自然伽马测井曲线的影响因素
测井教程第7章 自然伽马测井
自然伽马测井
自然伽马测井是放射性测井中的一种方法。放射性测井是以 物质原子核物理性质为基础的一组测井方法，统称为核测井，包 括自然伽马，自然伽马能谱、中子、密度测井等。 自然伽马测井测量的伽马射线，有较强的穿透能力，能在已经 下了套管的井中测量，因此，这种方法既可以在裸眼井中测量， 又可以在套管井中测井。 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，因此，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。也正是由 于这些原因，这种方法已成为碳酸盐岩剖面和用盐水泥浆钻井的 地区进行测井的重要内容。 从应用的角度考虑，自然伽马测井同自然电位测井类似。定性 方面，可用以划分泥质和非泥质地层，确定渗透层。定量方面， 可以用它来计算地层的泥质含量，判断渗透层的物性好坏。
一、测量原理
进行自然伽马测井的简单原理如图所示，整个测量 装臵由井下仪器和地面仪器两大部分组成。
沉积岩的自然放射性，大体可分为高、中、低三种类型。
①高自然放射性的岩石：包括泥质砂岩、砂质泥岩、泥岩、 深海沉积的泥岩，以及钾盐层等，其自然伽马测井读数约 100API以上。特别是深海泥岩和钾盐层，自然伽马测井读数 在所述沉积岩中是最高的。 ②中等自然放射性的岩石，包括砂岩、石灰岩和白云岩。 其自然伽马测井读数介于50—100API之间。 ③低自然放射性的岩石：包括岩盐、煤层和硬石膏。自然
N0 2 N 0e
t
T
T和λ一样，也是不受任何外界作用的影响，而且和时间无关的常 量。不同放射性元素的T值也是不同的。 自然界中，各种放射性元素的半衰期相差很大，有的长达几十亿年 ，有的短到若干分之一秒。例如，铀的半衰期为4.51×109 年，镭 1590年，氡为3.825天等等。 一种放射性元素的半衰期可以精确估计，但是无法估计在一个短 时间内到底有多少个原子可能发生衰变。然而，对元素整体来讲，其 衰变具有统计性，即围绕某一平均值在一定范围内变化。
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析1. 引言1.1 煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析煤田测井是勘查煤田地质特征和煤质的重要手段，而自然伽马曲线作为测井曲线之一，在煤田测井中扮演着关键的角色。
本文旨在对煤田测井中自然伽马曲线的应用效果进行深入分析，为煤田勘探工作提供参考。
自然伽马测井技术是利用地质剖面中所含放射性元素自然放射性进行测量，通过探测自然伽马辐射来刻画地层的放射性特征，从而识别地层层序和地层间的油气性质、岩性和孔隙度等信息。
在煤田测井中，自然伽马曲线可以有效地识别煤层和煤与围岩的分界，确定煤层的厚度和分布规律，为后续的煤炭资源评价和开发提供依据。
自然伽马曲线的解释和分析方法包括对曲线形态、峰值、平均值和等效钍值等参数的综合分析，结合地质资料和其它测井曲线进行比对，从而进行地层的精细分析和油气成藏特征的识别。
在煤田测井中，自然伽马曲线具有快速、直观、定量的优势，但也存在对地层精度和垂直分辨能力有限的局限性。
在实际应用中需结合其它测井工具和地质资料进行综合解释分析，以提高测井结果的准确性和可靠性。
通过对煤田测井中自然伽马曲线的效果评价，可以为煤田地质特征和煤质的判别提供科学依据，为煤炭资源的勘探与开发提供技术支撑和决策参考。
2. 正文2.1 自然伽马测井技术简介自然伽马测井技术是一种利用地层中天然放射性元素辐射来测定岩层性质和构造的地球物理勘探方法。
常用的放射性元素有钾、钍和铀，它们在地壳和岩层中广泛存在，通过检测它们的放射性衰变产物，可以获得关于地层中岩性、孔隙度、矿物含量等信息。
自然伽马测井设备包括探测器、放射源、数据采集系统等组成部分。
在进行测井时，探测器探测到地层中辐射的强度，然后通过数据采集系统记录下来，并进行分析处理。
通过测量不同深度处的伽马射线衰减曲线，可以确定地层的厚度、密度、孔隙度等参数，为地质构造和勘探开发提供重要的信息。
自然伽马测井技术具有快速、准确、无破坏性等优点，被广泛应用于煤田、油田、矿山等领域。
地球物理测井简答题答案讲解
地球物理测井简答题答案讲解自然伽马测井曲线影响因素（1）积分电路的影响（测速*积分电路时间常数）由于记录仪器中的积分电路具有惰性（充/放电需要时间），输出电压相对于输入要滞后一段时间而仪器又在移动，可能使测井曲线发生畸形，主要为：极大值减小，且不在地层中心而向上移动，视厚度增大，半幅点上移。
一般：地层厚度越小，积分电路的影响越大，曲线畸变越严重。
实际测井中要适当控制测井速度。
（2）放射性涨落的影响由于地层中的放射性核素的衰变是随机的且彼此独立，同时伽马射线被探测到也是偶然独立的，使得每次测量结果不完全相同但结果满足统计规律，这种现象叫放射性涨落或统计起伏现象。
（3）地层厚度的影响：厚度增加极大值变化（4）井眼的影响井眼直径变大相当于伽马射线通过的路程变大，被吸收的几率变大，被探测几率变小，曲线值变小；同时泥浆的种类（含放射性物质或非放射性物质）也对曲线有影响。
一、计算泥质含量1、自然电位测井：Vsh=(SSP-PSP)/SSP=1-α。
α为自然电位减小系数；PSP含粘土地层的静自然电位（假静自然电位）；SSP含粘土地层水矿化度相同的纯地层静自然电位。
2、自然伽马测井：（1）相对值法：自然伽马相对值I（GR）=(GR-GRmin)/(GRmax-GRmin)；GR、GRmin、GRmax 分别为解释层、纯地层和泥岩的自然伽马测井值。
泥质含量：Vsh=[2(GCOR*I(GR))-1]/[2(GCOR)-1]；GCOR为希尔奇指数，新地层3.7；老地层2。
（2）绝对值法：Vsh=（ρb GR-Bo）/(ρsh GRsh-Bo)；Bo纯地层背景值，Bo=ρsd GRsd(或ρ纯GR纯)；ρb,ρsh,ρsd,ρ纯分别为解释层，泥岩，砂岩，纯地层的自然伽马值。
二．计算孔隙度1、密度测井：ρb=φρf+(1-φ)ρf，φ=(ρma-ρb)/(ρma-ρf)；φ孔隙度，ρma岩石骨架密度，ρf探测范围内的空隙流体密度。
自然电位、自然伽马测井基本原理
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。
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析1. 引言1.1 煤田测井的背景意义1. 煤田测井可以帮助识别煤层的地质构造和储层特征，为煤炭资源的评价和利用提供重要的地质信息。
通过测井可以获取到煤层的厚度、密度、孔隙度等参数，从而帮助分析煤层的储层性质和储量分布情况。
2. 煤田测井可以为煤矿安全生产提供技术支持。
通过测井可以获取到地下矿层的地质情况和岩层结构，有助于预防矿压、冒顶等矿井事故的发生，提高矿工的安全生产。
3. 煤田测井可以指导矿井的合理开采。
通过测井可以获取到地下煤层的厚度、倾角、断裂带等信息，有助于确定采煤方向和方法，提高矿井的开采效率和经济效益。
煤田测井在煤炭资源勘探和开采中具有重要的意义，可以为煤田的综合利用和可持续发展提供技术支持和保障。
1.2 自然伽马测井技术介绍自然伽马测井是一种通过测量地层中天然放射性元素的放射性强度来判断地层性质和构造的方法。
其原理是通过测量地层中岩石的γ射线强度，可以确定地层的密度和含气量，从而帮助地质工作者更准确地判断地层的性质和分布。
自然伽马测井通常在钻井过程中进行，通过向井下送入探测器，测量地层中的γ射线强度并将数据传输至地面进行分析。
自然伽马测井技术的优势在于其非接触、快速、准确的特点。
与传统的物理测井方法相比，自然伽马测井具有成本低、效率高的优势，可以为地质勘探和矿产资源评价提供更多的数据支持。
自然伽马测井技术已经在煤田勘探中得到广泛应用，成为煤田测井中不可或缺的一项技术。
随着科技的发展，自然伽马测井技术也在不断更新和完善，提高了测井数据的质量和分析的准确性。
在煤田勘探和煤炭地质研究中，自然伽马测井技术的应用将会更加广泛，为煤田开发和资源评价提供更加可靠的数据支持。
2. 正文2.1 自然伽马曲线在煤田测井中的应用自然伽马曲线是煤田测井中常用的一种测井曲线，它通过测量地层中的放射性元素的γ射线强度来刻画地层性质的变化和孔隙度信息。
在煤田测井中，自然伽马曲线的应用主要体现在以下几个方面：自然伽马曲线可以用来识别和划分地层。
第七章自然伽马测井
09:13:03
第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井
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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
– 1.光电效应 •γ射线能量较低时，穿过物质与原子中的电子相碰撞， 将其能量交给电子，使电子脱离原子运动，而γ整个被 吸收，释放出光电子。光电效应发生几率τ随原子序数 的增大而增大，随γ能量增大而减小。
0.0089
Z 4.1
A
n
09:13:03
第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井
10
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
–1.光电效应
•τ——线性光电吸收系数， γ光子穿过1cm吸收物质时 产生光电子的几率；
•λ——γ光子的波长；
•n——指数常数，对不同的元素取不同的值，对C、O 来说取3.05，对Na到Fe的元素来说取2.85；
09:13:03 第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 26
第二节 自然伽马测井
一、岩石的自然放射性
– 煤中的有机质（由碳、氢、氧、氮等元素组成的有机 化合物）和无机质（矿物杂质和水分）都不是放射性 物质，因此在一般情况下，煤层的放射性均很弱。 – 煤层放射性的强弱与煤的灰分合量有很密切的关系。 灰分增高，煤层的放射性也随之增强，某些高灰分煤 层的放射性甚至比围岩还要高。
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09:13:03 第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 16
第一节 伽马测井的核物理基础
三、伽马射线的探测
– 1.放电计数管
• 放电计数管是利用放射性射线使气体电离的性质来探测伽 马射线。
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
测井技术在煤田勘探中发挥着重要作用，其中自然伽马曲线是常用的一种测井曲线。
它通过测量地层中的自然伽马射线强度，可以得到有关地层岩性、矿物成分、孔隙度等信息，对于煤田的勘探和开发具有重要意义。
自然伽马曲线可以用于鉴别煤层和非煤层。
煤层富含放射性元素，因此其自然伽马射线强度较大，而非煤层的自然伽马射线强度较小。
通过解释自然伽马曲线的变化规律，可以准确识别煤层和非煤层，有助于确定煤层位置和分布范围。
自然伽马曲线可以用于测量煤层的厚度。
通过分析自然伽马曲线的峰谷形态和幅度变化，可以确定煤层的厚度，为煤炭资源的量化评价提供重要数据。
自然伽马曲线还可以用于测量不同煤层之间的夹层厚度，为煤层开采提供技术支持。
自然伽马曲线在煤田测井中的应用效果较好，可以为煤田勘探和开发提供重要技术支持。
但需要注意的是，自然伽马曲线只能提供关于地层的一些间接信息，准确解释需要结合其他测井曲线和地质资料进行综合解释，以提高解释的准确性和可靠性。
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析
煤田测井中自然伽马曲线的应用效果分析煤田测井是指通过测量煤田地质层间物理性质的一种手段，主要用于对煤田结构、油气、水文等方面进行研究。
其中，自然伽马曲线是煤田测井中最为常用的一种测量曲线之一，具有很大的应用效果。
自然伽马曲线简介自然伽马曲线（natural gamma ray curve，NGR）是利用测井装置检测地层自然放射性元素所放射的伽马射线强度，绘制的一条荧光屏幕曲线。
煤田岩石含有放射性元素如铀、钍和钾，这些元素的放射性衰变会产生伽马射线，而自然伽马曲线可以测量这些伽马射线的强度，反映煤田岩石的放射性特征，对于煤田的地层结构、岩性、含煤层位、煤层厚度以及含矿物质的位置等方面都有较大的指示作用。
应用效果分析1. 地层分析与柴达木盆地研究在地层分析方面，自然伽马曲线具有很强的作用。
以柴达木盆地为例，通过应用自然伽马测井技术，可以对盆地内的下三叠统夏公塔格组、卡拉麦里组、苏伦组等地层进行研究，了解地层的沉积和岩性情况，在煤层探测、不透水层探测和地质工程研究等方面有着广泛的应用。
2. 煤炭资源勘探自然伽马测井技术在煤炭资源勘探领域同样具有重要的作用。
这是因为在煤质分析中，自然伽马曲线可以快速检测煤层的边界、粘结带、薄层和间层等地质结构信息，帮助勘探人员更好地预测煤层矿化程度和分层情况，提高煤炭勘探成功率。
3. 水文地质研究自然伽马测井技术在水文地质研究上也有很大的应用价值。
利用自然伽马曲线可以对煤层中的岩质地层和含水层进行识别，通过对煤层岩性、水质、含水层位等信息的分析，对地下水的分布、运移和补给方式等方面进行研究，为水资源开发和利用提供科学依据。
4. 环境保护煤炭等矿产的开采过程中，可能会造成环境污染，因此需要充分了解煤层内部的地质结构、岩性和含煤层位等信息以辅助离子交换和水处理等过程，自然伽马测井技术可以通过对有害元素的快速识别和分析，为环境保护提供重要的技术支持。
总体来说，自然伽马曲线在煤田测井中的应用广泛，通过分析和研究自然伽马曲线所反映的地质信息，可以为煤田地质勘探、水文地质研究、环境保护、工程地质研究等方面提供准确可靠的数据，促进其在煤田地质研究中的应用。
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目
1
录
岩石的自然放射性 2 自然伽马测井的测量原理 3 自然伽马测井曲线的影响因素
一、岩石的自然放射性
自然伽马测井是在井内测量岩层中自然存在的γ射线强 度，是研究地层问题的一种测井方法。 一般来说，三大岩类中放射性：火成岩>变质岩>沉积岩 沉积岩按放射性由强到弱又可分为以下三类： 1、自然放射性高，放射性软泥，红色粘土，海绿石砂 岩等岩石。 2、自然放射性中等，浅海相和陆相沉积的泥质岩石， 如泥质砂岩、泥灰岩和泥质石灰岩。 3、自然放射性低，砂层、砂岩和石灰岩、煤和沥青等。 由于不同地层具有不同的自然放射性，因而，有可能根 据自然伽马测井法研究地层的性质。组成单元： 来自烁体（NaI晶体） 光电倍增管
电子仪器
2、伽马曲线的测量过程
①γ射线进入晶体，产生次级电子； ②次级电子使闪烁体激发，产生荧光； ③荧光通过光导物质到达光电倍增管的光阴极，产生光电子； ④光电子在光电倍增管中高压的作用下增加几个数量级，形 成的电子流在阳极负载上产生电脉冲信号； ⑤电脉冲信号被放大器放大、由电缆传送至地面仪器； ⑥地面仪器将单位时间形成的脉冲（计数率）转变成与其成 比例的电位差进行记录。 ⑦井下仪器在井内沿着单一方向移动测量，地面仪器就连续 记录出井剖面的自然伽马强度曲线，这就是自然伽马测井曲 线（GR表示），用标准化单位API表示。
④晶体与光电倍增管耦合不好，
晶体和光电倍增管的接触面上有 空气，使光子在交界面上发生全
反射，不利于将大部分光子收集
到光电倍增管的光阴极上，从而 使伽马仪器的计数率偏低。
GR值的相关问题—GR值高
问题描述：GR值偏高。 原因分析 ①刻度不准
②伽马仪器长期与放射
性放在仪器导致晶体被
活化。
GR值的相关问题—GR值高
二、自然伽马测井的测量原理
自然伽马测井仪器包括 两部分： ①地面仪器：地面系统 ②井下仪器: 探测器、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,变换成电脉冲数/每分钟 (强度)进行记录。
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1、闪烁探测器
三、自然伽马测井曲线影响因素
放射性涨落的影响： 由于地层中放射性核素的 衰变是随机且彼此独立的， 所以在放射源和测量条件 不变并在相等的时间间隔 内多次进行γ测井时结果 不尽相同，而是在以平均 值为中心的某个范围内变 化。这种现象使得自然伽 马测井曲线上具有许多 “小锯齿”的独特形态。
自然伽马测井曲线的涨落误差
自然伽马测井曲线的影响因素(1)
ντ的影响 ν—测井速度，τ—时间常数： 因仪器中积分电路具有惰性，当 测井速度增加时，曲线形状发生
沿仪器移动方向偏移的畸变。
有ντ的影响时的自然伽马测井曲线
自然伽马测井曲线的影响因素(2)
地层厚度对曲线幅度的影响：
如图所示，该剖面由放射性 元素含量较低的三层砂岩和 放射性元素含量较高的四层 泥岩组成。可以看出，由于 地层变薄，泥岩的自然伽马 测井曲线值会下降，而砂岩 的自然伽马测井曲线值会上 升。因此，对于地层厚度小 于三倍井径（ h ＜ 3d0 ）的 地层，应考虑层厚对自然伽 马测井曲线的影响。
自然伽马测井曲线的影响因素（3）
井参数对自然伽马测井曲 线的影响： 泥浆、套管、水泥环会吸 收伽马射线，所以这些物 质会使自然伽马测井值降 低。一层套管时的自然伽 马测井值大约是没有套管 的75%，如有多层套管则自 然伽马值明显下降。 井参数对自然伽马测井曲线 的影响： 泥浆、套管、水泥环会吸收 伽马射线，所以这些物质 会使自然伽马测井值降低。 一层套管时的自然伽马测 井值大约是没有套管的 75%， 如有多层套管则自然伽马 值明显下降。
GR值的相关问题—GR值低
问题描述：GR值偏低
原因：
①GR刻度失准。 ②伽马测井仪长期测 套管有磁化现象的井， 或不慎将伽马测井仪 和磁定位仪器长期放 在一起，这都将导致 光电倍增管被化，光 电倍增管受磁场的影 响，计数率降低。
GR值的相关问题—GR值低
③碘化纳晶体十分容易潮解，变 成黄色，并且抗震能力差，在测 井和运输过程中容易产生裂纹， 使 NaI 晶体产生的光子数减少， 计数率偏低。
③由于测井速度过快，曲线
变形失真。