1、1 自然伽马测井自然伽马测井2岩石中所含的放射性元素的种类和数量不同，放射性强度也不同。岩石的自然岩石中所含的放射性元素的种类和数量不同，放射性强度也不同。岩石的自然伽马放射性水平主要决定于铀伽马放射性水平主要决定于铀U、钍、钍Th、钾、钾K的含量。的含量。自然伽马测井自然伽马测井GR：通过测量岩层的自然伽马射线的强度来认识岩层的一种放射：通过测量岩层的自然伽马射线的强度来认识岩层的一种放射性测井方法。性测井方法。是在井内测量岩层中自然存在的放射性元素核衰变过程中放射出是在井内测量岩层中自然存在的放射性元素核衰变过程中放射出来的伽马射线的强度来的伽马射线的强度。4.2.1 自然伽马测井的测量原
2、理自然伽马测井的测量原理井下仪器包括：井下仪器包括：伽马射线伽马射线探测器探测器（将接收到的伽马射线转换成电脉冲的装置）、（将接收到的伽马射线转换成电脉冲的装置）、供给该探测器所需的供给该探测器所需的高压电源高压电源，以及将探测器输出的电脉冲进行放大的，以及将探测器输出的电脉冲进行放大的放大器放大器等。等。地面仪器主要包括：地面仪器主要包括：将来自地下的一连串电脉冲转换成连续电流的一整套电路，将来自地下的一连串电脉冲转换成连续电流的一整套电路，以及记录仪和电源等。以及记录仪和电源等。测量原理：测量原理：当井下仪器在井内由下向上提升时，来自岩层的自然伽马射线穿过当井下仪器在井内由下向上提升时，来
3、自岩层的自然伽马射线穿过钻井液和仪器外壳进入探测器，经过闪烁计数器，将伽马射线转化为钻井液和仪器外壳进入探测器，经过闪烁计数器，将伽马射线转化为电脉冲电脉冲信信号，放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器，地面仪器把号，放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器，地面仪器把每分钟电脉冲数每分钟电脉冲数转变成与其成正比例的转变成与其成正比例的电位差电位差进行记录，井下仪器沿井身移动，就连续记录出进行记录，井下仪器沿井身移动，就连续记录出井剖面上自然伽马强度曲线，称为井剖面上自然伽马强度曲线，称为GR曲线，单位是曲线，单位是脉冲脉冲/分分，在仪器标准化后，在仪器标准化后，曲线单位是曲线单位是R/h。现在
4、使用。现在使用API单位。单位。3自然伽马测井原理自然伽马测井原理整 形整 形器器计 数计 数率计率计积分线路输入输出特性积分线路输入输出特性时间常数时间常数：RC输入电压输入电压输入输入电压电压输 出输 出电压电压计数电路计数电路41、理论曲线特征理论曲线特征1)、探测范围探测范围岩石放射的伽马射线能到达探测器的岩石放射的伽马射线能到达探测器的一个以探测器中点为球心的球体，其一个以探测器中点为球心的球体，其半径约为半径约为3045cm。2)、总体特征总体特征对着高放射性地层，曲线显示高读数，对着高放射性地层，曲线显示高读数，并在岩层中心处出现极大值。对于厚并在岩层中心处出现极大值。对于厚岩层
5、，该极大值能很好地反映岩层的岩层，该极大值能很好地反映岩层的放射性，随着岩层厚度的变薄，极大放射性，随着岩层厚度的变薄，极大值随之降低。值随之降低。4.2.2 自然伽马测井曲线的特点自然伽马测井曲线的特点自然伽马测井的探测半径和岩自然伽马测井的探测半径和岩层厚度与层厚度与GR曲线的解释关系曲线的解释关系3)、曲线的对称性曲线的对称性上下围岩放射性含量相同时，曲线对称上下围岩放射性含量相同时，曲线对称于地层中点，反之，曲线不对称。于地层中点，反之，曲线不对称。5自然伽马理论曲线自然伽马理论曲线理论曲线与实际情况的差异分析理论曲线与实际情况的差异分析理想情况：理想情况：探测器在井内是进行的点测，而
6、且每一个点上的读数是较长时间内探测器在井内是进行的点测，而且每一个点上的读数是较长时间内（3）所测脉冲数的平均值。）所测脉冲数的平均值。实际测井情况（有实际测井情况（有v和和参数）：参数）：仪器有一定的上提速度仪器有一定的上提速度v，使得探测器在井内每一深度的停留时间有限，使得探测器在井内每一深度的停留时间有限地面仪器中将脉冲数平均转化为连续电流的计数率电路的时间常数地面仪器中将脉冲数平均转化为连续电流的计数率电路的时间常数有一定有一定的数值，且不可能太长记录电路的的数值，且不可能太长记录电路的“延迟性延迟性”。d0井径井径4)、当岩层厚度较厚时当岩层厚度较厚时当当h大于大于3倍倍d0井径或者
7、大于井径或者大于2倍探测半倍探测半径时，地层中心处的平均值为地层的径时，地层中心处的平均值为地层的伽马射线强度值，可用曲线上最大幅伽马射线强度值，可用曲线上最大幅度一半的地方（半幅值点）划分岩层度一半的地方（半幅值点）划分岩层的上下界面。的上下界面。5)、当岩层变薄时当岩层变薄时当当h3d0时，受低放射性围岩的影响，时，受低放射性围岩的影响，自然伽马幅度值对厚度自然伽马幅度值对厚度h减小而减小，减小而减小，岩层界面的位置移向曲线的顶端。岩层界面的位置移向曲线的顶端。61)、测井速度、测井速度v和和记录仪中电路的积分时间常数记录仪中电路的积分时间常数的影响的影响v越大，曲线幅度越小，对称性越差，
8、极值向提升方向偏移越远，即曲线的深度越大，曲线幅度越小，对称性越差，极值向提升方向偏移越远，即曲线的深度位移和形态畸变随之加剧。位移和形态畸变随之加剧。不同测井速度对自然伽马测井曲线的影响不同测井速度对自然伽马测井曲线的影响2、自然伽马测井曲线的影响因素自然伽马测井曲线的影响因素深度位移：深度位移：指根据实测自然伽马测井曲线的分层原则（如用半幅值点）定出的岩指根据实测自然伽马测井曲线的分层原则（如用半幅值点）定出的岩层界面深度与实际深度之间有一偏差，而且前者比后者偏浅。层界面深度与实际深度之间有一偏差，而且前者比后者偏浅。实际测井要选择合适的提升速度和仪器时间常数，同时，在整理资料时，需通过实
9、际测井要选择合适的提升速度和仪器时间常数，同时，在整理资料时，需通过与其它曲线的对比，将整个曲线下移一定深度（与其它曲线的对比，将整个曲线下移一定深度（深度校正深度校正）。）。时间常数时间常数RC对放射性测井曲线的影响对放射性测井曲线的影响仪仪器器移移动动方方向向72)、放射性涨落误差的影响、放射性涨落误差的影响放射性涨落：放射性涨落：在放射性源强度和测量条件不在放射性源强度和测量条件不变的情况下，在相同的时间间隔内，对放射变的情况下，在相同的时间间隔内，对放射性射线的强度进行反复测量，每次记录的数性射线的强度进行反复测量，每次记录的数值不相同，但总在平均值值不相同，但总在平均值 ）附近变化）
10、附近变化实测自然伽马测井曲线特征实测自然伽马测井曲线特征锯齿状锯齿状n地层的平均计数率n它和测量条件无关，是微观世界的一种客观它和测量条件无关，是微观世界的一种客观现象，并且有一定的规律。这是由于放射性现象，并且有一定的规律。这是由于放射性元素的各个原子核的衰变彼此独立，衰变的元素的各个原子核的衰变彼此独立，衰变的次序是偶然原因造成的。这种现象的存在，次序是偶然原因造成的。这种现象的存在，使得自然伽马曲线不光滑，有许多起伏的变使得自然伽马曲线不光滑，有许多起伏的变化。化。这些起伏是放射性涨落引起的，不是由这些起伏是放射性涨落引起的，不是由于地层放射性元素含量变化引起的于地层放射性元素含量变化引
11、起的。放射性放射性测井曲线上读数的变化，一种是地层性质引测井曲线上读数的变化，一种是地层性质引起的变化，用它可以划分地质剖面。另一种起的变化，用它可以划分地质剖面。另一种变化是放射性涨落引起的。变化是放射性涨落引起的。区分这两种变化区分这两种变化是正确解释应用的前提。放射性涨落符合统是正确解释应用的前提。放射性涨落符合统计规律，其误差可以计算。计规律，其误差可以计算。统计统计涨落涨落GRSP泥岩泥岩砂岩砂岩8n放射性测井曲线涨落误差放射性测井曲线涨落误差（1）测井测量的每一点计数率的涨落误差）测井测量的每一点计数率的涨落误差1 1如能根据多次测量确定平均值，则每次的测量读数如能根据多次测量确定
12、平均值，则每次的测量读数与平均值的误差就是与平均值的误差就是1。采用积分线路的自然伽马。采用积分线路的自然伽马测井仪，其输出结果是在输出时刻前测井仪，其输出结果是在输出时刻前2 2时间内的平时间内的平均值，则曲线上任何一点的相对标准误差为：均值，则曲线上任何一点的相对标准误差为：n211相对误差：11n绝对误差：曲线上任何一点的计数率和真值间的偏差为：曲线上任何一点的计数率和真值间的偏差为：（3）放射性的涨落误差：）放射性的涨落误差： 即是即是每一点的涨落误差范围（每一点的涨落误差范围（21）加上）加上每次测量的平均计数率的涨落误差范围每次测量的平均计数率的涨落误差范围（22）)(21（2）某
13、段地层内测量的平均记数率的涨落误差）某段地层内测量的平均记数率的涨落误差2 2即以某一深度上一次测量的测井读数代替应由多即以某一深度上一次测量的测井读数代替应由多次重复测量计算的平均值时所带来的误差次重复测量计算的平均值时所带来的误差hnvnnhvN2221绝对误差相对误差的地层脉冲总数厚度为hN)2293)、地层厚度的影响地层厚度的影响当地层足够厚时，对应曲线的幅度平均值代当地层足够厚时，对应曲线的幅度平均值代表地层的真实情况。当地层很薄时，曲线的平表地层的真实情况。当地层很薄时，曲线的平均值达不到代表地层的真实性质。均值达不到代表地层的真实性质。在砂泥岩剖面，由于地层变薄会使得泥岩的在砂泥
14、岩剖面，由于地层变薄会使得泥岩的自然伽马测井曲线值下降，砂岩层的自然伽马自然伽马测井曲线值下降，砂岩层的自然伽马曲线值上升，并且地层越薄，这种上升和下降曲线值上升，并且地层越薄，这种上升和下降的幅度越大。对于地层层厚小于的幅度越大。对于地层层厚小于3d0时，应考虑时，应考虑层厚的影响。层厚的影响。4)、井的影响井的影响井内钻井液的放射性强弱对数值有影响。井径井内钻井液的放射性强弱对数值有影响。井径大，井内钻井液降低了岩层的数值。套管和管大，井内钻井液降低了岩层的数值。套管和管外的水泥环有很强的吸收能力，也降低了曲线外的水泥环有很强的吸收能力，也降低了曲线的数值。的数值。在大井眼和套管井中，要做
15、曲线校正。在大井眼和套管井中，要做曲线校正。物理意义：物理意义：同一地层各点的读数同一地层各点的读数n落在落在 的的几率为几率为68.3%。如果分层正确，那么该层内就。如果分层正确，那么该层内就应有应有70%左右的读数不超出左右的读数不超出 ，如果曲线幅，如果曲线幅度变化超过上述范围，且超过度变化超过上述范围，且超过(2.53)时，则时，则分层不正确，应重新分层。分层不正确，应重新分层。nn地层厚度对自然伽地层厚度对自然伽马曲线的影响马曲线的影响薄砂层薄砂层薄泥岩层薄泥岩层测值围绕平均值的变化情况及其统测值围绕平均值的变化情况及其统计分布规律示意图计分布规律示意图高斯分布高斯分布厚砂层厚砂层厚
16、泥岩层厚泥岩层104.2.3 自然伽马曲线的应用自然伽马曲线的应用1、划分岩性划分岩性GRmaxGRmin砂泥岩剖面砂泥岩剖面自然伽马测自然伽马测井曲线井曲线自然伽马测自然伽马测井响应曲线井响应曲线1)、在、在砂泥岩剖面砂泥岩剖面，纯砂岩，纯砂岩GR最低，粘最低，粘土最高，泥质砂岩较低，泥质粉砂岩和砂土最高，泥质砂岩较低，泥质粉砂岩和砂质泥岩较高。即自然伽马随泥质含量的增质泥岩较高。即自然伽马随泥质含量的增加而升高。加而升高。GR112)、在、在碳酸盐岩地层碳酸盐岩地层，纯石灰岩和纯白云岩最低，泥岩和页岩最高，泥灰岩较高，纯石灰岩和纯白云岩最低，泥岩和页岩最高，泥灰岩较高，泥质石灰岩、泥质白云
17、岩介于它们之间，也是随泥质增加曲线数值增高。泥质石灰岩、泥质白云岩介于它们之间，也是随泥质增加曲线数值增高。3)、在、在膏盐剖面膏盐剖面中，石膏层的数值最低，泥岩最高，砂岩在二者之间。中，石膏层的数值最低，泥岩最高，砂岩在二者之间。碳酸盐岩剖面自然伽马测井曲线碳酸盐岩剖面自然伽马测井曲线用自然伽马测井曲线划分膏盐剖用自然伽马测井曲线划分膏盐剖面砂岩储集层面砂岩储集层砂岩储层砂岩储层砂岩储层砂岩储层122、进行地层对比进行地层对比(1)、一般与孔隙流体无关一般与孔隙流体无关。储层含油、含水或含气对曲线影响不大，或根本没。储层含油、含水或含气对曲线影响不大，或根本没什么影响，用自然电位和电阻率进行
18、对比，同一储层由于含流体性质不同差别很什么影响，用自然电位和电阻率进行对比，同一储层由于含流体性质不同差别很大。含水时自然电位异常幅度大，电阻率低。含油气时异常幅度小，电阻率高。大。含水时自然电位异常幅度大，电阻率低。含油气时异常幅度小，电阻率高。穿过某油田的穿过某油田的剖面确定第剖面确定第1、2类砂岩的分布类砂岩的分布(2)、与地层水和钻井液的与地层水和钻井液的矿化度关系不大矿化度关系不大。(3)、很容易识别风化壳很容易识别风化壳、薄的页岩等，曲线特征明薄的页岩等，曲线特征明显。显。(4)、在膏盐剖面及盐水钻在膏盐剖面及盐水钻井液条件下井液条件下，自然电位和，自然电位和电阻率曲线变化较小，就
19、电阻率曲线变化较小，就显示出了自然伽马曲线进显示出了自然伽马曲线进行对比的优越性。行对比的优越性。(5)、在套管井在套管井也可以进行也可以进行地层比。地层比。133、确定泥质含量确定泥质含量1)、地质基础（计算条件、地质基础（计算条件）：地层除粘土矿物外，不含其它放射性矿物时）：地层除粘土矿物外，不含其它放射性矿物时2）相对值计算法）相对值计算法：砂泥岩剖面：砂泥岩剖面：低低GR的为砂岩储集层，在厚层状态下可以用半幅点分层的为砂岩储集层，在厚层状态下可以用半幅点分层碳酸盐岩剖面：碳酸盐岩剖面：低低GR说明含泥质少的纯岩石，结合高孔隙度、低电阻率可划分说明含泥质少的纯岩石，结合高孔隙度、低电阻率
20、可划分出储集层出储集层1212minmaxminGCURIGCURshGRGRVGRGRGRGRI利用利用IGR确定泥质含量确定泥质含量Vsh的图版的图版3)、经验法：、经验法：用统计法得到用统计法得到VshGR的的经验公式经验公式00BGRBGRVshshbsh或者考虑体密度或者考虑体密度对自然伽马的数对自然伽马的数值影响值影响这里：这里：B0是不含是不含泥质纯地层的背泥质纯地层的背景值景值sdsdGRB0GCUR=3.7GCUR=2GRI14常见矿物铀、钍和钾含量常见矿物铀、钍和钾含量1、粘土岩石中铀粘土岩石中铀( )、钍钍( )和钾和钾( )的分布的分布粘土岩中粘土含量粘土岩中粘土含量5
21、0，一般来说，普通粘土岩中钾、钍含量高，而铀的含，一般来说，普通粘土岩中钾、钍含量高，而铀的含量较低。根据统计分析得知放射性平均含量钾量较低。根据统计分析得知放射性平均含量钾2%，铀，铀6mg/l，钍，钍12mg/l。在还。在还原环境中，铀的含量会增高，如海相页岩中铀含量可达原环境中，铀的含量会增高，如海相页岩中铀含量可达100mg/l。若富含有机质。若富含有机质或硫化物时，铀含量明显增高。粘土岩中或硫化物时，铀含量明显增高。粘土岩中Th/U比值在比值在2.04.1范围内。范围内。采用能谱分析的方法，可以定量测量钍、铀、钾的含量，同时给出地层总的伽采用能谱分析的方法，可以定量测量钍、铀、钾的含
22、量，同时给出地层总的伽马放射性强度和无铀自然伽马强度，用以解决更多的地层问题。马放射性强度和无铀自然伽马强度，用以解决更多的地层问题。4.3.1 自然伽马能谱自然伽马能谱NGS测井的地质基础测井的地质基础23892U23290Th4019K粘土矿物粘土矿物粘土矿物粘土矿物膨润土膨润土 蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石伊利石伊利石绿泥石绿泥石蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石伊利石伊利石绿泥石绿泥石152、沉积岩中铀、钍和钾的含量沉积岩中铀、钍和钾的含量表表4-2 砂岩和碳酸盐岩铀、钍和钾的含量范围砂岩和碳酸盐岩铀、钍和钾的含量范围砂岩及碳酸盐岩中，随粘土矿物增加，铀、钍、钾的含量增加，砂岩及碳酸盐岩中，随粘土矿
23、物增加，铀、钍、钾的含量增加，但但水流作用水流作用也也可造成铀含量很高可造成铀含量很高。用钾含量或钾、钍含量之和用钾含量或钾、钍含量之和（去铀自然伽马）计算泥质含量，比用总的自然伽马计算泥质含（去铀自然伽马）计算泥质含量，比用总的自然伽马计算泥质含量更好量更好。钍化合物难溶于水，钍化合物难溶于水，是母岩风化的产物，是母岩风化的产物，故岩石中钍含量较高故岩石中钍含量较高时时，离物源区，离物源区较较近。近。Th/UTh/U比与沉积环境有关比与沉积环境有关。四价铀四价铀U4+难溶于水，六价铀难溶于水，六价铀U6+溶于水，溶于水，铀含量与沉积环境及铀含量与沉积环境及成岩后水流作用有关成岩后水流作用有关
24、。四价铀氧化成六价铀，六价铀在还原环境四价铀氧化成六价铀，六价铀在还原环境条件下变成四价铀而沉淀。条件下变成四价铀而沉淀。铀含量与生油粘土岩的有机碳含量有铀含量与生油粘土岩的有机碳含量有关，或者与储集层水流作用有关。关，或者与储集层水流作用有关。为了避免高含铀含量造成对储为了避免高含铀含量造成对储集层的误判，集层的误判，NGSNGS测井还记录去铀自然伽马曲线。测井还记录去铀自然伽马曲线。岩石岩石K K（% %）U U（ppmppm）ThTh（ppmppm）砂岩砂岩0.70.73.83.80.20.20.60.60.70.72.02.0碳酸盐岩碳酸盐岩0.00.02.02.00.10.19.09
25、.00.10.17.07.0161、铀、钍和钾的谱特征铀、钍和钾的谱特征分析谱曲线，可得岩层中所含各种放射分析谱曲线，可得岩层中所含各种放射性元素及其含量性元素及其含量特征值（用以识别铀、钍、钾的特征能特征值（用以识别铀、钍、钾的特征能量）：量）： 1.46MeVTh2.62MeV U1.76MeV4.3.2 自然伽马能谱测井原理自然伽马能谱测井原理铀系、钍系、铀系、钍系、K40伽马能谱伽马能谱4019K4019K特征谱特征谱特征谱特征谱根据铀、钍和钾的自然伽马能谱特征，用能谱根据铀、钍和钾的自然伽马能谱特征，用能谱分析的方法，将测量到的铀、钍和钾的伽马放分析的方法，将测量到的铀、钍和钾的伽马
26、放射性的混合谱，进行谱的解析，从而确定铀、射性的混合谱，进行谱的解析，从而确定铀、钍和钾在地层中的含量。钍和钾在地层中的含量。钍系钍系铀铀镭系镭系17混合谱：用伽马谱仪测到的自然伽马射线脉冲幅度谱要比初始谱复杂的多，它不但有各种特征伽马射线引起的光电峰或全能峰，还会有伽马光子与晶体发生康普顿散射或生成电子对等效应形成的其它能谱分布岩石样品的岩石样品的伽马仪器谱伽马仪器谱虽 然 各 种 谱虽 然 各 种 谱峰 值 较 多 ，峰 值 较 多 ，但 三 个 特 征但 三 个 特 征峰最易识别峰最易识别初始谱：初始谱：根据铀根据铀系和钍系核素的系和钍系核素的原子核初始衰变原子核初始衰变发射的伽马光子发
27、射的伽马光子能量和强度绘出能量和强度绘出的谱的谱18仪器与自然伽马测井仪基本相同，仪器与自然伽马测井仪基本相同，使用使用NaI闪烁计数器，将入射的伽闪烁计数器，将入射的伽马射线能量的大小以脉冲幅度大马射线能量的大小以脉冲幅度大小输出。地面仪器部分不同小输出。地面仪器部分不同该仪器的核心是该仪器的核心是多道脉冲幅度分多道脉冲幅度分析器析器，该分析器将能谱分为，该分析器将能谱分为5个能个能量窗口，各窗的能量范围是：量窗口，各窗的能量范围是：2 2、测井仪和记录原理、测井仪和记录原理自然伽马能谱NGS分别对铀、钍、钾三种主要放射性核素辐射的伽马射线造成的计数率进行记录，反映的是不同放射性核素的效应。
28、测井得到的曲线分别是反映钍含量（ppm）、铀含量（ppm）和K40（%）含量及总的计数率（API）自然伽马能谱测井测量原理自然伽马能谱测井测量原理W1：0.150.5MeVW2：0.51.1MeVW3：0.321.575MeV（含（含1.46MeV钾的特征谱）钾的特征谱）W4：1.652.39MeV（含（含1.76MeV铀的特征谱）铀的特征谱）W5：2.4752.39MeV（含（含2.62MeV钍的特征谱）钍的特征谱）自 然 伽 马 总 计 数 率自 然 伽 马 总 计 数 率(SGR)、钍含量，铀含、钍含量，铀含量、钾含量、去铀自然量、钾含量、去铀自然伽马伽马CGR用剥谱器对复杂谱进行解析用
29、剥谱器对复杂谱进行解析19W1W5分别是分别是5个窗的计数个窗的计数率，响应矩阵率，响应矩阵A（53的矩的矩阵）内元素值对应于每种放阵）内元素值对应于每种放射性同位素对每个窗贡献的射性同位素对每个窗贡献的计数率（刻度系数），确定计数率（刻度系数），确定这这15个系数可认为是对井下个系数可认为是对井下仪器的仪器的标准刻度标准刻度。KUThAWWWWW5432154321WWWWWmKUTh实际计算实际计算解谱：解谱：对各能对各能窗综合窗综合考虑三考虑三种元素种元素的贡献，的贡献，列出方列出方程组求程组求解解用用NaI晶体探测晶体探测器取得的钾、钍、器取得的钾、钍、铀的真实能谱图铀的真实能谱图井下
30、部分井下部分地面部分地面部分自然伽马能谱测井仪器的原理示意图自然伽马能谱测井仪器的原理示意图钍系钍系铀系铀系钾钾201、研究生油岩研究生油岩岩石中有机质对铀的富集起岩石中有机质对铀的富集起着重要作用，着重要作用，还原环境和有还原环境和有机质的富集，可以使泥质沉机质的富集，可以使泥质沉积物吸附大量的铀离子，因积物吸附大量的铀离子，因而使生油岩的铀含量明显升而使生油岩的铀含量明显升高，并使高，并使U或或U/K与有机碳与有机碳含量有密切的关系，可用于含量有密切的关系，可用于追踪生油层和评价生油能力。追踪生油层和评价生油能力。U U或或U/KU/K越高，说明有机碳越越高，说明有机碳越多，则泥岩为生油岩
31、，且生多，则泥岩为生油岩，且生油能力强油能力强富含有机质的富含有机质的页岩在能谱曲页岩在能谱曲线上的特征线上的特征4.3.3 自然伽马能谱自然伽马能谱测井资料的应用测井资料的应用非生油岩，非生油岩，钾钍含量钾钍含量较高较高铀较低铀较低富含有机富含有机质的生油质的生油岩，钾钍岩，钾钍含量较低，含量较低，铀的含量铀的含量很高很高致密灰岩致密灰岩GRKUTh21黑色页黑色页岩储集岩储集层层2、寻找页岩储集层寻找页岩储集层富含有机质的高放富含有机质的高放射性黑色页岩，在射性黑色页岩，在局部地段有裂缝、局部地段有裂缝、粉砂或碳酸盐岩夹粉砂或碳酸盐岩夹层，可能成为产油层，可能成为产油层，层，其特点是钾、其
32、特点是钾、钍含量低，而铀含钍含量低，而铀含量高量高。GRKUTh223、寻找高放射性碎屑岩和寻找高放射性碎屑岩和某些碳酸盐岩储层某些碳酸盐岩储层纯的碎屑岩三种能谱都低，但离陆源纯的碎屑岩三种能谱都低，但离陆源较近的含有独居石、云母、钾长石等较近的含有独居石、云母、钾长石等放射性矿物时，铀元素的能谱会变高。放射性矿物时，铀元素的能谱会变高。对于碳酸盐岩储层含有钾盐或长石多对于碳酸盐岩储层含有钾盐或长石多时，钾含量明显增高，水中的铀也会时，钾含量明显增高，水中的铀也会在渗透层沉积，所以可以寻找裂缝带在渗透层沉积，所以可以寻找裂缝带储层。储层。含放射性云母砂岩的实例，含放射性云母砂岩的实例，自然自然
33、伽马能谱测井指明伽马能谱测井指明ThTh、U U和和K K的浓的浓度。标明含有云母的层段，表示度。标明含有云母的层段，表示出异常高的出异常高的钾钾含量。在这个层段含量。在这个层段上，上，GRGR测井曲线错误地暗示有不测井曲线错误地暗示有不可忽略的粘土存在可忽略的粘土存在钾异钾异常高常高基本特征是：基本特征是：总自然放射性高和铀含总自然放射性高和铀含量高，而钍和钾含量较低。量高，而钍和钾含量较低。对非泥岩，对非泥岩，钾和钍含量低说明泥质少，岩性较纯，钾和钍含量低说明泥质少，岩性较纯，而铀含量高说明它对高放射性起了决而铀含量高说明它对高放射性起了决定性作用，但它是岩石有渗透性的标定性作用，但它是岩
34、石有渗透性的标志。志。23含放射性钾长石含放射性钾长石砂岩层段的实例砂岩层段的实例钾异钾异常高常高KTh24高放射性碳酸盐岩储集层实例高放射性碳酸盐岩储集层实例寻找碳酸盐岩裂缝寻找碳酸盐岩裂缝对于碳酸盐岩储层含有钾盐对于碳酸盐岩储层含有钾盐或长石多时，钾含量明显增或长石多时，钾含量明显增高，水中的铀也会在渗透层高，水中的铀也会在渗透层沉积沉积日产油日产油0.24m3高 铀 层 段 射高 铀 层 段 射孔 ， 日 产 油孔 ， 日 产 油2.86m3，产量产量增加增加5倍倍25用用|Th|和和|K|或或Th/K识别粘识别粘土矿物土矿物4、用用Th/U比值研究沉积环境和粘土矿物类型比值研究沉积环境
35、和粘土矿物类型Th/U7：陆相沉积、氧化环境、风化壳；陆相沉积、氧化环境、风化壳；Th/U7：海相沉积、灰色或灰绿色海相沉积、灰色或灰绿色页岩；页岩； Th/U2：海相黑色页岩、磷酸盐岩海相黑色页岩、磷酸盐岩。Th/U比值越低，有机碳含量越高，指示较大的不整合面或古滨线的距离，Th/U比值愈大则愈近。Th/K：指示沉积环境，离古滨线的距离，识别不同沉积相的岩石类型，粘土矿物指示沉积环境，离古滨线的距离，识别不同沉积相的岩石类型，粘土矿物分类，识别地层岩石的接触关系（不整合）分类，识别地层岩石的接触关系（不整合）ThTh/KU/K：估计泥质沉积的生油能力，越高则越好；估计泥质沉积的生油能力，越高
36、则越好；指示天然裂缝系统，比值高指示天然裂缝系统，比值高表示裂缝发育；表示裂缝发育；地层对比，含铀矿物的标准层。地层对比，含铀矿物的标准层。蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石伊利石伊利石长石长石海绿石海绿石云母云母26自然伽马能谱自然伽马能谱测井资料的自测井资料的自动解释结果动解释结果27上述三个计算的泥质含量值比上述三个计算的泥质含量值比(Vsh)GR和和(Vsh)U能更好地指示泥岩，因为铀与泥能更好地指示泥岩，因为铀与泥质的一般随机关联性已被消除。当存在有云母或长石时，最好用指示值质的一般随机关联性已被消除。当存在有云母或长石时，最好用指示值(Vsh)Th作为泥质指示。作为泥质指示。多种方法计算时，
37、选用各种方法的最小值作为结果多种方法计算时，选用各种方法的最小值作为结果。5、计算泥质含量计算泥质含量地层中泥质含量与钍或钾的含量有较好的相关关系，而与地层中铀的含量关系地层中泥质含量与钍或钾的含量有较好的相关关系，而与地层中铀的含量关系较小，较小，高铀含量甚至会指示渗透性良好的储集层高铀含量甚至会指示渗透性良好的储集层。一般不用铀含量而用钾和钍。一般不用铀含量而用钾和钍总的计数率总的计数率CGR、钍含量、钍含量Th和钾含量和钾含量K的测井值来计算泥质含量的测井值来计算泥质含量)/()(minminThThThThSVTHsh)/()(40minminKKKKSVKsh)/()(minminCGRCGRCGRCGRIshCGR6、使用局限性使用局限性因为因为U、Th、K数值低而精度有限，加上仪器复杂、测速低和成本高，大多用于数值低而精度有限，加上仪器复杂、测速低和成本高，大多用于复杂地区和复杂岩性的重点井（复杂地区和复杂岩性的重点井（预探井、探井和部分评价井预探井、探井和部分评价井）研究。）研究。最好关系最好关系式式) 12/() 12()(GCURGCURSVTHThshV) 12/() 12()(40GCURGCURSVKKshV) 12() 12()(GCURGCURICGRshCGRV
