[科普中国]-放射性测井

介绍

放射性测井又称核测井，是以地层和井内介质的核物理性质为基础的地球物理方法。测井时，用探测器在井中连续测量由天然放射性核素发射的或由人工激发产生的核射线，以计数率或标准化单位记录射线强度随深度的变化，也可直接转换成测井分析所需要的地球物理参数，以更直观的形式进行记录。这类测井方法可在裸眼井和套管井中测定岩性、进行地层评价、观察油田开发动态和研究油井的工程质量。放射性测井主要包括自然伽马、自然伽马能谱、密度、岩性-密度、中子伽马、中子中子、中子寿命、中子非弹性散射伽马能谱、中子活化等测井方法。2

自然伽玛测井定义自然伽玛测井是测量地层内部天然放射性的一种测井方法。当地层含有放射性矿物时，地层会放射出伽玛射线，伽玛射线是一种类似于光的高频电磁波，当射线被测量仪器的探头接收时，伽玛射线便损失了大部分能量而转换为可见光，然后由光电倍增管转换为电脉冲，脉冲的数量就反映了地层伽玛射线的强度。地层中的主要发射性元素为铀系、钍系和钾40系。用自然伽玛测井曲线可以进行地层对比、划分砂泥岩、计算泥质含量、识别岩性、评价生储盖组合等。

特点（1）曲线特点：
a、对于放射性物质含量均匀各向同性的岩层，当上、下围岩的放射强度相等时，曲线对称于地层中点；
b、对着地层中点，曲线呈极大值，并且随着岩层厚度增加而增大，当厚度是井径3倍时，极大值为常数，曲线的极大值与地层放射性强度成正比。
c、当地层厚度是井径3倍时，由曲线的半幅点确定的岩层厚度为真厚度。

（2）影响自然伽玛曲线的主要因素

a、地层的厚度；b、测井速度和仪器时间常数；c、仪器标准化的影响；d、井参数的影响；
e、放射性测井曲线统计起伏误差的影响。

补偿密度测井定义地层密度测井是利用伽玛射线与物质之间的康普顿效应。当伽玛射线穿过地层时，由于产生康普顿散，伽玛射线就会被吸收，地层对伽玛射线吸收的强弱决定于岩石中单位体积内所含的电子数，即电子密度，而电子密度又与地层密度有关，因此通过测定伽玛射线的强度就可以测定岩石的密度。用密度曲线可以计算地层的密度、地层的孔隙度、确定粘土类型（同中子交会）、识别特殊岩性等。

影响因素1、地层岩性成份的影响；2、井眼的影响，扩径使密度数值失真；3、仪器刻度;4、时间常数及测井速度;
5、地层孔隙流体的影响；6、泥质的影响，一般粘土矿物的密度（克/立方厘米）：伊利石2.76~3.0高岭石2.6~2.63蒙脱石2.2~2.7。

补偿中子测井定义由中子源向地层发射连续的快中子流，快中子和井内地层中元素的原子核相碰撞时被减速，地层中的氢原子对快中子的减速能力最强。因此，快中子在地层中被减速为热中子的过程主要取决于地层的含氢量。用中子计数器直接测量下井仪器周围地层中的热中子密度。通常把淡水的含氢量规定一个单位。
补偿中子测井探测的是地层中的热中子，采用双源距，且适当增加了源距，从而增加了探测深度，减小了井参数及岩石热中子吸收性质对测量结果的影响，同时这种仪器还采用了强放射源，减少了统计起伏误差影响。
快中子到地层中，与地层中质量相同的氢原子碰撞，能量损失后减速为超热中子、热中子，用长短源矩两个探测器探测量并记录下来，根据两探测器的计数率与地层孔隙度的关系曲线，在地面仪器中设计了计算线路，所以所记录的曲线就是地层的孔隙度指示曲线。在测井过程中，其计数率与地层的含氢量有关。当纯地层岩石孔隙中不含流体或孔隙流体主要为地层水时，中子测井值反映了地层的孔隙度近似值。当地层不是纯岩石骨架或含氢，尤其是地层含气，对于孔隙度指示曲线则就应该做一些必要的影响校正，而获得地层的真实孔隙度。利用补偿中子测井确定岩石的孔隙度、划分岩性、识别气层，综合其它资料判断油水界面等。

影响因素1、井参数影响
补偿中子测井裸眼井标准刻度条件：井径77/8英寸，井眼和地层孔隙中为淡水；无泥饼或间隙；井温为24摄氏度；1个大气压仪器在井中偏心。

1）当井径增大时，测出的孔隙度会偏大；

2）泥饼，间隙等因素对于补偿中子影响较小。

3）天然气影响。天然气含氢指数越小，挖掘效应越明显。天然气影响。天然气含氢指数越小，挖掘效应越明显。

2、岩性影响，泥岩数值大于砂岩。

3、孔隙度影响，孔隙度大，数值大。

自然伽玛能谱测井自然伽玛能谱测井仪器采用NaI(T1)闪烁伽玛探测器，通过能窗（K401.45Mev；U1.76Mev、2.2Mev；Th2282.62Mev）,采用输出脉冲幅度分析器，测得某一时间内各自个幅度的脉冲数，从而得出不同能量的伽玛射线能谱，用于分析不同的放射性元素。自然伽玛能谱的K40主要分布于长石、云母、以粘土矿物中；U往往与重矿物伴生，是碎屑沉积的指示，不溶于水；Th容易在还原环境中随有机质的一起沉积，溶于水且于磷酸盐类矿物有关。自然伽玛能谱测井主要用于综合评价生储盖、识别裂缝型储层、区别有效裂缝与无效裂缝等。