響因素（4）井的參數(shù)對(duì)GR曲線的影響。泥漿、套管、水泥環(huán)所具有的放射性通常比地層低，同時(shí)又能吸收來(lái)自地層的伽馬射線，所以這些井內(nèi)介質(zhì)一般來(lái)說(shuō)會(huì)使

36、自然伽馬測(cè)井讀數(shù)降低。一層套管時(shí)的GR測(cè)井值大約是沒(méi)有套管時(shí)75%。所以在大井眼和套管井中，定量解釋自然伽馬測(cè)井資料時(shí)，需要進(jìn)行校正。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,41,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用1.劃分巖性當(dāng)自然電位測(cè)井曲線不能用來(lái)劃分巖性時(shí)，自然伽馬測(cè)井對(duì)劃分泥巖層特別有用。它主要根據(jù)地層中泥質(zhì)含量的變化引起GR曲線幅度變化來(lái)區(qū)分不同的巖性。一般泥巖和頁(yè)巖以明顯的高放射性

37、顯示，并可以連成一條相當(dāng)穩(wěn)定的泥巖線，超過(guò)泥巖線的是巖漿巖、富含放射性礦物的砂巖或石灰?guī)r及海相泥巖等。石膏、硬石膏、鹽巖和純的石灰?guī)r、白云巖的放射性很低，形成井剖面上的基值線，白云巖往往比石灰?guī)r的放射性高，這是由于含放射性物質(zhì)的地層水在碳酸鹽白云巖化的過(guò)程中將放射性物質(zhì)帶入了巖石。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,42,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用1.劃分巖性Ｉ、砂、泥巖剖面

38、 砂巖（GR值低） Vsh ↗ 泥巖（GR值高）II、碳酸鹽剖面白云巖、石灰?guī)r（GR值低） Vsh ↗ 粘土巖（泥巖、頁(yè)巖）（GR值高）III、膏巖剖面巖鹽、石膏（GR值低） Vsh ↗ 泥巖（GR值高）,,,,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,43,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,44,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,,

39、22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,45,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,46,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用2.進(jìn)行地層對(duì)比以單井劃分巖性為基礎(chǔ)，可在構(gòu)造面上用幾口井的曲線進(jìn)行地層對(duì)比。自然伽馬曲線進(jìn)行地層對(duì)比具有以下優(yōu)點(diǎn)：GR曲線與地層中所含流體性質(zhì)（油、水或氣）以及泥漿礦化度無(wú)關(guān)，其幅度主要決定于地層中的放射性物質(zhì)，通常對(duì)于同一

40、巖性其幅度較為穩(wěn)定，另外，對(duì)比的標(biāo)準(zhǔn)層也易選取，通常選用厚層泥巖作標(biāo)準(zhǔn)層，進(jìn)行油田范圍或區(qū)域范圍內(nèi)的地層對(duì)比。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,47,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用2.進(jìn)行地層對(duì)比GR曲線在油水過(guò)渡帶內(nèi)進(jìn)行地層對(duì)比較有優(yōu)勢(shì)，在這樣的地區(qū)同一地層的不同井中，孔隙中所含流體性質(zhì)不同，使得自然電位、電阻率、聲波時(shí)差曲線變化較大，對(duì)比困難。而自然伽馬曲線不受流體性質(zhì)影響。在

41、膏鹽剖面地區(qū)，由于視電阻率和自然電位測(cè)井曲線顯示不好，用自然伽馬測(cè)井曲線進(jìn)行地層對(duì)比更為必要。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,48,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,49,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用3.估算泥質(zhì)含量（1）相對(duì)比值法GCUR—與地層地質(zhì)年代有關(guān)的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)， 一般老地層取

42、２，新地層３.7。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,50,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用3.估算泥質(zhì)含量（2）斯倫貝謝公司計(jì)算泥質(zhì)含量公式B0—純地層的背景值， B0=ρsd?GRsd（或ρIS?GRIS ）ρb、ρsh、ρsd、ρIS—分別為目的層、泥巖層、純砂巖層、純石灰?guī)r層的體積密度。GR、 GRsh、 GRsd、 GRIS—分別為目的層、泥巖層、純砂巖層、純石灰?guī)r層

43、的測(cè)井伽馬值。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,51,第二節(jié) 自然伽馬測(cè)井,三、自然伽馬測(cè)井曲線的應(yīng)用,,,3.估算泥質(zhì)含量（3）圖版法可由實(shí)際資料統(tǒng)計(jì)得到不同地區(qū)各地層的自然伽馬曲線讀數(shù)或自然伽馬相對(duì)值與泥質(zhì)含量的圖版。然后應(yīng)用圖版進(jìn)行泥質(zhì)含量的換算。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,52,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,自然伽馬測(cè)井記錄只能反映地層中放射性核素的總含量，無(wú)法

44、分辨地層中含有什么樣的放射性核素，地層所能提供的信息沒(méi)有得到充分的利用。為此研制了自然伽馬能譜測(cè)井，通過(guò)對(duì)伽馬射線能譜進(jìn)行分析，不僅可以了解地層放射性總的水平，還可定量測(cè)量不同核素的含量，從而得到更多的測(cè)井信息和解決更多的地層和油田開(kāi)發(fā)中的問(wèn)題。自然伽馬能譜測(cè)井根據(jù)鈾、釷、鉀放射性核素在衰變時(shí)放出的伽馬射線能譜不同測(cè)定地層中鈾、釷、鉀含量的測(cè)井方法。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,53,第三節(jié) 自然伽

45、馬能譜測(cè)井,一、 自然伽馬能譜測(cè)井（NGS）的地質(zhì)依據(jù)不同巖石含有的化學(xué)成分不同，其放射性物質(zhì)的成分也不一樣，泥巖地層的主要成分為粘土礦物，粘土礦物所含的放射性元素也各不相同。純砂巖和碳酸鹽巖的放射性元素含量都較低，但某些滲透性的砂巖和碳酸鹽巖地層，由于水中含有易溶的鈾元素，并隨水運(yùn)移，在某些適宜條件下沉淀，形成具有高放射性的滲透層，此時(shí)可用自然伽馬能譜測(cè)井劃分這樣的地層。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,

46、54,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,一、 自然伽馬能譜測(cè)井的地質(zhì)依據(jù)1） 粘土巖中釷、鉀含量比鈾含量高（鈾含量主要受有機(jī)物吸附作用影響）2） 砂巖、碳酸巖中鈾、釷、鉀的分布,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,55,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、 自然伽馬能譜測(cè)井原理根據(jù)鈾、釷、鉀的自然伽馬能譜特征，解譜分析確定各自的含量。1.自然伽馬能譜鉀只有能量為1.46MeV的光電峰，鈾系在1.76

47、MeV存在光電峰，釷系有多個(gè)光電峰，但2.62MeV的光電峰最容易識(shí)別，因而選用它們作為識(shí)別鈾、釷、鉀的特征峰。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,56,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、 自然伽馬能譜測(cè)井原理2.自然伽馬能譜測(cè)井原理自然伽馬能譜測(cè)井儀井下儀器與自然伽瑪測(cè)井儀相同，地面儀器加置解譜分析器。地面儀器核心是多道脈沖幅度分析器，將能譜分為五個(gè)能窗。 W1：0.15~0.5Mev

48、 　W2：0.5~1.1Mev 　W3：1.32~1.575Mev(K) W4：1.65~2.39Mev(U) 　W5：2.475~2.765Mev(Th),,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,57,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、 自然伽馬能譜測(cè)井原理2.自然伽馬能譜測(cè)井原理解譜：對(duì)各能窗均綜合考慮三種元素

49、的貢獻(xiàn)，列出方程組求解。五個(gè)能窗輸出信號(hào)分別送到五個(gè)計(jì)數(shù)器，通過(guò)解譜儀解譜，得到各元素的相對(duì)含量。自然伽馬能譜測(cè)井的輸出曲線：自然伽馬總計(jì)數(shù)率，放射性元素U、Th、K的含量曲線。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,58,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、 自然伽馬能譜測(cè)井原理3.自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)用（1）研究生油巖巖石中的有機(jī)物對(duì)鈾的富集起重要作用，應(yīng)用自然伽馬能譜測(cè)井能在新老井中，在橫向和縱向追

50、蹤生油巖和評(píng)價(jià)其生油能力。有機(jī)碳的含量與U/K比值存在線性關(guān)系。所以U或U/K越高，有機(jī)碳含量越多，則泥巖或頁(yè)巖生油能力越強(qiáng)。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,59,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)用1.研究生油巖上部頁(yè)巖U含量較高，說(shuō)明該段頁(yè)巖是生油巖。下段頁(yè)巖U含量較低，說(shuō)明該段頁(yè)巖生油能力較差。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,60,第三節(jié)

51、自然伽馬能譜測(cè)井,二、自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)用2.尋找頁(yè)巖儲(chǔ)集層富含有機(jī)物的高放射性黑色頁(yè)巖，在局部井段發(fā)育裂縫，存在燧石、粉砂或碳酸鹽巖夾層，可能成為生油層，在能譜測(cè)井曲線上表現(xiàn)為K和Th含量低，而鈾的含量高。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,61,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,3.尋找高放射性碎屑巖和碳酸巖儲(chǔ)層純的砂巖和碳酸鹽巖U、Th、K含量很低，但當(dāng)這些巖石含有鉀鹽、長(zhǎng)石、粘土礦時(shí)， U、Th、

52、K含量明顯上升。還原條件下，溶于地層水中鈾在滲透層沉積，地層的鈾含量增高，依此可在碳酸鹽巖剖面中估算泥質(zhì)含量，尋找碳酸鹽巖裂縫性儲(chǔ)層。,,硼潤(rùn)土和凝灰?guī)r薄層,砂巖,,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,62,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)用4.用Th/U比值研究沉積環(huán)境陸相沉積、氧化環(huán)境、風(fēng)化層：Th/U>7海相沉積、灰色或綠色頁(yè)巖： Th/U<7海相黑色頁(yè)巖、

53、磷酸鹽巖： Th/U<2不同的粘土礦物含有不同的放射性核素，而自然伽馬能譜測(cè)井可以用來(lái)直接尋找不同放射性核素的含量，因此它可用來(lái)區(qū)分粘土礦物。一般根據(jù)自然伽馬能譜測(cè)井測(cè)量的K、Th含量來(lái)鑒別地層的粘土礦物含量。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,63,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)用5.求取泥質(zhì)含量地層中的泥質(zhì)含量與Th、K的含量有較好的線性關(guān)系，一般用總計(jì)數(shù)

54、率、Th含量和K含量的測(cè)井值計(jì)算泥質(zhì)含量。（1）總計(jì)數(shù)率求泥質(zhì)含量,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,64,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)用5.求取泥質(zhì)含量（2）釷含量求泥質(zhì)含量在地層含有云母和長(zhǎng)石時(shí)，用釷曲線確定泥質(zhì)含量較為準(zhǔn)確。（3）鉀含量求泥質(zhì)含量,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,65,第三節(jié) 自然伽馬能譜測(cè)井,二、自然伽馬能譜測(cè)井資料應(yīng)

55、用6.區(qū)分泥質(zhì)砂巖和云母利用Th和K的含量交會(huì)圖可以給出三種組成礦物（石英、云母、泥質(zhì)）的百分含量。,,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,66,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,放射性同位素測(cè)井利用放射性同位素作為示蹤劑，向井內(nèi)注入被放射性同位素活化的液體或固體懸浮物質(zhì)的溶液，并將其壓入管外通道或進(jìn)入地層或?yàn)V積在射孔孔道附近的地層表面上，通過(guò)測(cè)量注入示蹤跡前后同一井段的伽馬射線強(qiáng)度來(lái)研究和觀察油井技術(shù)狀況和采油注

56、水動(dòng)態(tài)的測(cè)井方法，從而解決與示蹤跡過(guò)程有關(guān)的各種問(wèn)題。其測(cè)井測(cè)量系統(tǒng)與自然伽馬測(cè)井相同。放射性同位素測(cè)井是一種尋找竄槽井段的有效方法。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,67,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,一、放射性同位素測(cè)井找竄槽位置放射性同位素測(cè)井施工之前，先測(cè)一條自然伽馬測(cè)井曲線作為參考曲線。而后將Ba131（I131）配成活化液壓入竄槽井段，再測(cè)放射性同位素測(cè)井曲線，與參考曲線比較可以查出示蹤跡液體的

57、通道，找出竄槽位置。A、B層射孔，C層沒(méi)有射孔，B層注入活化液，測(cè)井判斷A、B之間和B、C之間有無(wú)竄槽。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,68,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,一、放射性同位素測(cè)井找竄槽位置放射性同位素測(cè)井曲線與參考自然伽馬測(cè)井曲線對(duì)比，A、B層曲線幅度異常，所以A、B兩層竄槽。C層與參考曲線基本一致B、C沒(méi)有竄槽。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,69,第四節(jié)

58、放射性同位素測(cè)井,二、放射性同位素測(cè)井檢查封堵效果串槽油井中部分層段出水、誤射孔等井段需要第二次注水泥封堵。 先測(cè)一條自然伽馬曲線作為參考曲線。然后將加入少量放射生同位素的水泥擠入上述井段。再測(cè)一條放射生同位素伽馬曲線。若封堵良好，則封堵處由于注入活化水泥曲線幅度增大。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,70,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,二、放射性同位素測(cè)井檢查封堵效果 A、B串通。將B層射開(kāi)注入活

59、化水泥。經(jīng)比較，AB段曲線幅度明顯升高，封堵效果良好。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,71,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,二、放射性同位素測(cè)井檢查封堵效果 A、B、C、D同時(shí)射開(kāi)。油水同出，將活化煤油水泥注入。水層處，油被水替換，水泥凝固將水層堵死。油層處水泥不固結(jié)，經(jīng)抽吸導(dǎo)出。地層經(jīng)比較，A、B層曲線幅度增大，則被封堵；C、D層曲線幅度基本不變，為油層。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位

60、素測(cè)井,72,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,三、檢查壓裂效果 為提高采收率和產(chǎn)能，常對(duì)低孔、低滲地層進(jìn)行壓裂。壓裂時(shí)將吸附放射性同位素的活化砂（作為示蹤劑）壓入地層裂縫中，在壓裂前測(cè)一條參考曲線，壓裂后洗井再測(cè)一條放射性同位素曲線，兩曲線重疊對(duì)比可知壓裂效果。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,73,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,三、檢查壓裂效果 右圖中下部的五個(gè)砂巖地層經(jīng)兩次壓裂全部壓開(kāi)，第一次壓裂比

61、較Jr1、J r2，知上三個(gè)地層壓開(kāi)。第二次壓裂比較Jr3、Jr1知下兩個(gè)地層壓開(kāi)。,22:24:15,第七章 自然伽馬測(cè)井和放射性同位素測(cè)井,74,第四節(jié) 放射性同位素測(cè)井,四、放射性同位素載體法測(cè)定吸水剖面，計(jì)算相對(duì)吸水量。測(cè)定各小層吸水量，以防止單層突進(jìn)。生產(chǎn)中選用半衰期短的放射生同位素作為示蹤元素。用粒徑大于50μm已吸附示蹤跡元素的固相載體做成活化固相載體。放入水中，配置成均勻懸浮液。在正常注水條件下，在懸浮液向地層侵入