自然伽馬射能譜測井是對井下地層天然放射性核素髮射的伽馬射線進行能譜分析，定量測定鈾、釷、鉀含量的測井方法。它可以更準確地確定泥質含量、研究沉積環境和生油條件，並為複雜岩性的解釋提供數據。
基本介紹
- 中文名：自然伽馬射能譜測井
- 外文名： natural gamma-ray spectral logging
- 領域：地球物理測井
- 原理：利用天然放射性核素的伽馬射線
- 套用：評價油氣儲層
原理,儀器,測井資料,作用,評價生油層,確定地層岩性,尋找高放射性儲層,
原理
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。放射係為釷系、鈾系和錒鈾系，但錒鈾系的頭一個核素235U在自然界中的豐度很低，其放射性貢獻甚微，不予考慮。因為地層岩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產生的。
而鈾系和釷系所發射的伽馬射線是由許多種核素共同發射的伽馬射線的總和，但每種核素所發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複雜的。而40K只能發射一種伽馬射線，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伽馬射線的強度。把這些粒子發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係圖，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下系核心素的原子核數的比例關係是確定的，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徵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徵核素，它發射的伽射線的能量稱為特徵能量，在自然伽馬能譜測井中，通常選用鈾系中的214Bi發射的1．76MeV的伽馬射線來識別鈾，選用釷系中的208Tl發射的2.62MeV的伽馬射線來識別釷，用1．46MeV的伽馬射線來識別鉀。當我們把伽馬射線按我們所選定的特徵能量分別計數，那么這就叫測譜。
測譜測出的結果列印成數據表或繪成能譜圖。因而將測得的自然伽馬能譜轉換成地層的鈾、釷、鉀的含量，並計錄在磁帶上或以連續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)地層岩石中必須存在具有7輻射的放射性核素，或者說，岩石中的放射性核素必須具有7輻射；(2)放射性核素在地層岩石中的分布必須具有特異性。
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)、脈衝幅度鑑別器、分頻器、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岩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衝信號，由光電倍增管的光陰極轉換為光電子，經光電倍增管放大後輸出負電壓脈衝，經幅度鑑別、分頻、整形、功放，然後經電纜輸送到地面。並下儀器沿井身自下而上移動測量，就連續記錄出井剖面上岩層的自然伽馬強度曲線，稱為自然伽馬測井曲線。
測井資料
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、評價生油岩等。具體過程是採用交會圖技術，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，採用Th—U交會，可分析沉積環境的變化情況。在還原環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岩。
作用
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係，有機質越富集的地方，能譜曲線中所顯示的鈾含量越高，指示與油氣關係越密切。
確定地層岩性
由於地層中天然放射性核素的分布具有一定的規律性，因此，利用自然伽馬能譜測井可以確定地層的岩性，特別是對於一些複雜地層的岩性識別，自然伽馬能譜測井將優於其它測井方法。
尋找高放射性儲層
純砂岩和碳酸鹽岩放射性元素含量很低，但有些地層中，由於岩石骨架中含有放射性礦物而明顯呈現高放射性，有些滲透性地層由於地層水活動使其放射性礦物增多，引起放射性升高。傳統觀念認為儲集層是低放射性的、泥質含量較少的、比較純的岩石，而忽視了高放射性儲層的生產價值。運用自然伽馬能譜測井中的無鈾伽馬計算泥質含量，可以彌補常規方法的不足。準確識別高放射性儲層，確定岩性剖面。
