自然伽馬能譜測井原理及其應用

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1、班級資工11101班學號201107964姓名陳強目錄自然伽馬能譜測井原理………………………………3自然伽馬能譜測井分析與應用………………………5關于自然伽瑪能譜的幾點認識與總結………………9自然伽馬能譜測井原理及其應用ThePrincipleandApplicationofNaturalGammaRaySpectrometryLogging1自然伽馬能譜測井原理1.1自然伽馬能譜測井的理論基礎地層中存在的放射性核素，主要是天然放射性核素，這些核素又分放射系和非放射系的天然放射性核素。放射系為釷系、鈾系和錒鈾系，但錒鈾系的頭一個核素235U在自然界中的豐度

2、很低，其放射性貢獻甚微，不予考慮。非放射系的天然放射性核素如表1所列。從表中可見，主要是87Rb和40K，但是87Rb無伽馬輻射。所以，在研究地層中的自然伽馬能譜主要是238U、232Th放射系和40K放射的伽馬射線能譜。因為地層巖石的自然伽馬射線主要是由鈾系和釷系中的放射性核素及40K產(chǎn)生的。而鈾系和釷系所發(fā)射的伽馬射線是由許多種核素共同發(fā)射的伽馬射線的總和，但每種核素所發(fā)射的伽馬射線的能量和強度不同，因而伽馬射線的能量分布是復雜的。而40K只能發(fā)射一種伽馬射線，其能量1．46Mev的單能。如果我們把橫座標表示為伽馬射線的能量，縱座標表示為相應的該能量的

3、伽馬射線的強度。把這些粒子發(fā)射的伽馬射線的能量畫在座標系中，那么就得到了伽馬射線的能量和強度的關系圖，這個圖稱為自然伽馬的能譜圖。鈾系和釷系在放射性平衡狀態(tài)下系內核素的原子核數(shù)的比例關系是確定的，因此不同能量伽馬的相對強度也是確定的，因此我們可以分別在這兩個系中選出某種核素的特征核素伽馬射線的能量來分別識別鈾和釷。這種被選定的某種核素稱為特征核素，它發(fā)射的伽射線的能量稱為特征能量，在自然伽馬能譜測井中，通常選用鈾系中的214Bi發(fā)射的1．76MeV的伽馬射線來識別鈾，選用釷系中的208Tl發(fā)射的2.62MeV的伽馬射線來識別釷，用1．46MeV的伽馬射線來

4、識別鉀。當我們把伽馬射線按我們所選定的特征能量分別計數(shù)，那么這就叫測譜。測譜測出的結果打印成數(shù)據(jù)表或繪成能譜圖。因而將測得的自然伽馬能譜轉換成地層的鈾、釷、鉀的含量，并計錄在磁帶上或以連續(xù)測井曲線的形式輸出，這就是自然伽馬能譜測井。要用自然伽馬能譜測井，必須滿足兩個條件：(1)地層巖石中必須存在具有7輻射的放射性核素，或者說，巖石中的放射性核素必須具有7輻射；(2)放射性核素在地層巖石中的分布必須具有特異性。1.2自然伽馬能譜測井儀器自然伽馬測井儀的測量裝置由井下儀器和地面儀器組成。井下儀由伽馬射線探測器(由閃爍晶體和光電倍增管組成)、脈沖幅度鑒別器、分頻

5、器、整形器及電纜驅動器等電路組成。這幾大部分組成一套完整的測井儀器。自然伽馬測井儀是一種沿著井眼剖面測量巖層自然放射性活度分布的測量儀器。測井時，閃爍晶體把地層伽馬射線轉變成光脈沖信號，由光電倍增管的光陰極轉換為光電子，經(jīng)光電倍增管放大后輸出負電壓脈沖，經(jīng)幅度鑒別、分頻、整形、功放，然后經(jīng)電纜輸送到地面。并下儀器沿井身自下而上移動測量，就連續(xù)記錄出井剖面上巖層的自然伽馬強度曲線，稱為自然伽馬測井曲線。2自然伽馬能譜測井分析與應用自然伽馬能譜測井資料包括：地層總自然伽馬（GR)，地層無鈾伽馬(KTh)，及地層中鈾(URAN)、釷(ThOR)、鉀(POTA)的

6、含量。利用其測量值可以研究地層特性，計算泥質含量、地層粘土礦物歸類、識別高自然伽馬放射性儲層、評價生油巖等。具體過程是采用交會圖技術，做出地層Th—K交會圖，按照給定的Th—K交會圖版，歸類粘土礦物，定性識別粘土礦物。同樣，采用Th—U交會，可分析沉積環(huán)境的變化情況。在還原環(huán)境和有機質富集的條件下，可以使泥質沉積吸附大量的鈾離子，自然伽馬能譜測井中鈾曲線代表地層中鈾的含量，因而可用來評價生油巖。2.1評價生油層自然伽馬能譜資料中的鈾曲線反映地層中放射性礦物鈾的含量。研究表明，放射性元素鈾與有機質的豐度有很密切的關系，有機質越富集的地方，能譜曲線中所顯示的鈾

7、含量越高，指示與油氣關系越密切。根據(jù)這一結果，分析老27井的自然伽馬能譜資料如圖1所示，在泥巖出油層段鈾含量大于3×10-6。對沒有自然伽馬能譜資料的樊41井、羅42井、大93井等進行分析結果發(fā)現(xiàn)：在地質錄井或井壁取心資料中，反映的巖性為泥巖與油頁巖或油泥巖互層，或者距油頁巖或油泥巖距離較近，是較好的生油層。2.2確定地層巖性由于地層中天然放射性核素的分布具有一定的規(guī)律性，因此，利用自然伽馬能譜測井可以確定地層的巖性，特別是對于一些復雜地層的巖性識別，自然伽馬能譜測井將優(yōu)于其它測井方法。(1)利用Th—U交會圖劃分巖性一般情況下，地層中的釷(Th)含量隨巖

8、石的粒度變細而增加，利用釷值可以把地層中的砂巖、粉砂巖和泥巖等劃分