9 自然伽马能谱测井

自然伽马能谱测井谱解析方法研究伽马谱测井是石油勘探中一项重要的技术手段，是利用自然伽马射线能量谱等物理现象，结合矿物特性，查明地层矿物组成及多样性，探测和鉴定地层的经济价值的一种技术。

自然伽马谱测井能谱的数据分析技术是以测井谱的质谱解析为基础，从浅层深层等不同深度绘制出自然伽马能谱，全面、客观地反映地层成分结构，揭示地层特征和形态构造，为油气藏构造分析和储层预测奠定基础。

自然伽马谱测井谱解析多被用于油气藏质量、容量和含量研究，运用自然伽马谱测井谱解析技术可以鉴别油、气、水和无机物在岩石中的存在形态，从而对构造、层位的油气聚集规律和储层物性分布有重要决策意义。

另外，自然伽马谱测井谱解析技术也可以用于早期油气藏预测，在缺乏直接油气显示信息的情况下，利用伽马谱解析技术可以发现有潜力的油气藏，从而节省石油勘探开发费用。

自然伽马谱测井谱解析的研究得到了石油行业的广泛应用，但其研究深度和技术手段尚未获得足够的重视。

目前，我国自然伽马谱测井技术及其谱解析的研究还不够成熟，仍需要继续深入研究以达到更高的水平。

因此，研究自然伽马谱测井谱解析方法具有重要意义，主要包括以下四个方面：首先，要深入研究自然伽马谱测井谱解析的原理，提高理论水平。

研究者需要全面了解自然伽马谱测井谱解析的原理，掌握其基本流程和技术要素，以获取更准确、更全面的信息。

其次，应该进一步提高自然伽马谱测井谱解析的技术水平。

要完善和实现测井数据的采集、处理和传输，改善已有的谱解析方法，并研究新的测井解析技术，使其更完善、更精确。

再次，研究者应该研究伽马谱综合运用的技术，拓展测井解析的应用领域。

通过结合其它测井技术，辅助分析石油地质，实现对油气藏的精细描述，从而加深对油气地质的认识。

最后，还要研究自然伽马谱测井的免疫解析技术，降低其误差，提高准确性。

自然伽马谱测井谱解析技术的研究以精确为基础，因此，要提高自然伽马谱测井谱解析技术的精准度，必须对其免疫解析技术进行全面研究，以获得更高的数据准确性。

自然伽马能谱测井谱解析方法研究
自然伽马能谱测井谱解析是一项技术，在最近的年代里越来越受到注意，它已经成为油气勘探领域中的关键技术。

本文将对自然伽马能谱测井谱解析做综述性的介绍，以及它在油气勘探领域中的重要性和应用。

首先，本文介绍了自然伽马能谱测井谱解析的原理和技术特点。

自然伽马能谱测井谱解析是一种利用伽马射线计算油井的岩石和岩
性参数的技术。

它可以准确地测量油气层的化学成分和温度，可以用于地质结构分析，从而将获得的数据应用于油气藏的勘探。

其次，本文讨论了自然伽马能谱测井谱解析在油气勘探领域中的重要性以及其它方面的应用。

自然伽马能谱测井谱解析是油气勘探领域中关键技术之一。

它可以帮助勘探人员更准确地掌握油气藏的地质结构，有利于提高地质勘查的成功率，以及估算和预测油气藏的可采储量。

此外，自然伽马能谱测井谱解析可以用于定量分析油气藏的岩石和地层特征，进而更准确地定位储层的有利位置与识别适合开采的油气藏。

最后，本文介绍了自然伽马能谱测井谱解析的未来发展趋势。

近年来，自然伽马能谱测井谱解析技术取得了可喜的进展，但是仍然存在一些技术问题，比如测量精度计算精度等。

在未来，自然伽马能谱测井谱解析将通过研发新型探头，改进样品处理技术和模型，使测井谱解析技术更加完善，有助于改善勘探的成功率和储量的预测准确度。

综上所述，自然伽马能谱测井谱解析是油气勘探领域中一种关键
技术，具有重要的应用价值。

它可以帮助勘探人员准确地了解油气藏的地质结构，估算和预测油气藏的可采储量，进而定位有利位置和识别适合开采的油气藏。

未来，自然伽马能谱测井谱解析将继续发展，有助于改善油气勘探的成功率和储量的预测准确度。

（北京）
CHINA UNIVERSITY OF PETROLEUM
油气地球物理测井工程
★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，经过放大输送到地面仪器记录下来。

高放射性地层，地层中点取得极大值；
V：测井速度；
τ：积分电路的时间常数。

值低）；
与地层分别地质年代有关的经验参数，
；
y = 8.4179e2.7793x
R = 0.937
20
40
60
80
100
00.20.40.60.81
自然伽马相对值
岩
心
泥
质
含
量
(
%
)
密度中子交会法自然伽马法
泥质
指示
长
4
＋
52
原解释厚度4m，现解释
厚度11m
油：22.1t/d
X衍射和薄片分析表明：该段岩石骨架为石英、长石；石英
含量47.23%，长石含量38.63%，粘土含量较常规高
粘土中富含高放射性的云母等矿物。

1) 钍系：钍系是从232Th开始的，到206Pb结束，半衰
放射系长期平衡：
Examples of Spectral Gamma Ray Log。

自然伽马能谱测井在寻找高放射性储层的应用姓名：班级：序号：自然伽马能谱测井在寻找高放射性储层上的应用1.理论基础通常情况下在油田勘探开发中, 遇到的沉积岩( 包括粘土岩、碎屑岩和化学岩) 的自然伽马放射性主要取决于泥质含量的多少，由于高放射性物质可能存在于不同的岩性当中, 而在测井中常常会遇到一些含放射性较高的地层。

这些高放射性地层主要是因沉积时沉积物中含有高放射性矿物, 后期地下水的流动, 以及因邻井注水时造成放射性污染等因素造成的。

而这些高放射性地层可能是很好的油气储层, 利用常规的自然伽马测井进行泥质含量计算, 确定岩性剖面, 划分地层, 显然是无法识别的, 往往因此被误认为是泥岩层而漏失掉。

因此, 采用常规的自然伽马测井在储层解释当中可能会带来一定的误差。

自然伽马能谱测井不仅能测量出地层的总自然伽马, 还能测量出地层的无铀伽马及地层铀、钍、钾的含量。

自然伽马能谱测井是在自然伽马测井的基础上, 通过分析地层中钍、铀、钾的含量, 结合钻井取心资料, 准确估算泥质含量, 以进行更加精确的储层分析评价。

纯的砂岩和碳酸盐岩放射性元素含量很低。

但有些地层中, 由于岩石骨架中含有放射性矿物而明显为高放射性地层, 有些渗透性地层因地层水活动使其放射性矿物增多, 引起高放射性地层。

石英砂岩的放射性一般很弱甚至没有, 但是当石英砂岩当中含有锆石、褐廉石、独居石等重矿物时也可呈高放射性。

碳酸盐岩具有弱或中等的放射性, 并与粘土含量有关, 有时也出现高放射性岩石, 这与磷酸盐及有机质的存在有关。

化学或生物化学成因的碳酸盐岩可能含有石膏或硬石膏。

纯的碳酸盐岩放射性很低, 钍铀比的范围为0. 3~ 2. 8。

但当裂缝带出现时, 受地下水活动影响铀的含量可能增高。

在碳酸盐岩储集层中, 常会遇到高放射性地层, 其特点为含铀量高。

2.泥质含量的计算在自然伽马测井中, 通常人们认为, 若地层的自然放射性强度主要与地层中的泥质含量有关, 而与其它岩石、矿物成分无关, 则可按下述公式计算泥岩的体积。

自然伽玛能谱测井是一种用于地质勘探和岩石识别的方法，通过测量地下岩石中放射性元素的能谱来获取相关信息。

其原理如下：
1. 放射性元素存在：地球上的许多岩石含有放射性元素，如钍、铀和钾等。

这些元素在衰变过程中会释放出伽马射线。

2. 伽马射线的测量与分析：自然伽马能谱测井利用探测仪器（伽马探头）记录并测量地下岩石中的伽马射线强度。

该探头通常由一个或多个伽马探测器组成。

3. 能谱数据采集：伽马探头将记录到的伽马射线强度转换为能谱数据，即不同能量范围内的伽马射线计数值。

4. 分析和解释：通过对能谱数据进行分析和解释，可以得到与地下岩石特征相关的信息。

例如，不同放射性元素的能峰位置和强度可以用于鉴定岩石类型和成分。

5. 岩石识别和解释：基于能谱数据和相关模型，可以进行岩石识别和解释。

通过比较实测的能谱数据与已知的岩石库进行匹配，可以判断地下岩石的类型、组成和含量等。

自然伽马能谱测井具有广泛的应用领域，包括油气勘探、矿产资
源调查和环境监测等。

它能够提供有关地下岩石的物性参数、岩性特征和地层分布等重要信息，为地质研究和开发提供了重要参考依据。

一、自然伽马能谱测井原理自然伽马能谱测井是根据铀、钍、钾放射性核素在衰变时放出的Υ射线的能谱特征不同从而确定铀、钍、钾在地层中的含量。

自然伽马能谱测井与自然伽马测井都是测量地层的自然伽马。

不同之处是将入射的伽马射线的能量以幅度大小输出到多道脉冲幅度分析器,所测是地层伽马能谱,地面仪器将接受的伽马能谱进行解谱,得到地层中铀、钍钾的含量，仪器最终输出伽马射线的总强度和地层中铀、钍、钾的含量。

二、自然伽马能谱测井的应用1.计算泥质含量在自然伽马能谱测井资料中，地层的泥质含量与钍或钾的含量有较好的线性关系，而与地层的铀含量关系较复杂。

因此，可以同时利用钍、钾及无铀伽马曲线或根据地质情况选其中一条曲线，计算地层泥质含量。

2.识别高放射性储集层利用自然伽马能谱测井可以有效的识别和划分具有高自然伽马放射性的储集层。

在人们传统的概念，储集层是低放射性、泥质含量较少、比较纯的岩石，因而忽视了高放射性储集层的生产价值。

在纯砂岩和碳酸盐岩的放射性元素含量都较低，但对于某些渗透性砂岩和碳酸盐岩地层，由于水中含有易溶的铀元素，并随水运移，在某些适宜条件下沉淀，形成具有高放射性渗透层，即高伽马储层，此时可用自然伽马能谱测井进行储层划分。

高自然伽马的地层一方面可以作为标志层与邻井进行对比，另一方面又可以帮助识别流体性质。

另外，硬地层中高铀会指示具有渗流能力的储集层。

如图1，2967～2969m，3816～3819m，电阻率、孔隙度资料显示为储层，但呈现高自然伽马特征，从自然伽马能谱资料可见，总自然伽马含量增高主要是由铀含量显著增高引起的，该层为高放射性储集层。

图1 自然伽马能谱识别高放射性储集层3.粘土矿物类型识别一般来讲，在绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而铀的含量相对较低，因此，根据Th/K，可大致确定粘土类型。

Th/K比值在28以上为重钍矿，在12～28之间为高岭石，在3.5～12之间为蒙脱石，在2～3.5之间为伊利石，在1.5～2之间为云母，在0.8～1.5之间为海绿石，在0.5～0.8之间为长石，小于0.5为钾蒸发岩。

主要应用
自然伽马能谱测井除了具有GR测井所拥有的功能以外，还具有：1、寻找高放射性储集层
2、计算泥质含量
3、研究沉积环境和粘土矿物类型
将测量的U、Th、K，忽略各自的单位计算比值Th/U、Th/K和U/K，则这些比值在地质上有相当大的意义。

例如：
Th/U：大于7为陆相沉积，氧化环境或风化壳，小于7为海相沉积，灰色或绿色泥岩，小于2为海相黑色泥岩，磷酸盐岩；估计泥质地层的生油能力，Th/U愈低，有机碳含量愈高；指示较大的不整合面或至古滨线的距离，Th/U愈大则愈近。

Th/K：指示沉积环境，离古滨线的距离；识别不同沉积相的岩石类型；粘土矿物分类，参看图2-3-17，图中每条直线标的数据是Th/K。

U/K：估计泥质沉积的生油能力，愈高愈好；指示天然裂缝系统，比值很高表示裂缝发育；地层对比，含铀矿物的标准层。

4、研究生油层
还原环境和有机物的富集，可以使泥质沉积物吸附大量铀离子，因而使生油层的铀含量明显升高，并使U或U/K与有机碳含量有密切关系.。

一、能谱测井质量控制的相关理论沉积自然放射性的反映就是自然伽马能谱井，通过对华北地区某油田油井资料进行查阅，获取了铀的相对比值曲线和钍铀比值-能谱的测井特征比值，通过这种自然伽马能谱井的构建，实现对碳酸盐岩风化壳的有效识别，在此基础上，准确划分岩溶地层，最终完成对自然伽马能量井质量的判断。

在母岩风化产物之中，一部分化合物的主要成分是钍，故此类化合物被学者称为含钍化合物，该化合物与水融合难度高，如果岩石中钍含量较少，则反映出沉积环境与母岩区之间的距离较大。

与此同时，地层水活动的频繁与否，与地层中U含量增减变化存在直接关联，如果地表上部存在含有4价铀的矿物，则这个矿物会在氧化作用的影响下发生变化，具体表现为4价铀会增加至6价铀，其存在形式为铣络离子。

在查阅资料后得知，与其他离子相比，这种离子在水中的融合效率较高，具有十分活泼的化学性质，会在水的作用下流动，在受到有机质影响后，易沉淀，除有机质之外，黏土和磷酸盐的吸附作用可以取得与之相同的结果。

二、铀相对比值为了充分发挥能谱测井的作用，使沉积地层和碳酸盐岩岩溶地层相关信息得到反映，在应用这项检测方法前，需要完成铀相对比值的设立，究其原因。

主要是这个比值可以作为岩溶地层指示器，UR=1-KTh/GRSL；在这个式子中，铀相对比值由UR代表；无铀伽马含量由KTh代表；总伽马含量由GRSL代表。

基于油田实际资料，在将铀相对比值UR作为指示运用过程中，所产生的规律如下所述：（1）如果铀对比值小于0.5，岩溶作用强，其所属地层为海相地层；（2）如果铀对比值小于0.2，岩溶作用无，其所属地层为陆相地层；（3）如果铀对比值小于0.5，岩溶作用弱，其所属地层为过渡带。

三、应用实例和评价1.华北地区某油田地层基本特征通过查阅资料，钻芯取样和测井曲线分析等技术方法的使用，得知该油田的地层为过渡带，存在不同的环境，主要包括氧化环境和还原环境，且呈现出交替出现的特点，但其下的部分房组却与之不同，属于典型的海相沉积，且稳定性较强，其所属环境为还原。

‘0、核测井原理概述核测井这门课程是和《原子核物理基础》是相互衔接的一门课程。

本课程的重点是自然伽马测井自然伽马能谱测井，密度测井，中子测井以及核磁测井方法原理的讨论，资料的解释应用只稍作提及。

核测井，在核磁共振测井出现之前，我们又叫做放射性测井。

放射性测井主要有三种方法：自然伽马测井测量地层的天然放射性；密度测井测量人工伽马源与地层作用后的γ射线；中子测井利用中子作用于地层作用，然后测量经地层慢化后的中子，或中子核反应产生的伽马射线。

这些测井方法主要用于了解地层的岩性和测量地层的孔隙度。

密度测井与中子测井结合也可用来判别储集层空间中的流体性质。

核磁测井严格地说不是放射性测井方法，核磁测井利用氢核具有核磁在外磁场作用下的共振吸收特性，测量地层中的氢核的状态和数目，进而求得地层的孔隙度，束缚水饱和度等参数。

第一章 自然伽马测井和自然伽马能谱测井自然伽马测井测量地层中天然放射性矿物放出的伽马射线来了解地层的岩性等方面的特性。

本章从五个方面来讨论：1.伽马射线的测量（自然伽马测井的物理基础）；2.岩石的放射性来源(自然伽马测井的地质基础)；3.井中自然伽马的测量；4. 自然伽马测井资料的应用;5.最后介绍自然伽马能谱测井的原理及其应用。

§1 伽马射线及其探测 1、 伽马射线及其性质(1)伽马射线：处于激发态的原子核，回到基态时，放出伽马射线。

伽马射线是一种能量很高，波长很短的电磁波。

γ+→X X AZ mAZ △E=h ν=hλc式中 h ν是伽马射线的能量，h 是普郎克常数，ν是频率，c 是光速，λ是波长。

岩石地层中放出的伽马射线的能量范围为1kev~7Mev.(2)伽马射线与物质的相互作用如前所述，伽马射线射入物质后主要与物质发生三种相互作用。

光电效应：伽马射线的全部能量转移给原子中的电子，使电子从原子中发射出来，伽马光子本身消失的现象，称为光电效应。

康普顿效应：入射的伽马光子与核外电子发生非弹性散射，光子的一部分能量转移给电子，使原子中的电子被反冲出来，而散射光子的能量和运动方向发生变化的现象。