自然伽馬能譜測井論文

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1、自然伽馬能譜資料原理及粘土礦物方面應(yīng)用摘要：粘土礦物是儲(chǔ)集層的重要組成部分,其含量及特性對油田開發(fā)效果有著較大的影響。伽馬射線是原子核衰變裂解時(shí)釋放的射線之一，穿透能力極強(qiáng)，從液體到金屬的大部分物質(zhì)都能穿過，正是由于具有此特性，使其在石油工業(yè)等方面得到廣泛的應(yīng)用。巖石中主要含有鈾(U)、釷(Th)、鉀(K)等放射性元素，在沉積巖中這些放射性元素主要反映泥質(zhì)含量的變化，在火山巖、花崗性風(fēng)化層及某些鹽類沉積，自然伽馬測量值顯著增高，常做為識(shí)別這類巖石類型的重要曲線標(biāo)志。自然伽馬能譜測井就是在鉆出的深井中，對地層的自然(天然)伽馬射線進(jìn)行能譜分析，由不同

2、的能量的伽馬射線強(qiáng)度確定地層中鈾、釷、和鉀的含量及其分布情況，從而評價(jià)地層的巖性、生油能力以及解決更多的地質(zhì)和油田開發(fā)中的問題。關(guān)鍵詞：自然伽馬能譜測井；沉積環(huán)境；生油巖；儲(chǔ)集層；粘土礦物1.引言自然伽馬能譜測井（naturalgamma-rayspectrallogging）是按不同能量范圍記錄自然伽馬射線的一種測井方法。因?yàn)榈貙臃懦龅馁ゑR射線大多數(shù)是由三種放射性同位素——鉀、釷、鈾衰變產(chǎn)生的，所以自然伽馬能譜測井可以給出地層中鉀、釷、鈾的含量。這些數(shù)據(jù)對于準(zhǔn)確地確定儲(chǔ)集層泥質(zhì)含量、分析沉積環(huán)境和生油條件，以及劃分巖性都是很有用的。此外，在鉀鹽礦

3、床和某些釷變型金礦床也能取得滿意的地質(zhì)效果。為了進(jìn)一步研究儲(chǔ)集層的有關(guān)特征，為油田開發(fā)生產(chǎn)提供一些基本的參數(shù)，了解儲(chǔ)集層的泥質(zhì)含量以及粘土礦物的種類，有著很現(xiàn)實(shí)的意義。運(yùn)用自然伽馬測井資料對儲(chǔ)集層的有關(guān)特征進(jìn)行描述，特別是泥質(zhì)中粘土礦物含量的描述，這對當(dāng)前的石油生產(chǎn)具有十分重要的意義。對于沉積巖層而言，由于粘土礦物對放射性元素有著強(qiáng)烈的吸附作用，沉積巖自然放射性的強(qiáng)弱與粘土礦物的含量密切相關(guān)。因此，可以利用自然伽馬能譜測量數(shù)據(jù)來確定沉積巖粘土礦物的類型和成分。2.自然伽馬能譜資料原理自然伽馬能譜測井能直接測量地層中U、Th、K等元素的含量，以此來判

4、斷地層性質(zhì)，定量計(jì)算可用于確定泥質(zhì)含量、鑒別高滲透率、碳酸鹽巖裂縫層的劃分和粘土成分的確定；定性分析可用于對泥質(zhì)地層生油巖特性的識(shí)別和沉積環(huán)境的研究.2.1自然伽馬能譜自然伽馬射線主要是由地層巖石中的238U放射系、232Th放射系和40K產(chǎn)生的。原始伽馬射線能譜均呈現(xiàn)離散的線譜形態(tài)，而伽馬射線觸發(fā)伽馬譜儀探測器后卻得到連續(xù)的譜線，通常把這種連續(xù)譜稱為伽馬實(shí)測譜或儀器譜。在自然伽馬能譜測井中，表征238U通常選用U系中214Bi發(fā)射的1．76Mev伽馬射線；表征232Th選用Th系中208Tl發(fā)射的2．62Mev伽馬射線；表征K只能用40K唯一的1

5、．46Mev伽馬射線.2.2自然伽馬能譜測井原理自然伽馬能譜測井可以同時(shí)做到強(qiáng)度測量和能譜分析，根據(jù)能量分析確定射線由哪一種核素發(fā)射，依據(jù)強(qiáng)度確定該種核素及其相應(yīng)元素的含量。對自然伽馬能譜信息利用最為充分的是多功能補(bǔ)償自然伽馬能譜測井儀，其測井過程如圖1所示。3粘土礦物的結(jié)構(gòu)類型及其性質(zhì)3.1粘土礦物的結(jié)構(gòu)類型粘土是由細(xì)的、分散的含水層狀構(gòu)造硅酸鹽礦物和鏈狀硅酸鹽礦物及含水的非晶質(zhì)硅酸鹽礦物組成。粘土礦物是由極小的、層狀構(gòu)造的硅酸鹽組成,其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)(原子)在三維空間呈周期性排列。粘土礦物的基本結(jié)構(gòu)是硅氧構(gòu)成的四面體片或八面體,其結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在石油

6、地質(zhì)中,粘土礦物一般由伊利石、蒙脫石、高嶺石、綠泥石、伊利石與蒙脫石混層以及綠泥石與蒙脫石混層組成。3.2粘土礦物的性質(zhì)粘土礦物具有不飽和電荷,比表面積大。這決定了粘土礦物具有吸附性、離子交換性、膨脹性、分散性、凝聚性和可塑性等特點(diǎn)。其吸附性分為物理性吸附和化學(xué)性吸附,這一特性決定了其在沉積過程中會(huì)吸附大量的放射性物質(zhì),從而導(dǎo)致在地層中由于泥質(zhì)的增加,造成放射性含量的增加。不同粘土礦物對放射性元素鈾、釷、鉀的吸附能力不同,這在自然伽馬能譜測井中所測得的鈾、釷、鉀的含量中就有所表現(xiàn),因此可以利用自然伽馬能譜測量數(shù)據(jù)來識(shí)別粘土礦物種類及其含量。要區(qū)分粘

7、土礦物種類及其含量,首先應(yīng)該知道不同粘土礦物的一些性質(zhì)。4.自然伽馬能譜測井分析與應(yīng)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)的含量。利用其測量值可以研究地層特性，計(jì)算泥質(zhì)含量、地層粘土礦物歸類、識(shí)別高自然伽馬放射性儲(chǔ)層、評價(jià)生油巖等。具體過程是采用交會(huì)圖技術(shù)，做出地層Th—K交會(huì)圖，按照給定的Th—K交會(huì)圖版，歸類粘土礦物，定性識(shí)別粘土礦物。同樣，采用Th—U交會(huì)，可分析沉積環(huán)境的變化情況。在還原環(huán)境和有機(jī)質(zhì)富集的條件下，可以使泥質(zhì)沉積吸附大量的鈾離子，自然伽

8、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(jià)生油巖。4.1評價(jià)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