放射性测井
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地球物理测井方法与原理
地球物理测井方法与原理地球物理测井是通过对地下层次中的各种物理参数进行检测和分析，从而获取有关地下地质构造、岩性、水文地质等信息的一种方法。
它是石油勘探和开发中的重要手段之一，也是了解地下环境和地质资源的重要手段之一、地球物理测井包括测井原理、测井技术和数据解释三个部分，下面将对地球物理测井的常用方法和原理进行详细介绍。
1.地震测井地震测井是通过发送音波信号到地层中，根据声波在地层中的传播速度和反射特性，来得到地下层次的信息。
它可以判断地层的厚度、速度以及各种地质构造的存在，如断层、岩性变化等。
地震测井一般有声波传播速度测井、声波吸收系数测井和地震反射波形测井等。
2.电测井电测井是利用地下岩石的电性差异，通过测量电阻率、自然电位、电导率等参数，来判断地层的岩性、含水性质等。
电测井主要有浅层电阻率测井和深层电阻率测井两种方法。
浅层电阻率测井是通过测量地层对交流电的阻抗，来反映地层的含水性质和岩性变化。
深层电阻率测井主要用于判断含油气层的位置和含油气饱和度等信息。
3.放射性测井放射性测井是利用地下岩石的放射性元素含量差异，通过测量地层的放射性强度，来推断地层的厚度、含油气性质以及地下水流动等。
放射性测井常用的方法有伽马射线测井、中子测井和密度测井等。
伽马射线测井是通过测量地下岩石放射性元素产生的伽马射线的强度，来判断地层的岩性、厚度以及含油气性质等。
中子测井是通过测量地下岩石对中子的吸收程度，来判断地层的含水性质和含油气饱和度等。
密度测井是通过测量地下岩石的密度，来判断地层的岩性、孔隙度以及含油气性质等。
4.渗透率测井渗透率测井是通过测量地下岩石的孔隙度和渗透能力，来判断地层的渗透性质、含水性质以及含油气性质等。
渗透率测井主要有声速测井、电阻率测井和核磁共振测井等。
声速测井是通过测量地下岩石中声波的传播速度，来判断地层的孔隙度、饱和度以及含油气性质等。
电阻率测井是通过测量地下岩石的电阻率，来推断地层的孔隙度和渗透能力等。
放射性测井紧急预案
一、总则1.1 编制目的为提高放射性测井作业的安全性，保障作业人员、周边环境和公众的健康与安全，预防和控制放射性事故的发生，制定本预案。
1.2 编制依据《放射性污染防治法》、《放射性同位素与射线装置安全许可管理办法》、《放射性物质运输安全管理条例》等相关法律法规。
1.3 适用范围本预案适用于放射性测井作业过程中发生的放射性事故，包括但不限于放射性物质泄漏、辐射超标、放射源丢失等。
二、组织机构及职责2.1 成立放射性测井事故应急指挥部2.1.1 指挥部组成应急指挥部由公司领导、相关部门负责人、专业技术人员等组成。
2.1.2 指挥部职责（1）负责放射性事故的应急指挥、协调和决策；（2）组织制定、实施放射性事故应急预案；（3）负责事故调查、处理和善后工作；（4）负责向有关部门报告事故情况。
2.2 成立应急响应小组2.2.1 小组组成应急响应小组由公司安全生产部、环保部、人力资源部、设备部、技术部等部门人员组成。
2.2.2 小组职责（1）负责事故现场的调查、监测、评估；（2）负责事故现场的安全防护和应急处理；（3）负责事故信息的收集、整理和报告；（4）负责事故善后工作的组织实施。
三、应急响应程序3.1 事故报告3.1.1 发现事故放射性测井作业人员发现事故后，应立即停止作业，立即报告应急指挥部。
3.1.2 报告内容报告内容包括事故发生的时间、地点、原因、涉及放射性物质、辐射剂量、事故现场情况等。
3.2 事故现场处理3.2.1 初步判断应急指挥部接到事故报告后，应立即组织人员进行初步判断，确定事故等级。
3.2.2 现场处理（1）设置警戒线，隔离事故现场；（2）采取必要的安全防护措施，防止辐射扩散；（3）组织专业人员进行事故现场处理，包括放射性物质的收集、处理和储存；（4）对受影响区域进行辐射监测，确保辐射剂量在安全范围内。
3.3 应急响应3.3.1 确定事故等级根据事故情况，应急指挥部确定事故等级，启动相应的应急响应程序。
放射性测井之自然伽马测井
自然伽马测井是利用地层中自然存在的放射性元 素，如铀、钍等，测量地层岩石的自然伽马射线 辐射强度。通过测量自然伽马射线辐射强度，可 以推断地层岩石的孔隙度、含水量等性质。
自然伽马测井的 设备
自然伽马测井仪主要 由伽马射线探测器、 数据处理装置和探管 组成。伽马射线探测 器用于探测地层岩石 发射的自然伽马射线， 数据处理装置用于处 理探测到的数据，探 管用于将探测器与地 层岩石接触。
THANKS
果不稳定。
● 05
第5章 自然伽马测井的发展 趋势
技术发展
自然伽马测井技术的发展趋势表明，随着科技的 不断进步，这一技术在设备改进和数据处理方法 优化方面取得了显著成就。这些改进使得自然伽 马测井技术更加精确和高效，为油气勘探和开发 提供了优质服务。
技术改进
设备革新
更精密的探测设 备
软件升级
准确识别岩石类 型和性质
含水量分析
定量分析地层含 水量
裂缝检测
识别裂缝分布和 性质
孔隙度测量
评估储层孔隙结 构
● 06
第6章 总结
自然伽马测井的重要性
放射性测井是一种关键的地层测量技术，自然伽 马测井作为其中的一种类型，提供了地层岩石孔 隙度和含水量等重要参数，对油气勘探和开发起 到了支撑作用。
研究地层岩 石性质
自然伽马测井可 以用于研究地层 岩石性质，了解 地层的结构和组
成。
获取地层岩 石参数
自然伽马测井可 以获取地层岩石 的孔隙度、含水 量等参数，为地 质研究提供重要
数据。
监测地层变 化
自然伽马测井可 以用于监测地层 的变化，及时发 现并解决问题。
了解地层结 构
通过自然伽马测 井，可以了解地 层的结构，为油 气藏的开发提供
自然伽马测井的 设备
自然伽马测井仪主要 由伽马射线探测器、 数据处理装置和探管 组成。伽马射线探测 器用于探测地层岩石 发射的自然伽马射线， 数据处理装置用于处 理探测到的数据，探 管用于将探测器与地 层岩石接触。
THANKS
果不稳定。
● 05
第5章 自然伽马测井的发展 趋势
技术发展
自然伽马测井技术的发展趋势表明，随着科技的 不断进步，这一技术在设备改进和数据处理方法 优化方面取得了显著成就。这些改进使得自然伽 马测井技术更加精确和高效，为油气勘探和开发 提供了优质服务。
技术改进
设备革新
更精密的探测设 备
软件升级
准确识别岩石类 型和性质
含水量分析
定量分析地层含 水量
裂缝检测
识别裂缝分布和 性质
孔隙度测量
评估储层孔隙结 构
● 06
第6章 总结
自然伽马测井的重要性
放射性测井是一种关键的地层测量技术，自然伽 马测井作为其中的一种类型，提供了地层岩石孔 隙度和含水量等重要参数，对油气勘探和开发起 到了支撑作用。
研究地层岩 石性质
自然伽马测井可 以用于研究地层 岩石性质，了解 地层的结构和组
成。
获取地层岩 石参数
自然伽马测井可 以获取地层岩石 的孔隙度、含水 量等参数，为地 质研究提供重要
数据。
监测地层变 化
自然伽马测井可 以用于监测地层 的变化，及时发 现并解决问题。
了解地层结 构
通过自然伽马测 井，可以了解地 层的结构，为油 气藏的开发提供
8 自然伽马测井
马射线有较强的穿透能力）。
★它能在任意岩层剖面，以及在井内充满高矿化度泥浆、油基泥浆
甚至空气的条件下使用（由于岩石的自然放射性与剖面上岩石的导电性 无关，与井内所充填的介质特性无关）。 自然伽马测井已成为碎屑岩剖面、碳酸盐岩剖面和用盐水泥浆钻井 地区进行测井的重要内容。
自然伽马测井
学习要点
自然伽马测井的核物理基础 岩石的放射性 自然伽马射线的探测 自然伽马测井原理
自然伽马测井的曲线特征和影响因素
自然伽马测井的地质应用
自然伽马测井
8.1 自然伽马测井的核物理基础
1、核衰变及其放射性
（1）原子的结构 矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分子又由原子组成 ，原子的中心是原子核，离原子核较远处的核外电子，按一定的轨道绕 核运动，它是一种很微小的粒子，直径约为8-10cm。 原子：原子核[ 质子(带一个单位正电荷) + 核外电子(带一个单位负电荷) 一般地，原子是中性的，所以原子核中的质子数等于核外电子层的 电子数，这个数值叫做元素的原子序数，通常用Z表示，它决定了原子的 化学性质和在元素周期表中的位置。 原子核质子和中子的总数叫做元素的质量数，通常用A表示。 中子(不带电)]
通过探测γ射线的数量（强度）和能量（能谱），可以确
定岩石中放射性元素的数量（含量）及种类。因此放射性测井 主要分为自然伽马测井和自然伽马能谱测井。 以研究岩石中放射性元素的相对含量，即探测自然伽马射 线总强度的测井方法叫做自然伽马测井； 测定在一定能量范围内自然伽马射线的强度以区分岩石中 放射性元素的类型及其实际含量的测井方法，则叫自然伽马能
1、核衰变及其放射性
（5）放射性射线的性质
放射性物质能放出α射线，β射线和γ射线。它们各具如下性质：
★它能在任意岩层剖面，以及在井内充满高矿化度泥浆、油基泥浆
甚至空气的条件下使用（由于岩石的自然放射性与剖面上岩石的导电性 无关，与井内所充填的介质特性无关）。 自然伽马测井已成为碎屑岩剖面、碳酸盐岩剖面和用盐水泥浆钻井 地区进行测井的重要内容。
自然伽马测井
学习要点
自然伽马测井的核物理基础 岩石的放射性 自然伽马射线的探测 自然伽马测井原理
自然伽马测井的曲线特征和影响因素
自然伽马测井的地质应用
自然伽马测井
8.1 自然伽马测井的核物理基础
1、核衰变及其放射性
（1）原子的结构 矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分子又由原子组成 ，原子的中心是原子核，离原子核较远处的核外电子，按一定的轨道绕 核运动，它是一种很微小的粒子，直径约为8-10cm。 原子：原子核[ 质子(带一个单位正电荷) + 核外电子(带一个单位负电荷) 一般地，原子是中性的，所以原子核中的质子数等于核外电子层的 电子数，这个数值叫做元素的原子序数，通常用Z表示，它决定了原子的 化学性质和在元素周期表中的位置。 原子核质子和中子的总数叫做元素的质量数，通常用A表示。 中子(不带电)]
通过探测γ射线的数量（强度）和能量（能谱），可以确
定岩石中放射性元素的数量（含量）及种类。因此放射性测井 主要分为自然伽马测井和自然伽马能谱测井。 以研究岩石中放射性元素的相对含量，即探测自然伽马射 线总强度的测井方法叫做自然伽马测井； 测定在一定能量范围内自然伽马射线的强度以区分岩石中 放射性元素的类型及其实际含量的测井方法，则叫自然伽马能
1、核衰变及其放射性
（5）放射性射线的性质
放射性物质能放出α射线，β射线和γ射线。它们各具如下性质：
放射性测井
GR GRmin GRmax GRmin
Vsh 2 gcurIsh 1 2 gcur 1
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
3、进行地层对比 P147
用GR曲线进行对比的优点： 与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关 与地层水和泥浆矿化度无关 在GR曲线上容易找到标准层
地球物理测井—核测井
和碎屑岩储集层一样，纯的 碳酸盐岩储集层K、U、Th的含量 都很低。但当地层中有钾碱、长 石和粘上矿物时、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含量高达20ppm。
因此在碳酸盐岩剖面中，自 然伽马能谱测井有助于区分岩性， 对剖面进行详细对比，更可靠地 估算泥质含量，寻找高产裂缝带 及确定施行增产措施的层位。
地球物理测井核测井自然伽马测井地球物理测井核测井自然伽马测井泥浆仪器外壳进入探记录连续电流所产生的电位差穿过经传输至地面仪器处理使与单位时间的电脉冲数成正比射线gr曲线见p141图37二gr测井基本原理地球物理测井核测井自然伽马测井三gr曲线特征均匀理想模型地层点测grapi当上下围岩相同时曲线对称与地层中部低放射性地层对应gr低高放射性地层对应gr高h3d曲线幅度不受岩层厚度的影响
纯的砂岩和碳酸盐岩放射性元素含量很低，但有些地层 也可能具有很高的放射性，这些高放射性地层又可能是储集 层，此类储集层用普通自然伽马测井是无法识别的，而用自 然伽马能谱测井却往往能成功地将其和泥岩区别开。
渗透性地层中U含量的增高与地层水的活动有密切关系。 有些储集层还由于岩石骨架中含有放射性重矿物而显示为高 放射性地层。
曲线特点
K、TU含量低，而铀含量高
地球物理测井—核测井
自然伽马能谱测井（NGS）
放射性测井之自然伽马测井讲解
放射性同位素：不稳定的同位素。
放射性：不稳定核素原子核自发地释放、β、 等射线
2
3） 核衰变 核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子，并蜕变成另外某种原子核， 同时放出伽马射线。
核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，其值越大衰变越快。
一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。
例如
1）原子的结构：原子核（质子+中子）+核外电子 2）放射性核素
核素：原子核中具有相同数量的质子和中子并在同一能态上的同类原子 （同类核素的原子核中质子数和中子数都相同）。
放射性核素：不稳定的核素 （ 其结构和能量都会发生改变， 衰变成其他核素，并放出射线）。
同位素：原子核中质子数相同而中子数不同，但具有相同的化学性质， 在元素周期表中占有同一位置。
通式为： ZXA → Z+1YA+(一个负电荷)
例如：衰变
90Th234 → 91Pa234+
衰变：放出射线的衰变。
射线通常是在、衰变的过程中伴随放出的。
7
2) 、和 射线比较
射线种类 产生原因
实物
射线 衰变放出
氦(2He4) 原子核流
射线 衰变放出
高速运动的电子流
式中GR 、GRmax 、GRmin分别为待研究地层、纯泥岩、纯砂岩的自然伽马 测井强度。
进行非线性 校正:
Vsh
2cSH 1 2c 1
C ＝ 3.7 新地层 C ＝ 2.0 老地层
应用条件： （1）不同地层中粘土矿物放射性是相同的
（2）除了粘土矿物之外，不含有其他放射性矿物
27
200
160
特高 → 高 → 中等 → 最低
3) 碳酸盐岩剖面
放射性：不稳定核素原子核自发地释放、β、 等射线
2
3） 核衰变 核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子，并蜕变成另外某种原子核， 同时放出伽马射线。
核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，其值越大衰变越快。
一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。
例如
1）原子的结构：原子核（质子+中子）+核外电子 2）放射性核素
核素：原子核中具有相同数量的质子和中子并在同一能态上的同类原子 （同类核素的原子核中质子数和中子数都相同）。
放射性核素：不稳定的核素 （ 其结构和能量都会发生改变， 衰变成其他核素，并放出射线）。
同位素：原子核中质子数相同而中子数不同，但具有相同的化学性质， 在元素周期表中占有同一位置。
通式为： ZXA → Z+1YA+(一个负电荷)
例如：衰变
90Th234 → 91Pa234+
衰变：放出射线的衰变。
射线通常是在、衰变的过程中伴随放出的。
7
2) 、和 射线比较
射线种类 产生原因
实物
射线 衰变放出
氦(2He4) 原子核流
射线 衰变放出
高速运动的电子流
式中GR 、GRmax 、GRmin分别为待研究地层、纯泥岩、纯砂岩的自然伽马 测井强度。
进行非线性 校正:
Vsh
2cSH 1 2c 1
C ＝ 3.7 新地层 C ＝ 2.0 老地层
应用条件： （1）不同地层中粘土矿物放射性是相同的
（2）除了粘土矿物之外，不含有其他放射性矿物
27
200
160
特高 → 高 → 中等 → 最低
3) 碳酸盐岩剖面
自然伽马测井和放射性同位素测井性质和方法
–
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
13
第一节 伽马测井的核物理基础
•二、伽马射线和物质的作用形式
–2.康普顿效应
• 伽马射线与物质作用发生康普顿效应引起伽马射线强 度减弱，其减弱程度用康普顿系数Σ表示。
e
NAZb
A
• σe——每个电子的康普顿散射截面，当伽马光子的能
量在0.25～2.5MeV的范围内时，它可看成是常数；
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
9
第一节 伽马测井的核物理基础
•一、原子核的衰变及其放射性
–5.放射性射线
• α射线：是氦原子核2He4流，带有两个单位正电荷， 容易引起物质的电离或激发，极易被吸收，电离能力 强，在物质中穿透距离很小，在井中探测不到。
• β射线：高速运动的电子流，在物质中穿透距离较短。 • γ射线：频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
4
第一节 伽马测井的核物理基础
•一、原子核的衰变及其放射性
– 1、原子的结构
• 矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分 子又是由原子组成的。原子的中心是原子核，离核 较远处核外电子按一定的轨道绕核运动。
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
• 放射性：不稳定的核素所具有的自发地改变自身结构， 衰变成其它核素并释放射线（α、β、γ） 的性质。
• 放射性同位素：具有放射性的同位素。
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
6
第一节 伽马测井的核物理基础
•一、原子核的衰变及其放射性
–3. 核衰变
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
13
第一节 伽马测井的核物理基础
•二、伽马射线和物质的作用形式
–2.康普顿效应
• 伽马射线与物质作用发生康普顿效应引起伽马射线强 度减弱，其减弱程度用康普顿系数Σ表示。
e
NAZb
A
• σe——每个电子的康普顿散射截面，当伽马光子的能
量在0.25～2.5MeV的范围内时，它可看成是常数；
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
9
第一节 伽马测井的核物理基础
•一、原子核的衰变及其放射性
–5.放射性射线
• α射线：是氦原子核2He4流，带有两个单位正电荷， 容易引起物质的电离或激发，极易被吸收，电离能力 强，在物质中穿透距离很小，在井中探测不到。
• β射线：高速运动的电子流，在物质中穿透距离较短。 • γ射线：频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
4
第一节 伽马测井的核物理基础
•一、原子核的衰变及其放射性
– 1、原子的结构
• 矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分 子又是由原子组成的。原子的中心是原子核，离核 较远处核外电子按一定的轨道绕核运动。
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
• 放射性：不稳定的核素所具有的自发地改变自身结构， 衰变成其它核素并释放射线（α、β、γ） 的性质。
• 放射性同位素：具有放射性的同位素。
0第4.七06章.202自0 然伽马测井和放射性同位素测井
6
第一节 伽马测井的核物理基础
•一、原子核的衰变及其放射性
–3. 核衰变
4章-自然伽马
VSH
放射性
沉积时间
放射性
有机物含量
放射性
Φ、K
放射性
钾盐、放射性矿物
放射性
自然伽马测井原理
地层中的γ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。
地面仪 高压电路
探测器
放大器
自然伽马测井的影响因素
1.放射性曲线的涨落误差
（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）水泥环的影响
水泥环使自然伽马读数下降。
自然伽马测井曲线的应用
识别岩性 进行地层对比 估算泥质含量
自然伽马测井曲线的应用
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。
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。
涨落误差曲线
第四章 自然伽马测井
本章内容： 岩石中的自然伽马放射性 自然伽马测井原理 自然伽马测井的影响因素 自然伽马测井曲线的应用
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。
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核测井的适用条件：一般的泥浆井、油基泥浆井、 高矿化度泥浆井、空气钻井（裸眼井、套管井）
核测井的优点：它是唯一能够确定 岩石及其孔隙流体化学元素的含量 的测井方法
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
一、原子核的衰变及放射性 1、原子的结构 原子：由原子核及其核外电子层组成的一种很微小 的粒子。 原子核由质子和中子组成
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
沉积岩骨架不含重矿物，除钾岩外，其他岩石本身 基本上不含放射性，但在形成过程中会多少地吸附 些放射性元素。
强度最低的：硬石膏、石膏、不含钾的盐岩
强度较低的：砂岩、灰岩、白云岩
强度较高的：浅海相和陆相沉积的泥岩、泥灰岩、钙 质泥岩、含砂泥岩等 强度高的：钾岩、深水泥岩、页岩 强度最高的：放射性软泥、澎土岩、火山灰
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
3、条件单位
测井时记录的是单位时间的脉冲数，不同的仪器记
录器在统一标准下刻度。
采取相同的单位：微伦琴/小时
API
三、核衰变的统计涨落
同一放射性元素在相同的时间间隔内，衰变次数不完 全相同，总是围绕一平均值上下起伏。 统计涨落是由核衰变本身的特性所决定的，与环境和 人的因素无关。
地球物理测井
第三章 核测井（放射性测井）
资源与环境学院 桑琴
2007年7月
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
核测井（放射性测井）：以物质的原子核物理性质为基
础的一组测井方法。它是根据岩石及其孔隙流体和井内介质
（套管、水泥等）的核物理性质，研究钻井地质剖面，寻找有用 矿藏，研究油田开发工程的一类测井方法。
和碎屑岩储集层一样，纯的 碳酸盐岩储集层K、U、Th的含量 都很低。但当地层中有钾碱、长 石和粘上矿物时、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含量高达20ppm。
因此在碳酸盐岩剖面中，自 然伽马能谱测井有助于区分岩性， 对剖面进行详细对比，更可靠地 估算泥质含量，寻找高产裂缝带 及确定施行增产措施的层位。
地球物理测井—核测井
自然伽马测井
GR测量的是岩层的自然放射性强度（不用任何放射性源） 一、岩石的自然放射性
岩石中主要的放射性元素：Leabharlann 92U23890Th232
19K40
岩石的自然放射性强度主要取决于其三者的比例，其含 量与岩性以及形成过程中的物理化学条件有关，因此， 岩性不同，GR不同。
火成岩 >变质岩> 沉积岩
二、常用GR强度单位 1、放射性强度单位 1居里：单位时间内发生衰变的原子核数。
1居里=1克镭的源强=1克镭当量/克（每克物质的放 射性强度单位相当于1克镭）=3.7*1010次/秒
2、放射性剂量单位
单位质量的物质被射线照射时所吸收的能量来度量射 线强度为放射性剂量。用伦琴表示。而测井用的单位 是微伦琴/小时，单位时间内的射线剂量为剂量率。
地球物理测井—核测井
本节的重点： 岩石的自然放射性
自然伽马能谱测井（NGS）
GR曲线的应用及影响因素
2、同位素 同位素：质子数相同的同一类原子。 例：氢的同位素：氕、氘、氚
地球物理测井—核测井
伽马测井的核物理基础
3、核衰变
核衰变：放射性元素的原子核自发地释放出一种带电 粒子（或），蜕变成另外某种原子核，同时放射出 伽马（）射线的过程。
放射性： 自发地释放出、 ， 射线的性质
放射性核衰变的规律：放射性核数随时间按指数递减
除了钾岩及骨架含放射性元素的岩石外，岩石的GR强 度随岩石颗粒变细而增加。 通常情况下：地层的GR值的高低主要取决与泥质含量
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自然伽马测井
沉积岩的自然放射性有以下变化规律：
a.随泥质含量的增加而增加；
b.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；
GR
自然伽马测井
回 的忆 大岩 小石 关的 系
石膏
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自然伽马测井
2、确定地层的泥质含量
不含放射性矿物的地层，GR主要取决于地层的泥质含量
当泥质含量低时：
Vsh
GR GRmin GRmax GRmin
当泥质含量高时：
gcur=2(老地层） gcur=3.7(新地层）
I sh
的规律变化 即：
t:时间
N N0et
：衰变系数 N:放射性元素个数
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伽马测井的核物理基础
半衰期：从N0个原子开始衰变到N0 /2时所经历的时间。 用T表示： T ln 2
放射性元素不同，其半衰期也不同，见P135 4、放射性射线的性质
核衰变放出三种射线：、、
在特征能量峰处的伽马射线的强度最大
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二、NGS的测井原理
自然伽马能谱测井（NGS）
核心部分是：多道分析器。 能够测量分析伽马射线的能谱
将能谱分为五个能级窗 两个低能窗、三个道能窗
W1：0.15-0.5 Mev W2:0.5-1.1Mev W3:1.32-1.575Mev（钾窗） W4:1.65-2.39Mev （铀窗） W5:2.475-2.765Mev（钍窗）
GR GRmin GRmax GRmin
Vsh 2 gcurIsh 1 2 gcur 1
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自然伽马测井
3、进行地层对比 P147
用GR曲线进行对比的优点： 与岩石孔隙中的流体性质（油或水）无关 与地层水和泥浆矿化度无关 在GR曲线上容易找到标准层
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c.随着钾盐和某些放射性矿物的增加而增加。
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二、GR 测井基本原理
穿过
射线
泥浆
至 仪器 外壳
经传输 至地面 仪器处理
使与单位 时间的电 脉冲数成 正比
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进入探 测器
记录连 续电流所产 生的电位差
GR曲线
见P141图3-7
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三、GR 曲线特征（均匀理想模型地层点测）
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自然伽马能谱测井（NGS）
由于各个窗的记数率并不仅反映对应元素的含量， 因此还需要剥谱（对能量窗均综合考虑三种元素 的贡献，即得到一组方程：
W1=A1Th+B1U+C1K+1 W2=A2Th+B2U+C2K+2 W3=A3Th+B3U+C3K+3 W4=A4Th+B4U+C4K+4 W5=A5Th+B5U+C5K+5
三、NGS曲线应用 1、确定泥质含量
研究发现：泥质含量与钍和钾的含量成线性关系
(Vsh ) x
X X min X max X min
X=Th,k
含钾的岩石（云母、长石） 不能用该公式计算泥质含量
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2、研究生油层
研究发现：岩石中的有机物对铀的富集 起着重要作用。
曲线特点
K、TU含量低，而铀含量高
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自然伽马能谱测井（NGS）
5、用TH/U比值研究沉积环境 TH/U>7 陆相沉积、氧化环境、风化层
TH/U<7 海相沉积、灰色、绿色页岩
TH/U<2 海相黑色页岩、磷酸盐岩
纯 的 碎 屑 岩 储 集 层 K 、 Th 、 U的含量均很低。但当这些岩 石中含有高放射性矿物（如独 居石、锆石等）时，纯砂岩的 K、Th、U含量也能显著增高。 右 图 中420-490ft 之间的膨润 土和凝灰岩薄层显示为低含钾、 高 含 铀 和 钍 。 775-900ft 之 间 为高含铀的砂岩地层。故总计 数率不能作为泥质指示曲线用。
纯的砂岩和碳酸盐岩放射性元素含量很低，但有些地层 也可能具有很高的放射性，这些高放射性地层又可能是储集 层，此类储集层用普通自然伽马测井是无法识别的，而用自 然伽马能谱测井却往往能成功地将其和泥岩区别开。
渗透性地层中U含量的增高与地层水的活动有密切关系。 有些储集层还由于岩石骨架中含有放射性重矿物而显示为高 放射性地层。
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射线 射线
射线
带电 能量衰减快、 穿透能力弱
射程短
是频率很高 的电磁波、 能量高
穿透 能力强
射程长
中性粒子射线不是由核衰变产生的， 是由特殊的中子源产生的，特点是： 能量高、穿透力强
探测器能探测 到的射线：
中子射线、 射线
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2、井参数影响
d增加
裸眼井对GR吸收增加，但泥浆中所 含一定的放射性补偿了一部分，影响小
套管井：水泥环厚度增加-----GR减小
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3、统计涨落误差
由于涨落误差的存在， 实测的GR曲线出 现许多“小锯齿”
自然伽马测井
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4、测井速度
当h一定：GR受V测和时间 常数的影响t=h/v ； v增加，t<时间常数， 探测器无法全部探测 到地层发出的GR，导致 GR下降，还会使其发生 崎变，深度错位。
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伽马测井的核物理基础
它由光电倍增管和碘化钠晶体组成。它是利用被伽玛 射线激发的物质的发光现象来探测射线的。
碘
化
伽玛射线
钠
晶
体
光电倍增 管电子数 逐级倍增
用单位时间记录的 脉冲数来反映伽玛 射线的强度