自然伽马能谱测井仪器
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0 年 月刊旅游与技术一、引言岩石中含有天然的放射性元素铀(U)、钍(Th)、锕及钾(K)等,这些放射性核素的原子核会自发的释放出一种带电离子,蜕变成为另外的原子核同时放射出伽马射线,这一现象成为核衰变。
U﹑Th﹑K衰变时所放射的伽马射线能谱是不同的,而自然伽马探测到的是U﹑Th﹑K的混合谱,要从中确定U﹑Th﹑K的含量,首先要选取特征伽马射线能量。
自然伽马能谱测井中,我们通常选用铀系中的214Bi发射的1.76MeV的伽马射线来识别铀,选用钍系中的208Tl发射的2.62MeV的伽马射线来识别钍,用1.46MeV的伽马射线来识别钾。
自然伽马能普测井仪器包括地面仪器和井下仪器,而井下仪器又包括探测器和放大电路等。
地层中的伽马射线通过泥浆到达探测器,探测器把它变成电脉冲进行放大形成电信号,再通过电缆到达地面仪器,转换成电脉冲幅度,并通过多道脉冲幅度分析器将能量谱分为五个能量窗,解谱得到相应的铀、钍、钾的含量,并计录在磁带上或以连续测井曲线的形式输出,这就是自然伽马能谱测井。
二、粘土岩类型的判定粘土岩含有很多天然放射性核素。
不同的粘土矿物组成的粘土岩的U、Th、K的含量也有一定的差异。
大量的分析数据表明,Th/K值是决定粘土矿物类型最好的参数。
这种不同粘土矿物的测井特征值的差异是利用测井资料解释地层中不同粘土矿物类型的依据,所以由Th/K值可进行粘土矿物类型的确定。
目前利用自然伽马能谱测井确定粘土矿物成份大多采用斯伦贝谢公司粘土矿物分析图版,该图版是将测量的钍和钾忽略掉各自的单位,计算Th/K来识别粘土矿物成份。
如图1所示,在Th-K 交会图中,当Th/K大于12时,为高岭土型粘土;在3.5~12之间时,为伊蒙混层;在2~3.5之间时,为伊利石型粘土岩;在1~2之间时,为云母型粘土等。
(一)估算泥质含量可以用总伽马计数率计算泥质含量:I GR =(GR–GRmin)/(GRmax–GRmin)V sh =(2IGR·G–1)/(2G -1)式中:I GR —总伽马计数率求得的泥质含量指数;GRmin和GRmax—纯地层计数率的最小值和泥岩总计数率的最大值;GR—目的层的总计数率:V sh —用总伽马计数率求得的泥质含量(体积);G—希尔奇(Hilchie)指数。
⾃然电位、⾃然伽马测井基本原理⾃然电位测井⽅法原理在早期的电阻率测井中发现:在供电电极不供电时,测量电极M在井内移动,仍可在井内测量到有关电位的变化。
这个电位是⾃然产⽣的,故称为⾃然电位。
使⽤图1所⽰电路,沿井提升M电极,地⾯仪器即可同时测出⼀条⾃然电位变化曲线。
⾃然电位曲线变化与岩性有密切关系,能以明显的异常显⽰出渗透性地层,这对于确定砂岩储集层具有重要意义。
⾃然电位测井⽅法简单,实⽤价值⾼,是划分岩性和研究储集层性质的基本⽅法之⼀。
图 1⾃然电位测井原理⼀、井内⾃然电位产⽣的原因井内⾃然电位产⽣的原因是复杂的,但对于油井,主要有以下两个原因:地层⽔的含盐量(矿化度)与泥浆的含盐量不同,地层压⼒和泥浆柱压⼒不同,在井壁附近产⽣了⾃然电动势,形成了⾃然电场。
1.扩散电动势(Ed)的产⽣如图2所⽰,在⼀个玻璃容器中,⽤⼀个渗透性的半透膜将其分隔开,两边分别装上浓度为Cl和C2(C1>C2)的NaCl溶液,并且在两边分别放⼈⼀只电极,此时表头指针发⽣偏转。
此现象可解释为:两种不同浓度的NaCl溶液接触时,存在着使浓度达到平衡的⾃然趋势,即⾼浓度溶液中的离⼦受渗透压的作⽤要穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去,这⼀现象称为离⼦扩散。
在扩散过程中,由于Cl-的迁移率⼤于Na+的迁移率,扩散结果使低浓度溶液中的Cl-相对增多,形成负电荷聚集,⾼浓度溶图2扩散电动势产⽣⽰意图液中Na+相对增多,形成正电荷聚集。
这就在两种不同浓度的溶液间产⽣了电动势,所以可测到电位差。
离⼦在继续扩散,⾼浓度溶液中的Cl-,由于受⾼浓度溶液中正电荷的吸引和低浓度溶液中负电荷的排斥,其迁移速度减慢;⽽⾼浓度溶液中的Na+,由于受⾼浓度溶液中正电荷的排斥和低浓度溶液中负电荷的吸引,其迁移速度加快,这使得电荷聚集速度减慢。
当接触⾯附近的电荷聚集使正、负离⼦的迁移速度相等时,电荷聚集就停⽌了,但离⼦还在继续扩散,溶液达到了动平衡,此时电动势将保持⼀定值:这个电动势是由离⼦扩散作⽤产⽣的,故称为扩散电位(Ed),也称扩散电动势,可⽤下式表⽰:EE dd=KK dd lg cc1cc2式中EE dd为扩散电位系数,mv;cc1,cc2为溶液盐类的浓度,g/L。
自然伽马能谱测井资料应用学生姓名:***专业班级:资工(基)10902指导教师:***时间:2012.5.18自然伽马能谱测井资料在研究沉积环境方面的应用一.自然伽马能谱测井原理自然伽马能谱测井是根据铀、钍、钾三种放射性元素在衰变时放出的γ射线能谱不同,测定地层中铀、钍、钾含量的一种测井方法。
通过对自然伽马射线能谱分析,不仅可以测定地层放射性总的水平,而且,还可以分别测出与泥质含量关系比较稳定的铀、钍、钾的含量,铀、钍、钾在地层中的分布与岩性、有机物的含量及地层水的活动有着密切关系,从而可更好地来确定和划分地层岩性剖面,解决更多的地质和油田开发中的问题。
(1)U、Th和40K的伽马射线能谱K40只有能量为1.46MeV伽马射线,铀系和钍系有各种能量伽马射线,但大部分分布在1.3MeV以下。
钍系在 2.62MeV处有一明显峰值,可作为钍系的特征谱;铀系在 1.76MeV处也出现一个峰值,作为铀系的特征谱。
(2)岩石的放射性的强弱放射性最强:火成岩- 2 -放射性中等:变质岩放射性最弱:沉积岩(在沉积岩中:泥岩及含有放射性元素的岩石放射性最强;纯地层放射性最弱;其它地层的放射性为中等。
)(3)测量原理图:自然伽马能谱测井仪的下井仪器与自然伽马测井仪基本相同,使用NaI闪烁计数器,将入射的伽马射线能量的大小以脉冲的幅度大小输出,不同之处是地面仪器部分,地面仪器的核心是多道脉冲幅度分析器,该分析器将能谱分为五个能窗。
其测量原理如右图。
二.自然伽马能谱测井研究沉积环境原理由于源岩层含有固体有机质,这些有机质富含有机碳,而有机质具有密度低和吸附性强等特征。
因此,源岩层在许多测井曲线上具有异常反应。
在正常情况下,含碳越高的源岩层,其测井曲线上的异常反应就越大。
自然伽马曲线常表现为高异常。
铀和有机质之间有良好的经验关系,海相富含有机质的页岩和石灰岩,浮游生物吸附铀离子,呈高放射性,可用此法划分海相烃源岩。
富含碳的源岩层,在体积密度曲线上表现为低密度异常,在声波时差曲线上表现为高时差异常;电阻率的高低随源岩层成熟与否发生变化。
DSL—I型数字自然伽玛能谱测井仪
栾士文;王洁
【期刊名称】《石油仪器》
【年(卷),期】1991(005)003
【总页数】6页(P142-147)
【作者】栾士文;王洁
【作者单位】不详;不详
【正文语种】中文
【中图分类】P631.83
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PNNG饱和度测井仪一、概述PNNG饱和度测井仪全称脉冲中子-中子&伽马测井仪,它既体现了脉冲中子-中子和脉冲中子-伽马测井仪各自的优点,又强化了两者的互补功能。
一次下井可完成中子寿命测井、俘获伽马能谱测井、自然伽马测井以及井温、压力、套管接箍等测量任务。
该仪器装备了热中子探测器和伽马探测器,能同时测量热中子时间谱、俘获伽马时间谱和能谱,并能同时记录两种探测器的计数率,测井信息丰富,处理解释方法先进,测井工艺简单。
几种测井方法的综合测量能有效提高解释符合率,测量精确度高,当地层水矿化度在10000ppm以上时对中子寿命测井数据可做定量解释,矿化度在5000~10000ppm之间可做定性解释,是低孔、低渗、低矿化度地区剩余油饱和度测量的一种理想装备。
二、主要技术指标1、外形尺寸:Φ43⨯4800mm2、中子发生器产额:≥1.5⨯108n/s3、仪器质量:45kg4、工作温度:-25︒C~+150︒C5、∑测量范围:7.6~91C.U.6、推荐测速:360m/h7、外壳耐压:80MPa8、测量精度:±2%三、主要特点1、同时测量热中子和俘获伽马时间谱。
2、同时测量热中子和俘获伽马计数率。
3、基于多尺度分析方法进行数据处理,充分融合各种测井信息,提高了测井解释符合率。
4、采用先进的滤波方法,测量精度高,测井重复性好。
5、自动跟踪地层宏观俘获截面的变化,自动化测量程度高。
6、采用中子管靶压稳压技术,保证了中子产额的稳定性,可有效提高测量精度。
7、一次下井可同时完成自然伽马、井温、压力、套管接箍、中子寿命测井功能。
8、该方法与传统中子寿命测井方法相比,可以在10000ppm以上矿化度地区进行剩余油饱和度测量,扩大了该方法应用范围,有效地提高了剩余油饱和度测量的精确度。
四、主要用途1、应用测井资料,寻找水层和潜力层,评价产层的水淹级别,认识油藏水淹规律,寻找出水层位,提高措施效果,为控水增油提供依据。
自然电位测井方法原理在早期的电阻率测井中发现:在供电电极不供电时,测量电极M在井内移动,仍可在井内测量到有关电位的变化。
这个电位是自然产生的,故称为自然电位。
使用图1所示电路,沿井提升M电极,地面仪器即可同时测出一条自然电位变化曲线。
自然电位曲线变化与岩性有密切关系,能以明显的异常显示出渗透性地层,这对于确定砂岩储集层具有重要意义。
自然电位测井方法简单,实用价值高,是划分岩性和研究储集层性质的基本方法之一。
图 1自然电位测井原理一、井内自然电位产生的原因井内自然电位产生的原因是复杂的,但对于油井,主要有以下两个原因:地层水的含盐量(矿化度)与泥浆的含盐量不同,地层压力和泥浆柱压力不同,在井壁附近产生了自然电动势,形成了自然电场。
1.扩散电动势(Ed)的产生如图2所示,在一个玻璃容器中,用一个渗透性的半透膜将其分隔开,两边分别装上浓度为Cl和C2(C1>C2)的NaCl溶液,并且在两边分别放人一只电极,此时表头指针发生偏转。
此现象可解释为:两种不同浓度的NaCl溶液接触时,存在着使浓度达到平衡的自然趋势,即高浓度溶液中的离子受渗透压的作用要穿过渗透性隔膜迁移到低浓度溶液中去,这一现象称为离子扩散。
在扩散过程中,由于Cl-的迁移率大于Na+的迁移率,扩散结果使低浓度溶液中的Cl-相对增多,形成负电荷聚集,高浓度溶图2扩散电动势产生示意图液中Na+相对增多,形成正电荷聚集。
这就在两种不同浓度的溶液间产生了电动势,所以可测到电位差。
离子在继续扩散,高浓度溶液中的Cl-,由于受高浓度溶液中正电荷的吸引和低浓度溶液中负电荷的排斥,其迁移速度减慢;而高浓度溶液中的Na+,由于受高浓度溶液中正电荷的排斥和低浓度溶液中负电荷的吸引,其迁移速度加快,这使得电荷聚集速度减慢。
当接触面附近的电荷聚集使正、负离子的迁移速度相等时,电荷聚集就停止了,但离子还在继续扩散,溶液达到了动平衡,此时电动势将保持一定值:这个电动势是由离子扩散作用产生的,故称为扩散电位(Ed),也称扩散电动势,可用下式表示:EE dd=KK dd lg cc1cc2式中EE dd为扩散电位系数,mv;cc1,cc2为溶液盐类的浓度,g/L。
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。
自然伽马测井原理自然伽马测井是一种常用的地球物理勘探技术,它通过测量地层中的自然伽马辐射来获取地层的物性参数,对地质构造和油气藏进行识别和评价。
自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的存在,这些元素会发出自然伽马辐射,通过测量这种辐射的强度和能量分布,可以了解地层的岩性、厚度、孔隙度等信息,为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
自然伽马辐射是地球物理测井中常用的一种测井方法,它利用地层中含有的放射性元素(如钾、钍、铀等)所产生的自然伽马辐射进行测量。
这些放射性元素在地层中的含量和分布会影响自然伽马辐射的强度和能谱特征,因此可以通过测量自然伽马辐射来推断地层的性质。
自然伽马测井常用的测量工具是自然伽马测井仪,它能够实时测量地层中的自然伽马辐射,并将数据传输到地面进行分析和解释。
自然伽马测井原理的核心是利用地层中放射性元素的存在来获取地层的物性参数,通过测量自然伽马辐射的强度和能谱特征,可以获取地层的厚度、密度、孔隙度等信息。
在实际应用中,自然伽马测井可以用于识别地层的岩性,划分地层的界面,评价地层的孔隙度和渗透率,识别油气层和水层等。
因此,自然伽马测井在油气勘探和开发中具有重要的应用价值。
自然伽马测井原理的实现依赖于自然伽马辐射的测量和解释。
自然伽马辐射的测量需要使用自然伽马测井仪,它能够实时测量地层中的自然伽马辐射,并将数据传输到地面进行分析。
自然伽马辐射的解释则需要借助地质、物理和数学等知识,通过对自然伽马辐射数据的处理和解释,可以获取地层的物性参数,并进行地质分析和油气勘探评价。
总的来说,自然伽马测井原理是基于地层中放射性元素的存在,利用自然伽马辐射来获取地层的物性参数,为油气勘探和开发提供重要的地质信息。
通过自然伽马测井,可以实现对地层岩性、厚度、孔隙度等参数的快速获取,为油气勘探和开发提供重要的技术支持。
自然伽马测井原理的应用将进一步推动油气勘探和开发技术的进步,为油气田的发现和开发提供重要的技术手段和支持。
自然伽马测井原理自然伽马测井是一种测量地层中放射性元素含量的方法,通过测量地层中的自然伽马辐射强度,可以推断出地层的物性参数,如密度、孔隙度、渗透率等。
本文将介绍自然伽马测井的原理、仪器、应用及优缺点。
一、原理自然伽马辐射是指地球表面及地下物质中,由于天然放射性元素(如钾、铀、钍)的存在而产生的辐射。
这种辐射可以穿透物质,被探测器捕获后转化为电信号,再通过信号处理系统转化为伽马射线强度。
地层中的自然伽马辐射强度与地层中放射性元素的含量有关,因此可以通过测量自然伽马辐射强度来推断地层中放射性元素的含量,从而推断出地层的物性参数。
二、仪器自然伽马测井仪器主要由辐射源、探测器、信号处理系统和数据采集系统等部分组成。
辐射源通常是钚-铍源或铯-137源,探测器通常是锂离子探测器或硅探测器,信号处理系统通常是多道分析器或微机处理器,数据采集系统通常是电缆或无线传输系统。
三、应用自然伽马测井广泛应用于石油、天然气、地热、水文等领域,主要用于以下几个方面:1.测量地层中放射性元素的含量,推断地层的物性参数,如密度、孔隙度、渗透率等。
2.判断地层中矿物成分的类型和含量,如石英、长石、云母、方解石等。
3.判断地层中的岩性类型,如砂岩、泥岩、灰岩、页岩等。
4.判断地层中的构造类型,如断层、褶皱、岩浆侵入等。
5.判断地下水的分布和含量,预测水文地质条件。
四、优缺点自然伽马测井具有以下优点:1.测量范围广,可以测量地层中放射性元素的含量,推断地层的物性参数,如密度、孔隙度、渗透率等。
2.测量速度快,可以在钻井过程中进行实时测量,提高钻井效率。
3.测量精度高,可以达到0.1%的测量精度。
4.测量成本低,仪器价格相对较低,使用成本也较低。
但自然伽马测井也存在以下缺点:1.受地层中其他元素的影响,如矿物质、水等,容易受到干扰。
2.无法直接测量地层中的水含量和流速,需要通过其他方法进行补充。
3.无法测量地层中的化学元素含量,如碳、氢、氧等。
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.。
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。