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1、岩石中的自然伽马放射性岩石的放射性主要是由铀系、钍系和放射性同位素K40决定的。沉积岩按放射性高低排序：高的：粘土岩、海绿石砂岩、独居石砂岩、钾钒矿砂岩、含钾矿灰岩、钾岩等。中等的：砂岩、砂层、含少量泥质的碳酸岩盐。低的：石膏、硬石膏、盐岩、纯的石英砂岩、白云岩和石灰岩等。第1页/共36页沉积岩的自然放射性分布规律：VSH放射性沉积时间放射性有机物含量放射性、K放射性钾盐、放射性矿物放射性第2页/共36页自然伽马测井原理地面仪探测器 放大器高压电路地层中的光子穿过水泥环、套管、钻井液、仪器外壳射入探测器，经仪器转换成电压信号，电压信号的幅度与地层中自然伽马放射性强度成正比。第3页/共36页自然
2、伽马测井的影响因素1.放射性曲线的涨落误差=(n/2)1/2：时间常数n：平均计数率n2在泥岩段照涨落误差曲线3分钟在 n+范围内的点占66%75%就满足要求。第4页/共36页 当进行放射性测量时，即使仪器的稳定性很好，操作又很细心，井的条件稳定，地层的放射性分布很均匀，测得的曲线也绝不可能是光滑的（与电测井曲线比较），而是有很多小的起伏，曲线上的读数总是围绕着某个数值上下涨落。换一种情况，如果我们将仪器固定在井中某一点对地层进行探测也是如此。即使在实验室里，使用高精度的测量仪器，每次测量的时间都相等，对同一个放射性源十分细心的进行多次重复测量，所测得的结果也不会完全相等，有时会有很大的差别。
3、这种性质是微观世界的自然规律，与测量条件无关。所以即使在最理想的条件下，放射性涨落误差或称统计误差仍是不可避免的。放射性涨落现象第5页/共36页为减小这种统计起伏，在放射性测量系统中要采用时间平均技术。例如，在低放射性地区，为在仪器统计特性中获得精确的数值，需要比较长的时间常数和比较低的测井速度。放射性涨落误差放射性涨落引起的误差称放射性涨落误差或称统计误差。第6页/共36页自然伽马测井的影响因素2.2.井参数的影响（1 1）泥浆的影响 若井内没有泥浆，则井筒对伽马射线吸收很弱。而当井中有泥浆时，对伽马射线有较强的吸收，可是由于泥浆中含粘土，具有一定的放射性，这就部分补偿了伽马射线的减弱。所以
4、泥浆对自然伽马影响不大。泥浆密度不同，对伽马射线的吸收不同，密度越大，吸收越强。泥浆的矿化度对自然伽马测井没有影响。（2 2）套管的影响 钢和铁对伽马射线的吸收比泥浆大，因此在下套管的井段，特别是多层套管的井段，自然伽马读数将有明显的下降，一般情况下，在一层套管井中所测读数大约是没有套管的井段的75%。（3 3）水泥环的影响 水泥环使自然伽马读数下降。第7页/共36页自然伽马测井曲线的应用识别岩性估算泥质含量进行地层对比第8页/共36页某油田根据统计资料找出了以下规律：把岩盐和泥岩自然伽马幅度差分成十等份，幅度在5 5以下的为储集性能好的砂岩，5 57 7之间为含泥较多储集性能比较差的砂岩，7
5、 7以上为泥岩。识别岩性自然伽马测井曲线的应用砂泥岩剖面:纯砂岩值最低，泥岩值最高，粉砂岩、泥质砂岩介于中间，VshVsh值碳酸盐岩剖面:粘土岩（泥岩、页岩）的值最高，泥质岩、泥质灰岩、泥质白云岩介于两者之间，且随泥质含量增加而增高。膏盐剖面：岩盐、石膏层值最低，泥岩值最高。第9页/共36页识别岩性自然伽马测井曲线第10页/共36页自然伽马测井曲线的应用进行地层对比中的流体性质无关（油、水或气）；以单井划分岩性为基础，可在构造剖面上用几口井的曲线进行地层对比。自然伽马曲线进行地层对比时具有以下优点：（1 1）在一般情况下，自然伽马读数与岩石孔隙（2 2）与泥浆矿化度无关；（3 3）容易找到标准
6、层。第11页/共36页第12页/共36页自然伽马测井曲线的应用估算泥质含量SH1=（GR-GRmin）/(GRmax-GRmin)Vsh=（2SH1GCUR -1）/(2 GCUR-1)第三系地层，GCURGCUR为3.73.7；老地层，GCURGCUR为2 2 求出的VshVsh是上限。因为使用此法时把地层中的放射性物质几乎都当作泥质来处理，当地层岩石骨架中也含有放射性物质时，处理结果就会夸大了泥质所占的体积。第13页/共36页自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井原理自然伽马能谱测井的应用第14页/共36页 自然伽马测井记录的是能量大于100Kev的所有伽马光子造成的记数率或标准化读数。它只能反
7、映地层中所有放射性核素的总效应，而不能区分这些核素的种类，地层所能提供的信息没有得到充分的利用。如果我们在井中对自然伽马射线进行能谱分析，就不仅能了解地层放射性总的水平，而且还可定量测定铀(U)、钍(Th)、钾(K)的含量，从而得到更多的测井信息和解决更多的地质和油田开发中的问题。自然伽马测井对信息利用不充分第15页/共36页自然伽马能谱测井测量的伽马射线是钾4040（K40K40）放射的1.461.46百万电子伏特伽马射线、铀系列核素铋-214-214（BiBi214214）放射的1.761.76百万电子伏特伽马射线、钍系列核素铊-208-208（T1T1208208）放射的2.622.62
8、百万电子伏特伽马射线以及上述射线的总和。自然伽马能谱测井原理天然的伽马辐射源主要是铀、钍及钾4040，它们发射多种能量的伽马射线，在K K4040的伽马仪器谱中，1.46Mev1.46Mev的光电峰最明显;在U U238238的伽马仪器谱中，1.76Mev1.76Mev的光电峰最明显;在ThTh232232的伽马仪器谱中，2.62Mev2.62Mev的光电峰最明显.第16页/共36页含钾、铀和钍的厚地层自然伽马混合谱第17页/共36页能谱测井测量的曲线:总计数率钾含量铀含量钍含量第18页/共36页自然伽马能谱测井的应用研究生油层寻找高放射性碎屑岩和碳酸盐岩储集层求泥质含量寻找页岩储集层用Th/
9、UTh/U比值研究沉积环境识别放射性积垢第19页/共36页自然伽马能谱测井的应用研究生油层 大量研究证明，在岩石中的有机化合物对铀在地下的富集起着重大作用。富含有机物的生油层，它在能谱曲线上的特征是K K和ThTh含量很高，尤其是U U含量特别高。应用自然伽马能谱测井，能在老井和新井中，在深度和平面上，追踪和研究生油层的生油能力。第20页/共36页第21页/共36页自然伽马能谱测井的应用寻找页岩储集层 富含有机物的高放射性黑色页岩，在局部地段由于具有裂缝、粉砂、燧石或碳酸盐岩夹层，可成为产油层。这种地层在能谱曲线上的特点是钾和钍含量低，而铀含量很高。第22页/共36页第23页/共36页自然伽马
10、能谱测井的应用寻找高放射性碎屑岩和碳酸盐岩储集层 纯的碎屑岩储集层K K、ThTh、U U的含量均很低。但当这些岩石中含有高放射性矿物时，纯砂岩的K K、ThTh、U U含量也能显著增高。和碎屑岩储集层一样，纯的碳酸盐岩储集层K K、ThTh、U U的含量均很低。但当地层中有钾碱、长石和粘土矿物时，K K含量会明显上升；而在还原条件下，地层水中的铀在渗透带沉积，可使地层的U U含量高达20ppm20ppm。第24页/共36页高放射性碳酸盐岩储集层第25页/共36页自然伽马能谱测井的应用用Th/UTh/U比值研究沉积环境陆相沉积，氧化环境，风化层的Th/U7Th/U7；海相沉积，灰色或绿色页岩的
11、Th/U7Th/U7；海相黑色页岩，磷酸盐岩的Th/U2Th/U2U/K:估计泥质沉积的生油能力；指示天然裂缝系统；地层对比。Th/K识别粘土矿物类型第26页/共36页 Th/K识别粘土矿物类型第27页/共36页自然伽马能谱测井的应用识别放射性积垢 溶解于地层水中的铀离子在采油或注水的过程中，通过渗透性储集层，最后沉积在射孔井段的套管上，或者沉积在邻井采油而本井尚未射开的同一层位的套管上。这就形成了放射性积垢。利用上述现象，依靠能谱测井可观察油田开发过程中油水界面推进的情况，研究管外串槽，估计出水位置等。第28页/共36页第29页/共36页自然伽马能谱测井的应用求泥质含量SH1=（LOG-LO
12、Gmin）/(LOGmax-LOGmin)Vsh=（2SH1GCUR -1）/(2 GCUR-1)第三系地层，GCURGCUR为3.73.7；老地层，GCURGCUR为2 2 可分别用总计数率、铀含量、钍含量、钾含量求Vsh LOG是总计数率、铀含量、钍含量、钾含量测井值；LOGmin、LOGmax是纯岩石、泥岩的总计数率、铀含量、钍含量、钾含量测井值。第30页/共36页第31页/共36页第32页/共36页层序界面第33页/共36页小结与知识点回顾小结与知识点回顾1.岩石的天然放射性是什么原因形成的？试据此说明用自然伽马测井曲线划分岩性和泥质含量的依据及其局限性。2.岩石中主要有哪几种放射性核
13、素？它们在地层中的含量与哪些因素有关？试据此说明自然伽马能谱测井的主要应用。3.伽马射线与物质的作用有哪几种效应？它们对自然伽马测井和自然伽马能谱测井有何意义？4.为什么要对自然伽马测井仪进行标准化？如果对同一地层用不同的仪器测量，未标准仪器测量的计数率是否相同？已标准化的仪器测量的计数率是否相同？5.放射性测井曲线为何会有涨落变化？给定地层涨落范围如何计算？如何区分岩性变化与正常的涨落变化？6.自然伽马测井曲线划分储集层的主要依据是什么？是否是充分条件？如果不充分，还需要什么条件？7.用自然伽马和自然电位计算泥质含量的有利条件和不利条件是什么？这两种方法在什么条件下可以互为补充？8.试述自然伽马能谱测井解释方法和确定铀、钍、钾含量的方法。9.生油泥岩与普通泥岩有什么区别？如何在自然伽马测井上识别？第34页/共36页谢谢各位！第35页/共36页感谢您的观看！第36页/共36页