自然伽馬能譜測井

自然伽馬測井記錄的是能量大於100keV的所有伽馬光子造成的計數率或標準化讀數。它只能反映地層中放射性核素的總含量，無法分辨地層中含有放射性核素的種類，地層所能提供的信息沒有得到充分的利用。為了彌補自然伽馬測井的不足，研製了自然伽馬能譜測井，通過對伽馬射線能譜進行分析，不僅可以了解地層放射性總的水平，還可定量測量不同核素的含量，從而得到更多的測井信息。

基本介紹

• 中文名：自然伽馬能譜測井
• 外文名：Natural gamma spectroscopy logging
• 實質：一種測井方法
• 用途：分析沉積環境和生油條件
• 適用井況：水、油、氣井
• 所屬學科：勘探工程

簡介

自然伽馬能譜測井是按不同能量範圍記錄自然伽馬射線的一種測井方法。因為地層放出的伽馬射線大多數是由三种放射性同位素——鉀、釷、鈾衰變產生的，所以自然伽馬能譜測井可以給出地層中鉀、釷、鈾的含量。這些數據對於準確地確定儲集層泥質含量、分析沉積環境和生油條件，以及劃分岩性都是很有用的。

自然伽馬測井可記錄能量大於100keV的所有伽馬光子造成的計數率或標準化讀數。它僅可能反映地層中放射性核素的總含量，卻無法分辨地層中含有放射性核素的種類，因而地層所能提供的信息沒有得到充分的利用。

自然伽馬能譜測井的原理

這種測井方法的實質是根據測量得到的²³⁸U、²³²Th，⁴⁰K伽馬放射性的混合譜來確定它們在地層中的含量。根據實驗室對鈾、釷、鉀放射的γ射線能量的測定，發現鈾、釷、鉀放射的γ射線譜都存在各自易鑑別的特徵譜峰。

伽馬能譜

在⁴⁰K的伽馬能譜中，可以清楚地看到1.46MeV的光電峰以及由康普頓散射形成的低能連續譜。在²³⁸U系的伽馬儀器譜中，最明顯的峰是1.76MeV的光電峰，易於識別；在²³²Th系的伽馬儀器諧中，最明顯的峰是2.62MeV的光電峰。從混合源的伽馬儀器譜中，可看到相應於⁴⁰K，²³⁸U，²³²Th的能量分別為1.46MeV，1.76MeV，2.62MeV的三個光電峰，且最容易識別，因而選用它們作為識別鈾、釷、鉀的特徵峰。

自然伽馬能譜測井的探測器與自然伽馬測井基本相同，所不同的是增加了多道脈衝幅度分析器，能分別測量不同幅度的脈衝數，從而得出不同能量的γ射線能諧，用以測定不同的放射性核素。

自然伽馬能譜測井的套用

研究生油層

大量研究表明，岩石中的有機物對鈾在地下的富集起到重大作用，所以鈾含量可以評價生油層的生油能力。生油岩中的鈾含量與有機碳含量之間有很好的對應關係。與普通粘土岩相比，生油粘土岩在自然伽馬能譜曲線上的特徵是：鉀釷含量與普通粘土岩一樣高，而鈾含量比普通粘土岩更高。如圖所示，給出泥岩生油層與非生油層的典型顯示。圖中上部泥岩為生油層，鈾含量很高，鉀、釷含量較低；下部泥岩為非生油層，鈾含量較低，鉀、釷含量較高。

泥岩生油層與非生油層的典型顯示

識別頁岩儲集層

在局部地段，富含有機物的高放射性黑色頁岩由於具有裂縫、粉砂、燧石或碳酸鹽岩夾層，可成為產油層。這種地層在自然伽馬能譜曲線上的特徵是鉀和釷含量低，而鈾含量很高。

確定高放射性碎屑岩和碳酸鹽岩儲集層

純的碎屑岩儲集層鈾、釷、鉀含量均為低值，但當這些岩石中含有高放射性礦物時，鈾、釷、鉀含量中某一種或某兩種元素含量明顯偏高，取決於高放射性礦物含有的放射性核素種類和含量；當岩石中含有錯石等高含釷的礦物時，釷含量明顯偏高。對於碳酸鹽岩儲集層，當岩石中含有鉀鹽或長石等礦物時，鉀含量明顯增高。另外，在還原條件下，地層水中的鈾也會在滲透帶沉積，從而使地層的鈾含量增高。