自然伽马能谱测井应用研究

摘要：自然伽马能谱测井是测井学中一种重要的测井方法，本文通过研究自然伽马能谱测井原理，对自然伽马能谱测井曲线进行分析，分析自然伽马能谱测井在实际测井中的应用。

关键词：自然伽马能谱；测井曲线；页岩

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2016）14-0234-02

自然伽马能谱测井是按不同能量范围记录自然伽马射线的一种测井方法。因为地层放出的伽马射线大多数是由三种放射性同位素――钾、钍、铀衰变产生的，所以自然伽马能谱测井可以给出地层中钾、钍、铀的含量。这些数据对于准确地确定储集层泥质含量、分析沉积环境和生油条件，以及划分岩性都是很有用的。本文通过研究自然伽马能谱测井原理，分析实际能谱测井曲线，对自然伽马能谱测井在实际应用进行研究。

1 自然伽马能谱测井原理

自然伽马能谱测井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研究岩层的一种方法。自然伽马能谱测井原理是根据铀、钍、钾的自然伽马能谱的特征，用能谱分析方法，将测量的铀、钍、钾的伽马放射性的混合谱，进行谱的解析，从而来确定铀、钍、钾在地层中的含量。

在自然伽马射线的能谱，K40只有能量为1.46MeV的伽马射线。铀系和钍系的各种元素发射不同能量的伽马射线，有些元素还发射多种能量的伽马射线。铀系和钍系元素在放射性平衡状态下，不同能量的伽马射线的相对强度也是确定的。因此，U、Th、K自然伽马射线的识别：铀系中选Bi214发射的1.76MeV的伽马射线来识别U；钍系中选Tl208发射的2.62MeV的伽马射线来识别Th；K40用能量为1.46MeV的伽马射线识别，如图1所示。

在自然伽马能谱测井的测量过程首先，确定对伽马光子进行分类计数。γ光子被接收产生一个电脉冲，电脉冲的幅度正比于光子的能量，地面仪器可将电脉冲按脉冲幅度进行分类计数。然后，记伽马光子能量为1.32～1.575mev的光子计数率为WⅠ，记伽马光子能量为1.65～2.39Mev的光子计数率为WⅡ，记伽马光子能量为2.475～2.764Mev的光子计数率为WⅢ。最后，确定U、Th、K的含量。

[WI=A1Th+B1U+C1KWII=A2Th+B2U+C2KWIII=A3Th+B3U+C3K] （1）

其中：WⅠ、WⅡ、WⅢ为三个能量窗的伽马光子的计数率（测量结果），而对某一仪器来讲：A1、B1、C1、A2、B2、C2、A3、B3、C3都是已知的（通过刻度获得）。所以解联立方程可得U、Th、K的含量。

2 自然伽马能谱测量曲线分析

在图2（a）中，上部分的页岩是富含有机物的生油层，它在能谱曲线上的特征是钾和铀含量很高，尤其是铀含量特别高，该井段下部是典型的页岩，钍和钾含量特别

（a）含有机物页岩能谱曲线上的特征

（b）页岩储集层在能谱曲线上的特点

图2 页岩在自然伽马能谱上的曲线

图2（b）是利用自然伽马能谱测井曲线寻找页岩储集层，在图1（b）中，5450ft到5500ft井段为富含有机物的页岩生油层。其中局部地段，有工业性油流产出成为生油层，它在NGS曲线上有高铀、低钾、低钍的特征显示。

3结论

通过分析实际自然伽马能谱测井曲线，结果表明：自然伽马能谱可以明显的测量出铀、钍、钾的含量，探测出页岩中的生油层，划分岩性、识别渗透层。本文的研究结论对自然伽马能谱测井的响应特征具有重要的理论和实际意义。

参考文献：

[1]董兰.自然伽马能谱测井原理及其应用[J].计量与测试技术，2009（2）：1-3.

[2]丁次乾.地球矿场物理[M].中国石油大学出版社，2008：127-131.

[3]王卫华.地层自然伽马射线能量峰的识别[D].中国石油大学，2008.