自然伽马测井和放射性同位素测井性质和方法

测井资料综合解释经典测井是油气勘探开发过程中极为重要的一项技术手段，通过对地下岩层进行电磁、声波、核子等各种物理方法的测量，获取有关地层、含油气性质等基本参数的数据。

测井数据对于判断油气藏的性质、水文地质条件、岩性变化等都具有重要的参考价值。

本文将综合解释几种经典的测井资料，包括测井曲线、测井解释方法等。

一、测井曲线1. 自然伽马测井曲线（GR）自然伽马测井曲线测量的是地层的自然伽马辐射强度，是一种常用的测井曲线之一。

自然伽马辐射是由岩石中的放射性元素，如钍、钾和铀等的衰变所产生的。

GR曲线的峰值反映了岩石的放射性物质含量，通过与岩层进行对比分析，可以判断岩层的类型和含油气性质。

2. 电阻率测井曲线（ILD、Rt）电阻率是指物质对电流的阻碍程度，电阻率测井曲线测量了地层的电阻率值。

岩石的电阻率与其孔隙度、含水饱和度以及岩石的含油气性质密切相关。

ILD曲线是测量液体饱和度等含油气性质的重要参数，而Rt曲线通常用于描述岩石的电阻性质。

3. 声波测井曲线（DT、ΔT）声波测井曲线主要是通过测量岩石对声波的传播速度来获取有关地层岩性和孔隙度等参数。

DT曲线即声波传播时间曲线，反映了声波在地层中传播所需的时间，ΔT曲线是声波时差曲线，它可用于计算地层中流体的饱和度。

二、测井解释方法1. 直接解释法直接解释法是根据测井曲线的特征进行判断、推断，结合地层信息和岩性特征，直接得出结论。

例如，根据GR曲线的峰值及其分布情况，可以判断油气层的存在与否，以及油气层的厚度和含油饱和度等。

2. 相关系数法相关系数法是通过建立地层参数之间的统计关系来进行解释。

通过计算测井曲线之间的相关系数，可以得出地层岩性、岩相、孔隙度、饱和度等参数的推断。

例如，通过计算GR曲线与含油饱和度的相关系数，可以判断油气层的含油饱和度等。

3. 分层解释法分层解释法是根据地层的特点和垂向变化进行测井解释。

通过分析测井曲线的规律性变化和层段特点，将地层划分为若干层段，再对每个层段进行解释。

（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。

煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析随着能源消费的不断增加，对煤矿的需求也日益增长。

而煤矿的勘探开采是一项复杂的工作，需要依靠各种技术手段进行地质勘探工作。

在煤田勘探中，测井技术是一种非常重要的手段，而自然伽马曲线作为测井数据的一部分，在煤田勘探中具有重要的应用价值。

本文将对煤田测井中自然伽马曲线的应用效果进行分析。

一、自然伽马测井介绍自然伽马测井是利用放射性同位素的自然辐射进行测井，通过测定辐射能量来了解地层的物理性质和岩性。

自然伽马测井主要包括自然伽马曲线测井和自然伽马密度测井。

自然伽马曲线测井是指利用岩石对自然放射性元素伽马能量的吸收和衰减特性，来解释地层的岩性、厚度、孔隙度、渗透率和地层的岩性叠加情况等。

自然伽马曲线是在测井中记录的一种曲线，反映了地层中的放射性元素含量和岩层的变化。

自然伽马曲线是通过探测地层中的放射性核素产生的伽马射线来获得的，它可以显示地层的岩性和成分变化，对地层属性进行反映。

自然伽马曲线在煤田测井中的应用主要有以下几个方面。

二、自然伽马曲线的应用效果分析1. 煤层识别自然伽马曲线可以反映地层的放射性元素含量和岩性变化，煤层中的放射性元素含量往往较低，因此在自然伽马曲线上通常表现为较低的数值。

利用自然伽马曲线可以识别煤层和非煤层，从而帮助确定煤层的分布范围和厚度。

2. 地层岩性分析自然伽马曲线可以反映地层的物理性质和岩性变化，通过对自然伽马曲线的解释，可以对地层的岩性进行分析。

不同的岩性在自然伽马曲线上表现为不同的特征，通过对自然伽马曲线的分析可以确定地层的岩性类型，为地层勘探提供重要的参考信息。

自然伽马曲线在煤田测井中还可用于测定地层的厚度。

通过自然伽马曲线的特征变化，可以确定地层的上、下界，从而确定地层的厚度。

这对于确定煤层的垂向变化以及煤矿勘探和开采具有很大的帮助。

自然伽马曲线具有高灵敏度和分辨率，能够反映地层的微观变化。

可以通过自然伽马曲线的特征变化来分析地层的微观变化情况，对地层的岩性叠加、层理、构造等进行解释，为地质构造分析提供帮助。

自然伽马测井原理
自然伽马测井（Natural Gamma Ray Logging）是一种用于地质勘探和地层解释的测井方法。

其原理是通过测量地层中存在的天然伽马射线强度来获取地层的放射性元素含量，进而推断地层的成分和性质。

伽马射线是一种能够穿透物质的高能电磁辐射，常常与放射性同位素的衰变过程相关。

地层中的放射性元素如钾、铀和钍会以不同的比例存在，它们的核衰变会释放出伽马射线。

这些伽马射线的能量和强度与地层中的放射性元素含量有关。

在自然伽马测井中，测井仪器将伽马射线传感器降入井中，通过探测上下井段的伽马射线强度差异来识别地层。

伽马射线强度通常以计数率 (counts per second，cps) 的形式进行测量。

通
过观察伽马射线计数率的变化，可以确定地层中放射性元素的含量及其分布。

自然伽马测井可以提供许多地层信息。

例如，钾元素主要存在于黏土矿物中，可用于判断地层的砂岩和页岩含量。

铀和钍元素主要存在于砂岩中，可以用于识别砂岩体。

此外，自然伽马测井还可用于确定地层的厚度和边界、识别化石层、建立地质模型等。

需要注意的是，自然伽马测井的应用需要考虑伽马射线的穿透能力和侵入深度等因素。

不同元素对伽马射线的敏感度也不同，因此对于复杂地层，可能需要结合其他测井方法进行综合解释。

总之，自然伽马测井是一种重要的地质勘探工具，通过测量地层中的伽马射线强度，可以获取地层的放射性元素含量和地质信息，为勘探工作提供有价值的数据支持。

放射性测井放射性测井（核测井）是测量记录反映岩石极其孔隙流体的核物理性质的参数，研究井剖面岩层性质的一类测井方法。

特点：不受井眼介质限制，在裸眼井和套管井、各种钻井泥浆的井中均可测，能进行套管井的地层评价，能够快速分析和确定岩石及其孔隙流体各种化学元素。

分类：按使用的放射性源或测量的放射性类型分1、伽马测井：以研究伽马辐射为基础，包括GR、NGS、地层密度、岩性密度、放射性同位素示踪测井等。

2、中子测井：以研究中子与岩石及孔隙流体相互作用为基础，包括热中子、超热中子、中子伽马、脉冲中子非弹性散射伽马能谱、中子寿命及活化测井等。

第七章自然伽马测井和放射性同位素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.自然伽马测井：用伽马射线探测器测量岩石总的自然射线强度，以研究井剖面地层性质；自然伽马能谱测井：在井内对岩石自然伽马射线进行能谱分析,分别测量层内铀、钍、钾含量来研究井剖面地层性质。

第一节伽马测井的核物理基础一、放射性核素和核衰变1.核素和同位素核素：指原子核具有一定数目质子和中子,并处在同一能态上的同类原子。

同位素：指核中质子数相同而中子数不同的核素,它们在元素周期表中占有同一位置。

2.稳定核素和放射性核素稳定核素:不会自发衰变为另一种核.放射性核素:原子核能自发地发生衰变,由一种核变为另一种核.核衰变时发射的三种射线:γ、β、α。

γ——高频电磁波（光子流），穿透能力强，较被测井仪测定（放射性测井探测的主要对象）β——高速电子流，带负电，穿透能力差；α——氦核组成的离子流，带正电，穿透能力最差。

3.核衰变定律:放射性核素——放射出带电粒子（β、α）——激发态的新原子核——辐射γ——稳太的原子核，这个过程称为核衰变。

放射性核数随时间减小而遵循一定的规律，即核衰变定律：t o e N t N λ-=)(N0—初始原子个数；λ—衰变常数（表示衰变速度的参数），表示单位时间每个核发生衰变的几率，λ越大，衰变速度越快。

伽马测井第四节伽马测井⼀、⾃然伽马测井1.岩⽯的⾃然伽马放射性岩⽯的⾃然放射性是由岩⽯中的放射性同位素的种类和含量决定的。

岩⽯中的⾃然放射性核素主要是铀(U238)、钍(Th232 )、锕(Ac227)及其衰变物和钾的放射性同位素K40等，这些核素的原⼦核在衰变过程中能放出⼤量的α、β、γ射线，所以岩⽯具有⾃然放射性。

沉积岩按放射性浓度可粗略分为三类：1)放射性⾼的岩⽯：包括粘⼟岩、⽕⼭灰、海绿⽯砂岩、独居⽯砂岩、钾钒矿砂岩、含铀钒矿的灰岩及钾盐等。

深海相泥岩的放射性浓度常达90×10-12克镭当量/克；浅海相泥岩的放射性浓度为(20-30)×10-12克镭当量/克。

钾盐中的K４０可达60×10-12 克镭当量/克2) 放射性中等的沉积岩：包括砂层、砂岩和含有少量泥质的碳酸盐岩等，其放射性浓度为(1-8)×10-12克镭当量/克。

3)放射性低的沉积岩：包括⽯膏、硬⽯膏、岩盐、纯的⽯灰岩、⽩云岩和⽯英砂岩等。

根据实验和统计，沉积岩的⾃然放射性⼀般有以下变化规律：(1)随泥质含量的增加⽽增加。

(2)随有机物含量增加⽽增加。

如沥青质泥岩的放射性很⾼。

在还原条件下，六价铀能被还原成四价铀，从溶液中分离出来⽽沉淀在地层中，且有机物容易吸附含铀和钍的放射性物质。

(3)随着钾盐和某些放射性矿物的增加⽽增加。

在油⽓⽥中常遇到的沉积岩的⾃然伽马放射性主要决定于泥质含量的多少。

但必须注意：从问题的实质来看，岩⽯⾃然放射性的强度是由单位质量或单位体积岩⽯的放射性同位素的含量决定的，当利⽤⾃然伽马测井资料求地层泥质含量时应做全⾯考虑。

2.⾃然伽马射线强度分布研究⾃然伽马射线在地层中和沿井轴的强度分布，是⾃然伽马测井基本理论的重要组成部分。

现按⼏种情况分别进⾏讨论。

1)⽆限均匀放射性地层中伽马射线的强度为了便于研究，先考虑⽆限均匀放射性地层的原始状态，即在尚未钻井之前地层中伽马射线的强度。

自然伽马测井原理
自然伽马测井是一种常用的测井方法，它利用地层中天然放射性元素的辐射来获取地层信息。

自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的特性，通过测量地层中放射性元素的辐射强度来推断地层的性质。

本文将介绍自然伽马测井的原理及其在油田勘探中的应用。

地层中的放射性元素主要包括钍、钾和铀等，它们的放射性衰变会产生伽马射线。

当伽马射线穿过地层时，会与地层中的原子核发生相互作用，导致伽马射线的能量发生变化。

通过测量伽马射线的能量变化，可以推断地层中的放射性元素含量，从而得知地层的性质。

自然伽马测井的原理是基于伽马射线在地层中的衰减规律。

地层中的不同岩石对伽马射线的吸收能力不同，因此伽马射线在地层中的传播会受到地层岩石成分的影响。

通过测量伽马射线的衰减情况，可以推断地层的厚度、密度和岩性。

自然伽马测井在油田勘探中有着重要的应用价值。

首先，通过自然伽马测井可以获取地层的放射性元素含量，从而判断地层的含
油气性。

含油气层通常具有较高的放射性元素含量，因此可以通过自然伽马测井来识别潜在的油气层。

其次，自然伽马测井可以提供地层的密度和岩性信息，有助于评价地层的储集性能和渗透性。

最后，自然伽马测井还可以用于识别地层中的放射性矿物，对于矿产勘探具有重要意义。

总之，自然伽马测井原理是基于地层中的放射性元素的辐射特性，通过测量伽马射线的能量变化和衰减规律来推断地层的性质。

在油田勘探中，自然伽马测井具有重要的应用价值，可以帮助地质工作者更好地理解地下地层的情况，为油气勘探和开发提供重要的地质信息。

测井项目符号单位物理意义理论基础测量方式主要应用影响因素井径测井CAL in/cm井眼直径井径直径的变化反映岩石性质了解井眼状况；辅助区分岩性；其他测井曲线的环境校正；估算固井所需水泥量；检查套管变形或破裂情况裂缝、岩性自然伽马测井GR API地层天然伽马放射性强度岩石的自然放射性、放射性元素的衰变特性探测器使用NaI(TI)闪烁计数器，其输出脉冲的幅度与入射伽马射线能量呈正比区分岩性；划分储集层；计算Vsh；计算粒度中值；判断放射性矿物；地层对比钻井液的放射性（套管水泥环的放射性）、仪器是否偏心自然伽马能谱测井NGSAPI、mg/l、%U、Th、K含有不同的放射性强度不同岩石含有的化学成分不同，其放射性物质成分也不同。

探测器使用NaI(TI)闪烁计数器，其输出脉冲的幅度与入射伽马射线能量呈正比，且增加了多道脉冲幅度分析器，划分岩性；利用Th/U研究沉积环境；区分粘土矿物；寻找放射性矿物围岩影响，钻井液放射性（套管水泥环放射性）放射性同位素测井J脉冲/分同一井段前后放射性强度不同利用放射性元素做示踪剂，通过测量，比较前后射线强度来研究油井技术状况和采油注水动态探测器使用NaI(TI)闪烁计数器，其输出脉冲的幅度与入射伽马射线能量呈正比找窜槽位置；检查封堵状况；检查压裂效果；测定吸水剖面，计算相对吸水量示踪剂选择，钻井液放射性（套管水泥环放射性）自然电位测井SP mV电极与地面参考电极位间的电位钻井过程中电化学产生的自然电位测量电极N放在地面，M电极用电缆送至地下，提升电极M沿井轴测量自然电位随井深变化曲线划分渗透层；计算Rw、Vsh；地层对比和沉积相研究；判断岩性；判断水淹层储层厚度、储层侵入带直径、钻井液电阻率Rmf、钻井液矿化度Cmf、岩性剖面声波速度测井AC/DTus/m、us/ft地层滑行纵波时差声波在不同介质中传播时，速度、幅度衰减及频率变化等声学特征不同单发射双接收声波速度测井仪确定岩性；计算孔隙度；判断气层；检查固井质量；确定地层弹性参数；测井和地震相结合的桥梁岩性、岩石结构、孔隙度、岩石孔隙间的填隙物、岩石埋藏深度、岩石地质年代裸眼井声波幅度测井DT mV声波信号的幅度变化声波经过泥浆传到地层，产生滑行波，在地层中能量逐渐衰减，这种衰减与地层情况有关单发射单接收声幅测井仪或者单发射双接收声幅测井仪寻找碳酸盐岩及坚硬的砂岩地层中的裂缝带和研究岩性介质密度、弹性水泥胶结测井CBL mV声波信号的幅度变化声波在泥浆和套管界面折射产生滑行波，又折射进入井内泥浆到达接收器，测量套管波的幅度值测井仪由声系和电子线路组成，源距1m。