第六章 伽馬測(cè)井

1、l放射性測(cè)井是測(cè)量記錄巖石及其孔隙流體的核物理性質(zhì)的參數(shù)，研究井剖面巖層性質(zhì)的一組測(cè)井方法，包括自然伽馬，自然伽馬能譜、中子、密度測(cè)井等。l放射性測(cè)井的特點(diǎn)：不受井眼介質(zhì)限制，在裸眼井和套管井、各種鉆井泥漿的井中均可測(cè)，能進(jìn)行套管井的地層評(píng)價(jià)，快速分析和確定巖石及其孔隙流體各種化學(xué)元素。放射性測(cè)井分類：（按測(cè)量的放射性類型劃分） 1、伽馬測(cè)井：以研究伽馬輻射為基礎(chǔ)，包括GR、NGS、地層密度、巖性密度、放射性同位素示蹤測(cè)井等。 2、中子測(cè)井：以研究中子與巖石及孔隙流體相互作用為基礎(chǔ)，包括熱中子、超熱中子、中子伽馬、脈沖中子非彈性散射伽馬能譜、中子壽命及活化測(cè)井等。二、自然伽馬的測(cè)井原理二、自然

2、伽馬的測(cè)井原理三、自然伽馬曲線特征三、自然伽馬曲線特征一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)四、自然伽馬曲線的影響因素四、自然伽馬曲線的影響因素五、自然伽馬曲線的應(yīng)用五、自然伽馬曲線的應(yīng)用一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 1 1、放射性核素和核衰變、放射性核素和核衰變 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互關(guān)系、伽馬射線與物質(zhì)的相互關(guān)系 3 3、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系 一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 1 1、放射性核素和核衰變、放射性核素和核衰變 核素核素：指原子核中具有一定數(shù)目質(zhì)子和中子，并處于同：指原子核中具有一

3、定數(shù)目質(zhì)子和中子，并處于同一能態(tài)的同一類原子。一能態(tài)的同一類原子。同位素同位素：指質(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不同的核素，它們?cè)冢褐纲|(zhì)子數(shù)相同，而中子數(shù)不同的核素，它們?cè)谠刂芷诒碇姓加型晃恢?。元素周期表中占有同一位置。一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 1 1、放射性核素和核衰變、放射性核素和核衰變 穩(wěn)定核素穩(wěn)定核素：不會(huì)自發(fā)衰變?yōu)榱硪环N核。：不會(huì)自發(fā)衰變?yōu)榱硪环N核。放射性核素放射性核素：原子核能自發(fā)地發(fā)生衰變，由一種核變?yōu)椋涸雍四茏园l(fā)地發(fā)生衰變，由一種核變?yōu)榱硪环N核。另一種核。核衰變時(shí)，發(fā)射三種射線核衰變時(shí)，發(fā)射三種射線： ， ， ：氦核組成的離子流，帶正電，穿透能力最差。射線：

4、高速電子流，帶負(fù)電，穿透能力差。射線：高頻光子流，穿透力強(qiáng)，易被測(cè)井儀器測(cè)定。一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)：在能量大于1.02Mev時(shí)，它在物質(zhì)的原子核附近與核的庫(kù)倫場(chǎng)相互作用，可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子，而光子本身全部被吸收。一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 電子對(duì)效應(yīng)電子對(duì)效應(yīng)：在能量大于1.022Mev時(shí)，它在物質(zhì)的原子核附近與核的庫(kù)倫力相互作用，可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)負(fù)電子和一個(gè)正電子，而光子本身被全部吸收。2(

5、1.022)ANeKZEA 吸收（衰減）系數(shù)吸收（衰減）系數(shù)：伽馬射線通過(guò)單位厚度的吸收介質(zhì)，因此效應(yīng)導(dǎo)致伽馬射線強(qiáng)度的減弱，用吸收系數(shù)標(biāo)示:K為常數(shù)，E為入射伽馬的能量，NA為阿伏伽德羅常數(shù)，A為克原子量，Z為原子序數(shù)，為密度一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 康普頓效應(yīng)康普頓效應(yīng)：能量較高伽馬射線與物質(zhì)中原子核外電子碰撞時(shí)，一部分能量轉(zhuǎn)交給電子，使之脫離原子電子殼層而飛出，同時(shí)伽馬射線改變自己運(yùn)動(dòng)方向，繼續(xù)與其它電子相撞。每碰撞一次，能量損失一部分，并改變其運(yùn)動(dòng)方向，形成所謂康普頓效應(yīng)。一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽

6、馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 康普頓減弱系數(shù)康普頓減弱系數(shù)：由康普頓效應(yīng)引起的伽馬射線通過(guò)單位距離物質(zhì)的減弱強(qiáng)度由康普頓效應(yīng)引起的伽馬射線通過(guò)單位距離物質(zhì)的減弱強(qiáng)度: 每個(gè)電子的康普頓散射截面，為常數(shù)每個(gè)電子的康普頓散射截面，為常數(shù)；Z/A Z/A 在一定介質(zhì)條件下，為常數(shù)，因此，利用在一定介質(zhì)條件下，為常數(shù)，因此，利用 和和 的關(guān)系，可以確定介質(zhì)的密度，是密度測(cè)井的核的關(guān)系，可以確定介質(zhì)的密度，是密度測(cè)井的核物理基礎(chǔ)物理基礎(chǔ)e一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 光電效應(yīng)

7、光電效應(yīng)：當(dāng)伽馬射線能量較低（低于0.25Mev）時(shí)，它與組成物質(zhì)元素原子中的電子相碰撞之后，把能量全部轉(zhuǎn)交電子，使電子獲得能量后脫離其電子殼層而飛出，同時(shí)伽馬射線被吸收而消失。這一過(guò)程稱為光電效應(yīng)，被釋放出來(lái)的電子叫光電子。 一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用、伽馬射線與物質(zhì)的相互作用 線性光電吸收系數(shù)線性光電吸收系數(shù)：當(dāng)伽馬射線能量大于原子核外電子結(jié)合能時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)的概率。4.10.0089nZA此式說(shuō)明此式說(shuō)明：光電吸收系數(shù)主要取決于原子序數(shù)，由此發(fā)光電吸收系數(shù)主要取決于原子序數(shù)，由此發(fā)展了巖性密度測(cè)井。展了巖性密度測(cè)井。E0.1Mev

8、時(shí)，主要為光電效應(yīng)；0.1Mev E 2Mev時(shí)，發(fā)生電子對(duì)效應(yīng)三種效應(yīng)發(fā)生的比例隨E而變一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 1 1、放射性核素和核衰變、放射性核素和核衰變 2 2、伽馬射線與物質(zhì)的相互關(guān)系、伽馬射線與物質(zhì)的相互關(guān)系 3 3、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系 一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 3 3、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系 巖石的放射性是由巖石中所含的U、Th、k系放射性同位素引起的。這些元素在自然界衰變過(guò)程中的均放出射線,且不同元素放出的射線的數(shù)量和能量?jī)煞矫婢袇^(qū)別。

9、因此，通過(guò)探測(cè)射線的數(shù)量（強(qiáng)度）和能量（能譜），有就可能確定巖石中放射性元素的數(shù)量（含量）及種類，并進(jìn)一步用來(lái)尋找放射性礦床和研究巖層性質(zhì)等。測(cè)量自射線強(qiáng)度的方法叫做自然伽瑪法，測(cè)量自然伽瑪能譜的方法叫做自然伽瑪能譜法。一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 3 3、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系 1巖漿巖：有許多放射性礦物，如長(zhǎng)石，云母集中了地層中絕大多數(shù)鉀K。角閃石、獨(dú)居石、輝石也有較高放射性，其中以堿性巖、鋯石、獨(dú)居石等放射性最強(qiáng)。2變質(zhì)巖：取決于母巖放射性，若為巖漿巖，放射性較強(qiáng)，沉積巖則次之。3沉積巖：一般比巖漿巖、變質(zhì)巖差，沉積巖中的不

10、同巖類，放射性不同。一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 3 3、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系 總放射性： 沉積巖的放射性低于巖漿巖和變質(zhì)巖。 沉積巖中自然伽馬放射性隨泥質(zhì)含量的增加而增加。粘土中：蒙脫石，伊利石，高嶺石，綠泥石粘土中：蒙脫石，伊利石，高嶺石，綠泥石一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ) 3 3、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系、巖石的自然放射性和巖石性質(zhì)的關(guān)系 沉積巖中鈾，釷、鉀的含量沉積巖中鈾，釷、鉀的含量 （1）粘土中：鉀約含）粘土中：鉀約含2%，釷含，釷含12ppm，鈾約，鈾約6ppm還與沉積環(huán)境有關(guān)，不同的粘

11、土礦物，鈾釷鉀的含量有一定差別。還與沉積環(huán)境有關(guān)，不同的粘土礦物，鈾釷鉀的含量有一定差別。 （2）砂巖及碳酸鹽巖中，隨粘土礦物增加，）砂巖及碳酸鹽巖中，隨粘土礦物增加， 鈾、釷、鉀的含鈾、釷、鉀的含量增加，水流作用可造成鈾含量很高。量增加，水流作用可造成鈾含量很高。 （3）釷化合物難溶于水，故巖石中釷含量較高的話，離物源近。）釷化合物難溶于水，故巖石中釷含量較高的話，離物源近。 （4）四價(jià)鈾難溶于水，六價(jià)鈾難溶于水，鈾含量與沉積環(huán)境及）四價(jià)鈾難溶于水，六價(jià)鈾難溶于水，鈾含量與沉積環(huán)境及成巖后水流作用有關(guān)，四價(jià)鈾氧化成六價(jià)鈾，六價(jià)鈾在還原條件成巖后水流作用有關(guān)，四價(jià)鈾氧化成六價(jià)鈾，六價(jià)鈾在還原條

12、件下四價(jià)鈾而沉淀下四價(jià)鈾而沉淀二、自然伽馬的測(cè)井原理二、自然伽馬的測(cè)井原理三、自然伽馬曲線特征三、自然伽馬曲線特征一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)一、伽馬測(cè)井的核物理基礎(chǔ)四、自然伽馬曲線的影響因素四、自然伽馬曲線的影響因素五、自然伽馬曲線的應(yīng)用五、自然伽馬曲線的應(yīng)用l進(jìn)行自然伽瑪測(cè)井的簡(jiǎn)單原理如圖所示：（井下儀器、地面儀器）l探測(cè)器將接收到的伽瑪射線轉(zhuǎn)換成電脈沖l放大器探測(cè)器輸出電脈沖加以放大-剔除-計(jì)數(shù)率-電器積累連續(xù)電流簡(jiǎn)單變換和刻度自然伽瑪GR曲線。記錄電位差與單位時(shí)間內(nèi)的脈沖數(shù)成正比。即與周圍巖石放射性強(qiáng)度成正比。l得到的是一條隨深度變化的計(jì)數(shù)率曲線（脈沖/分），現(xiàn)常用API單位（美國(guó)石油學(xué)會(huì)

13、采用的單位，表示兩倍于北美泥巖平均放射性的模擬地層的自然伽馬測(cè)井曲線值的1/200定義為API自然伽馬測(cè)井單位）二、自然伽馬的測(cè)井原理二、自然伽馬的測(cè)井原理三、自然伽馬的曲線特征三、自然伽馬的曲線特征1、上下圍巖相同時(shí)，曲線對(duì)稱于地層中點(diǎn)，并在地層中點(diǎn)取得極值；2、地層厚度小于縱向探測(cè)范圍時(shí)，地層厚度減小，曲線幅度降低；3、地層厚度大于縱向探測(cè)范圍時(shí)，半幅點(diǎn)對(duì)應(yīng)于地層界面。四、自然伽馬曲線的影響因素四、自然伽馬曲線的影響因素1、測(cè)速v和儀器電路積分常數(shù)對(duì)曲線的影響v 越大，曲線幅度越小，對(duì)稱性越大，曲線幅度越小，對(duì)稱性越差，極值向提升方向偏移越遠(yuǎn)，越差，極值向提升方向偏移越遠(yuǎn)，因此測(cè)井速度受到

14、限制。因此測(cè)井速度受到限制。四、自然伽馬曲線的四、自然伽馬曲線的影響因素影響因素2、放射性漲落誤差漲落現(xiàn)象：多次測(cè)量，各漲落現(xiàn)象：多次測(cè)量，各次讀數(shù)與全部讀數(shù)的平均次讀數(shù)與全部讀數(shù)的平均值之差大部分分布在一定值之差大部分分布在一定范圍內(nèi)。由于漲落現(xiàn)象，范圍內(nèi)。由于漲落現(xiàn)象，使使GR曲線呈現(xiàn)曲線呈現(xiàn)“鋸齒鋸齒狀狀”，其原因在于放射性，其原因在于放射性漲落引起的誤差，稱為漲漲落引起的誤差，稱為漲落誤差落誤差四、自然伽馬曲線的影響因素四、自然伽馬曲線的影響因素3、地層厚度的影響4、井的影響薄層，曲線受上下圍巖變化薄層，曲線受上下圍巖變化因泥漿、套管和水泥吸收伽馬射線，使曲線幅度因泥漿、套管和水泥吸收

15、伽馬射線，使曲線幅度降低。裸眼井主要受井徑和泥漿的影響，套管井降低。裸眼井主要受井徑和泥漿的影響，套管井則要考慮到套管和水泥環(huán)的影響，需要做必要的則要考慮到套管和水泥環(huán)的影響，需要做必要的校正。校正。五、自然伽馬曲線的應(yīng)用五、自然伽馬曲線的應(yīng)用l 劃分巖性劃分巖性主要依據(jù)主要依據(jù): Vsh不同，GR讀數(shù)也會(huì)不同砂泥巖剖面砂泥巖剖面：泥巖層GR幅度值最高，純地層，GR讀數(shù)最低。碳酸鹽巖剖面碳酸鹽巖剖面：泥巖、頁(yè)巖GR幅度值最高，純的石灰?guī)r、白云巖GR幅度值最低，而泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云巖GR值介于中間。膏巖剖面膏巖剖面：巖鹽、石膏層的GR較低，泥巖層GR較高。1 1、劃分巖性和地層對(duì)比、劃分巖性和地

16、層對(duì)比五、自然伽馬曲線的應(yīng)用五、自然伽馬曲線的應(yīng)用l 進(jìn)行地層對(duì)比，劃分儲(chǔ)集層進(jìn)行地層對(duì)比，劃分儲(chǔ)集層砂泥巖剖面砂泥巖剖面：低GR為砂巖儲(chǔ)集層，在厚層狀態(tài)下可用半幅點(diǎn)來(lái)分層。碳酸鹽巖剖面碳酸鹽巖剖面：低GR說(shuō)明泥質(zhì)含量少的純巖石，結(jié)合高孔隙度和低電阻率可劃分儲(chǔ)集層。膏巖剖面膏巖剖面：巖鹽、石膏層的GR較低，泥巖層GR較高。1 1、劃分巖性和地層對(duì)比、劃分巖性和地層對(duì)比2 2、確定泥質(zhì)含量、確定泥質(zhì)含量地質(zhì)基礎(chǔ)地質(zhì)基礎(chǔ)（計(jì)算條件）：地層除粘土礦物外，不含其它放射性礦物，此時(shí)GR為計(jì)算Vsh的最好方法，如果巖石本身組成中含放射性物質(zhì)，如含火山碎屑等，則無(wú)法正確判斷泥質(zhì)含量。五、自然伽馬曲線的應(yīng)用五

17、、自然伽馬曲線的應(yīng)用GRminmaxminGRGRGRGR=1212GCURGCURGRVsh =l相對(duì)值法l經(jīng)驗(yàn)法老地層：GCUR=2；新地層GCUR=3.74l3確定巖石的粒度均值，作沉積環(huán)境分析確定巖石的粒度均值，作沉積環(huán)境分析lC0、C1為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)。lC0為所選取的為所選取的GRmin的相應(yīng)層段的平均粒度均值（的相應(yīng)層段的平均粒度均值（Mz0）的對(duì)數(shù)值。的對(duì)數(shù)值。計(jì)算粒度均值計(jì)算粒度均值y = 0.7957x + 1.6053R = 0.85500.511.522.53-1-0.500.511.52M (Z)GR段小層自然伽馬 40 230 自然電位 20 80 井徑 20

18、 35 深度 (m)深側(cè)向 2 2000 淺側(cè)向 2 2000 聲波時(shí)差 450 150 補(bǔ)償密度 1.7 2.9 補(bǔ)償中子 70 0 泥質(zhì) 0 1 巖屑 0 1 石英 0 1 計(jì)算均值 -1 4 粒度均值 -1 4 薄片分析結(jié)果巖石相盒3盒2H3-2272027302740275027602770中粒石英砂巖中粒巖屑砂巖粗-中粒長(zhǎng)石砂巖粗粒石英砂巖中粒巖屑砂巖中粒巖屑石英砂巖粗粒巖屑石英砂巖粗粒巖屑石英砂巖粗粒石英砂巖粗粒巖屑砂巖泥巖細(xì)粒巖屑砂巖中粒巖屑砂巖中粒巖屑石英砂巖粗粒巖屑石英砂巖中粒巖屑砂巖粗粒巖屑石英砂巖粉砂巖計(jì)算粒度均值l自然伽瑪測(cè)井可以解決以下：l（1）據(jù)天然放射性強(qiáng)弱，判別

19、巖性和劃分井地層剖面。l（2）在一個(gè)含油氣區(qū)或單獨(dú)構(gòu)造上，各井剖面進(jìn)行對(duì)比。l（3）估計(jì)巖石中泥質(zhì)含量，從而判斷巖層的儲(chǔ)集性能，特別是在泥漿礦化度較高地區(qū)，碳酸鹽巖剖面中，自然電位無(wú)法清楚劃分滲透性巖層，自然伽瑪可以解決。l自然伽瑪測(cè)井的優(yōu)缺點(diǎn)：l優(yōu)點(diǎn)：（1）裸眼井和套管井中均可以進(jìn)行l(wèi) （2）油基泥漿、高礦化度以及干井中均可以進(jìn)行l(wèi) （3）碳酸鹽巖剖面和水化學(xué)沉積剖面不可缺少。l缺點(diǎn)：（1）測(cè)速慢，成本高。l（2）如果巖石本身組成中含放射性物質(zhì)，如含火山碎屑等，則無(wú)法正確判斷泥質(zhì)含量。如哈密地區(qū)，那么SH判定需從其分資料中求取。一、自然伽馬能譜測(cè)井原理一、自然伽馬能譜測(cè)井原理二、二、NGS與

20、與GR測(cè)井的區(qū)別測(cè)井的區(qū)別三、三、NGS的應(yīng)用的應(yīng)用一、自然伽馬能譜測(cè)井原理一、自然伽馬能譜測(cè)井原理二、二、NGS與與GR測(cè)井的區(qū)別測(cè)井的區(qū)別三、三、NGS的應(yīng)用的應(yīng)用一、自然伽馬能譜測(cè)井原理一、自然伽馬能譜測(cè)井原理1 1、自然伽馬能譜、自然伽馬能譜 不同的放射性元素在衰變時(shí)，放射出的伽馬不同的放射性元素在衰變時(shí)，放射出的伽馬射線的能量不同，如圖是鈾系、釷系及射線的能量不同，如圖是鈾系、釷系及K K4040的自然的自然伽馬能譜。伽馬能譜。 從譜分布可以看出從譜分布可以看出K K4040只有能量為只有能量為1.46MeV1.46MeV的伽的伽馬射線，而鈾系和釷系有各種能量的伽馬射線，馬射線，而鈾

21、系和釷系有各種能量的伽馬射線，但大部分分布在但大部分分布在1.3MeV1.3MeV以下。以下。 釷系在釷系在2.62MeV2.62MeV處有一明顯峰值，可作為釷系處有一明顯峰值，可作為釷系的特征譜；的特征譜； 鈾系在鈾系在1.76MeV1.76MeV處也出現(xiàn)一個(gè)峰值，作為鈾系處也出現(xiàn)一個(gè)峰值，作為鈾系的特征譜。的特征譜。 可見，可見，1.461.46，1.76MeV1.76MeV和和2.62MeV2.62MeV的三個(gè)光電的三個(gè)光電峰，且最容易識(shí)別，因此選用它們分別作為識(shí)別峰，且最容易識(shí)別，因此選用它們分別作為識(shí)別鈾、釷、鉀的特征譜。鈾、釷、鉀的特征譜。 2 2、自然伽馬能譜測(cè)井原理、自然伽馬能

22、譜測(cè)井原理 自然伽馬能譜測(cè)井儀的下井儀器與自然伽馬測(cè)自然伽馬能譜測(cè)井儀的下井儀器與自然伽馬測(cè)井儀基本相同，使用井儀基本相同，使用NaINaI閃爍計(jì)數(shù)器，將入射的伽閃爍計(jì)數(shù)器，將入射的伽馬射線能量的大小以脈沖的幅度大小輸出，不同馬射線能量的大小以脈沖的幅度大小輸出，不同之處是地面儀器部分，其測(cè)量原理如圖所示。之處是地面儀器部分，其測(cè)量原理如圖所示。 自然伽馬能譜測(cè)井儀的地面儀器部分的核心是自然伽馬能譜測(cè)井儀的地面儀器部分的核心是多道脈沖幅度分析器，該分析器將能譜分為五個(gè)多道脈沖幅度分析器，該分析器將能譜分為五個(gè)能窗，它們的測(cè)量范圍分別是：能窗，它們的測(cè)量范圍分別是： W1W1：0.150.150

23、.5MeV0.5MeV W2 W2：0.50.51.1MeV1.1MeV W3 W3：1.321.321.575MeV(1.575MeV(含特征譜含特征譜1.46MeV1.46MeV的鉀窗的鉀窗) ) W4 W4：1.651.652.390MeV(2.390MeV(含鈾特征譜含鈾特征譜1.76MeV1.76MeV的鈾的鈾窗窗) ) W W5 5：2.4752.4752.765MeV(2.765MeV(含釷特征譜含釷特征譜2.62MeV2.62MeV的的釷窗釷窗) )2 2、自然伽馬能譜測(cè)井原理、自然伽馬能譜測(cè)井原理 五個(gè)能窗輸出的信號(hào)分別送入五個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于鉀窗的五個(gè)能窗輸出的信號(hào)分別

24、送入五個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)。由于鉀窗的計(jì)數(shù)率中含有少量鈾、釷計(jì)數(shù)率中含有少量鈾、釷射線的成分，鈾窗中亦含有少量釷的成射線的成分，鈾窗中亦含有少量釷的成分，分，ThTh窗中又含有少量窗中又含有少量U U的成分。的成分。 所以各窗的計(jì)數(shù)率并不僅僅反映對(duì)應(yīng)的元素的含量，因而還需要所以各窗的計(jì)數(shù)率并不僅僅反映對(duì)應(yīng)的元素的含量，因而還需要解譜。解譜。 所謂解譜就是對(duì)各能窗均綜合考慮三種元素的貢獻(xiàn)，列出方程組所謂解譜就是對(duì)各能窗均綜合考慮三種元素的貢獻(xiàn)，列出方程組求解。解線性方程組的儀器裝置叫解譜儀。求解。解線性方程組的儀器裝置叫解譜儀。 從解譜儀輸出的信號(hào)送至照像記錄設(shè)備進(jìn)行記錄。最后輸出四個(gè)從解譜儀輸出的

25、信號(hào)送至照像記錄設(shè)備進(jìn)行記錄。最后輸出四個(gè)量：自然伽馬總計(jì)數(shù)率量：自然伽馬總計(jì)數(shù)率(SGR)(SGR)，釷含量，釷含量(THOR)(THOR)、鈾含量、鈾含量(URAN)(URAN)、鉀含、鉀含量量(POTA)(POTA)。探測(cè)器在井中自下而上移動(dòng)測(cè)量，儀器便輸出四條連續(xù)。探測(cè)器在井中自下而上移動(dòng)測(cè)量，儀器便輸出四條連續(xù)曲線。曲線。二、二、NGS與與GR的區(qū)別的區(qū)別 GR測(cè)井記錄的是能量大于測(cè)井記錄的是能量大于100Kev的所有的所有造造成的總的計(jì)數(shù)率，反映的是巖層中所有放射性成的總的計(jì)數(shù)率，反映的是巖層中所有放射性核素的總效應(yīng)。核素的總效應(yīng)。 NGS分別對(duì)應(yīng)鈾、釷、鉀三種主要放射性核分別對(duì)應(yīng)

26、鈾、釷、鉀三種主要放射性核素輻射的素輻射的造成的計(jì)數(shù)率進(jìn)行記錄，反映的是不造成的計(jì)數(shù)率進(jìn)行記錄，反映的是不同放射性核素的效應(yīng)，測(cè)井得到的曲線分別是同放射性核素的效應(yīng)，測(cè)井得到的曲線分別是反映釷含量（反映釷含量（ppm），鈾含量（），鈾含量（ppm）和）和K40含量及總的計(jì)數(shù)率（含量及總的計(jì)數(shù)率（API)1 1、研究生油層、研究生油層 大量研究表明，巖石中的有機(jī)物對(duì)鈾的富集大量研究表明，巖石中的有機(jī)物對(duì)鈾的富集起著重要作用，因此應(yīng)用自然伽馬能譜測(cè)井，可起著重要作用，因此應(yīng)用自然伽馬能譜測(cè)井，可在縱向和橫向上，追蹤生油層和評(píng)價(jià)生油層的生在縱向和橫向上，追蹤生油層和評(píng)價(jià)生油層的生油能力。油能力。 自

27、然界中的有機(jī)質(zhì)，一來(lái)自水生有機(jī)物，二自然界中的有機(jī)質(zhì)，一來(lái)自水生有機(jī)物，二來(lái)自陸生植物。它們與鈾之間都有親和力存在。來(lái)自陸生植物。它們與鈾之間都有親和力存在。雖然這種親和力的形成還在研究之中。但這種親雖然這種親和力的形成還在研究之中。但這種親和力使有機(jī)質(zhì)與鈾含量有明顯的相關(guān)關(guān)系。和力使有機(jī)質(zhì)與鈾含量有明顯的相關(guān)關(guān)系。 這種現(xiàn)象的另一種解釋是，海水中的鈾離子這種現(xiàn)象的另一種解釋是，海水中的鈾離子與其他微量元素為浮游生物所吸附；陸生植物的與其他微量元素為浮游生物所吸附；陸生植物的腐質(zhì)酸也容易吸附鈾離子。從而，源巖的自然放腐質(zhì)酸也容易吸附鈾離子。從而，源巖的自然放射性明顯高于非源巖，并且這種增加是鈾

28、引起的。射性明顯高于非源巖，并且這種增加是鈾引起的。 2 2、尋找頁(yè)巖儲(chǔ)集層、尋找頁(yè)巖儲(chǔ)集層 有機(jī)質(zhì)含量高的高放射性黑有機(jī)質(zhì)含量高的高放射性黑色泥巖，若有天然裂縫則可能色泥巖，若有天然裂縫則可能有很多油氣產(chǎn)能。鈣質(zhì)和粉砂有很多油氣產(chǎn)能。鈣質(zhì)和粉砂巖夾層性脆易生成裂縫，形成巖夾層性脆易生成裂縫，形成可溶于水的六價(jià)鈾以及子體鐳可溶于水的六價(jià)鈾以及子體鐳的通道。這種油氣層的自然伽的通道。這種油氣層的自然伽馬能譜特征為總強(qiáng)度高、鈾含馬能譜特征為總強(qiáng)度高、鈾含量高，而釷和鉀含量較低。量高，而釷和鉀含量較低。3 3、尋找高放射性碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層、尋找高放射性碎屑巖和碳酸鹽巖儲(chǔ)層4 4、用、用Th/UT

29、h/U研究沉積環(huán)境研究沉積環(huán)境 統(tǒng)計(jì)研究表明：陸相氧化環(huán)境、風(fēng)化層，統(tǒng)計(jì)研究表明：陸相氧化環(huán)境、風(fēng)化層，Th/U7;Th/U7;海相沉積，氧化還原過(guò)渡帶，灰色或綠色頁(yè)巖，海相沉積，氧化還原過(guò)渡帶，灰色或綠色頁(yè)巖，2Th/U72Th/U7；海相還原環(huán)境，黑色頁(yè)巖、磷酸鹽巖，；海相還原環(huán)境，黑色頁(yè)巖、磷酸鹽巖，Th/U2Th/U7;Th/U7;海相沉積，氧化還原過(guò)渡帶，灰色或綠色頁(yè)巖，海相沉積，氧化還原過(guò)渡帶，灰色或綠色頁(yè)巖，2Th/U72Th/U7；海相還原環(huán)境，黑色頁(yè)巖、磷酸鹽巖，；海相還原環(huán)境，黑色頁(yè)巖、磷酸鹽巖，Th/U2Th/U2 Th/U往往和盆地的地形剖面一致，具有邊緣高往往和盆地的

30、地形剖面一致，具有邊緣高而內(nèi)部低的特征，可反映沉積物源和推進(jìn)方向。而內(nèi)部低的特征，可反映沉積物源和推進(jìn)方向。 5 5、求泥質(zhì)含量、求泥質(zhì)含量 地層中泥質(zhì)含量與釷或鉀的含量有較好的相關(guān)關(guān)地層中泥質(zhì)含量與釷或鉀的含量有較好的相關(guān)關(guān)系，而與地層中軸的含量關(guān)系較小。一般不用鈾的系，而與地層中軸的含量關(guān)系較小。一般不用鈾的含量而用總的計(jì)數(shù)率、釷含量和鉀含量測(cè)井值計(jì)算含量而用總的計(jì)數(shù)率、釷含量和鉀含量測(cè)井值計(jì)算泥質(zhì)含量。泥質(zhì)含量。 minmaxminCTSCTSCTSCTSSVCT1212SVCTGCURSVCTSVCE式中，SVCT:用總計(jì)數(shù)率求出的泥質(zhì)含量指數(shù)；CTS:總計(jì)數(shù)率；CTSmin：純地層計(jì)

31、數(shù)率；CTSmax：泥巖總計(jì)數(shù)率；SVCE：用總計(jì)數(shù)率求出的泥質(zhì)體積含量；GCUR:區(qū)域參數(shù)（1） 用總計(jì)數(shù)率求泥質(zhì)含量用總計(jì)數(shù)率求泥質(zhì)含量minmaxminTHTHTHTHSVTH1212SVTHGCURSVTHSVTEminmaxmin4040404040KKKKSVK1212404040SVKGCURSVKSVK(2) 由釷含量求泥質(zhì)含量(3) 由鉀含量求泥質(zhì)含量6 6、區(qū)分泥質(zhì)砂巖和云母、區(qū)分泥質(zhì)砂巖和云母利用釷和鉀的含量交會(huì)圖，可以給出石英、云母和泥質(zhì)的百分含量 又稱放射性示蹤測(cè)井，利用人工放射性同位素為示又稱放射性示蹤測(cè)井，利用人工放射性同位素為示蹤劑，研究油井技術(shù)和采油注水動(dòng)態(tài)的

32、測(cè)井方法。蹤劑，研究油井技術(shù)和采油注水動(dòng)態(tài)的測(cè)井方法。一、放射性同位素測(cè)井找串槽位置一、放射性同位素測(cè)井找串槽位置二、放射性同位素測(cè)井檢測(cè)封堵效果二、放射性同位素測(cè)井檢測(cè)封堵效果三、檢查壓裂效果的放射性同位素測(cè)井三、檢查壓裂效果的放射性同位素測(cè)井四、放射性同位素載體法測(cè)定吸水剖面，計(jì)算吸水四、放射性同位素載體法測(cè)定吸水剖面，計(jì)算吸水量量一、放射性同位素測(cè)井找竄槽位置一、放射性同位素測(cè)井找竄槽位置 油井投入生產(chǎn)后，由于固井質(zhì)量差或固井后由于射孔及其油井投入生產(chǎn)后，由于固井質(zhì)量差或固井后由于射孔及其他工程施工，使水泥環(huán)破裂，造成層間串通，即形成竄槽，這他工程施工，使水泥環(huán)破裂，造成層間串通，即形成

33、竄槽，這對(duì)采油和注水均有不良影響，應(yīng)及時(shí)測(cè)定竄槽井段，采取堵竄對(duì)采油和注水均有不良影響，應(yīng)及時(shí)測(cè)定竄槽井段，采取堵竄措施。放射性同位素測(cè)井就是一種尋找竄槽井段的有效方法。措施。放射性同位素測(cè)井就是一種尋找竄槽井段的有效方法。 放射性同位素測(cè)井施工前，先測(cè)一條自然伽馬測(cè)井曲線作放射性同位素測(cè)井施工前，先測(cè)一條自然伽馬測(cè)井曲線作為參考曲線，而后將為參考曲線，而后將BaBa131131( (或或I I131131) )配成的活化液壓入找竄層段，配成的活化液壓入找竄層段，再測(cè)放射性同位素測(cè)井曲線，與先測(cè)的參考曲線比較，則可查再測(cè)放射性同位素測(cè)井曲線，與先測(cè)的參考曲線比較，則可查出示蹤液的通道，找出竄槽

34、位置。出示蹤液的通道，找出竄槽位置。 如圖所示，欲檢查已射開之如圖所示，欲檢查已射開之B B層和未射開的層和未射開的C C層及射開的層及射開的A A層之間層之間是否有竄槽。以封隔器分別封隔是否有竄槽。以封隔器分別封隔B B、A A層和層和B B、C C層，以一定壓力向?qū)?，以一定壓力向B B層層注入放射性活化液注入放射性活化液( (放射性同位素放射性同位素BaBa131131或或I I131131的活化油或活化水，對(duì)的活化油或活化水，對(duì)油層找竄，注入活化油：對(duì)水層找油層找竄，注入活化油：對(duì)水層找竄，注入活化水竄，注入活化水) )，然后進(jìn)行放射，然后進(jìn)行放射性同位素測(cè)井。性同位素測(cè)井。注入了活化液

35、的注入了活化液的B B層，曲線異層，曲線異常幅度明顯增大，被封隔器封常幅度明顯增大，被封隔器封隔的隔的A A層處，雖未注人活化液層處，雖未注人活化液卻也有明顯增大的曲線異常，卻也有明顯增大的曲線異常，說(shuō)明說(shuō)明B B層和層和A A層之間的井段有竄層之間的井段有竄槽；槽；C C層處，兩條曲線基本重層處，兩條曲線基本重合，放射性強(qiáng)度沒(méi)有變化，說(shuō)合，放射性強(qiáng)度沒(méi)有變化，說(shuō)明明B B、C C層間不竄通，水泥膠結(jié)層間不竄通，水泥膠結(jié)良好。良好。二、放射性同位素測(cè)井檢查封堵效果二、放射性同位素測(cè)井檢查封堵效果 竄槽、油井中部分層段出水、誤射孔等井段需要二次注水竄槽、油井中部分層段出水、誤射孔等井段需要二次注

36、水泥封堵，封堵效果可以用放射性同位素測(cè)井檢查。泥封堵，封堵效果可以用放射性同位素測(cè)井檢查。 方法就是先測(cè)一條自然伽馬曲線作為參考曲線，然后將加方法就是先測(cè)一條自然伽馬曲線作為參考曲線，然后將加入少量放射性同位素的水泥擠入上述需封堵的井段，再測(cè)一條入少量放射性同位素的水泥擠入上述需封堵的井段，再測(cè)一條放射性同位素測(cè)井曲線，若封堵良好，則封堵處由于注入活化放射性同位素測(cè)井曲線，若封堵良好，則封堵處由于注入活化水泥而曲線幅度明顯增大。水泥而曲線幅度明顯增大。 A A、B B兩地層竄通，兩地層竄通，為堵竄將為堵竄將B B層射開注入層射開注入活化水泥，而后測(cè)得活化水泥，而后測(cè)得放射性同位素測(cè)井曲放射性同

37、位素測(cè)井曲線線J J 2 2和參考曲線和參考曲線J J11比較看出，比較看出，ABAB段曲線段曲線明顯升高，證明水泥明顯升高，證明水泥已擠入該竄槽井段。已擠入該竄槽井段。 A A、B B、C C、D D四個(gè)地層同時(shí)射開四個(gè)地層同時(shí)射開后，油水同出，將煤油和水泥混合后，油水同出，將煤油和水泥混合配成煤油水泥，并摻入少量放射性配成煤油水泥，并摻入少量放射性同位素的活化煤油水泥擠入這四個(gè)同位素的活化煤油水泥擠入這四個(gè)地層，經(jīng)一段時(shí)間后，在水層中煤地層，經(jīng)一段時(shí)間后，在水層中煤油被水替換，水泥凝固將水層堵死油被水替換，水泥凝固將水層堵死，而在油層中煤油水泥不凝固，經(jīng)，而在油層中煤油水泥不凝固，經(jīng)抽吸即

38、被導(dǎo)出地層。比較擠活化煤抽吸即被導(dǎo)出地層。比較擠活化煤油水泥前后測(cè)得的參考曲線和放射油水泥前后測(cè)得的參考曲線和放射性同位素測(cè)井曲線，可以看出：性同位素測(cè)井曲線，可以看出：A A、B B兩層的曲線異常幅度增大，證兩層的曲線異常幅度增大，證明明A A、B B層為水層且已被封堵，而層為水層且已被封堵，而C C、D D層的曲線幅度基本不變，說(shuō)明層的曲線幅度基本不變，說(shuō)明C C、D D層為油層且地層中的活化煤油層為油層且地層中的活化煤油水泥已全部被油沖走。水泥已全部被油沖走。三、檢查壓裂效果的放射性同位素測(cè)井三、檢查壓裂效果的放射性同位素測(cè)井 為了提高油田的采收率和產(chǎn)能，常對(duì)低孔隙低滲為了提高油田的采收率和產(chǎn)能，常對(duì)低孔隙低滲透的地層進(jìn)行壓裂，壓裂效果可用放射性同位素測(cè)井透的地層進(jìn)行壓裂，壓裂效果可用放射性同位素測(cè)井來(lái)檢查。來(lái)檢查。 壓裂時(shí)將吸附放射性同位素的活化砂壓裂時(shí)將吸附放射性同位素的活化砂( (作為指示作為指示劑劑) )壓入地層的縫隙中，在壓裂前測(cè)一條參考曲線，壓入地層的縫隙中，在