欢迎来到公海手机版4.3.6自然伽马能谱测井的应用② 准确计算地层中的泥质含量 :地层中的泥质含量与Th和K的含量之间关

时间:2020-01-06来源:未知作者:admin点击:
内容提示:4 自然伽马及自然伽马能谱测井 4 自然伽马及自然伽马能谱测井 泥质对各种地球物理参数有着重要的影响。因此, 弄清岩石中的泥质含量对正确利用地球物理参数来解决相应

  内容提示:4 自然伽马及自然伽马能谱测井 4 自然伽马及自然伽马能谱测井• 泥质对各种地球物理参数有着重要的影响。因此, 弄清岩石中的泥质含量对正确利用地球物理参数来解决相应的地质问题至关重要。• 虽然SP测井能够在砂岩剖面中的合适条件下, 方便地确定岩石中的泥质含量, 但在很多情况下, 却不能用来计算岩石中的泥质含量(例如: Cw≈Cmf、 纯碳酸盐岩剖面、 膏盐剖面等) , 因此, 发展了GR, NGS测井。 4 自然伽马及自然伽马能谱测井自然伽马测井(GR) 及自然伽马能谱测井(NGS) , 不同于SP测井, 它们属于核测井的范畴。即是根据岩石及其孔隙流体的核物理即是根...

  4 自然伽马及自然伽马能谱测井 4 自然伽马及自然伽马能谱测井 泥质对各种地球物理参数有着重要的影响。因此, 弄清岩石中的泥质含量对正确利用地球物理参数来解决相应的地质问题至关重要。 虽然SP测井能够在砂岩剖面中的合适条件下, 方便地确定岩石中的泥质含量, 但在很多情况下, 却不能用来计算岩石中的泥质含量(例如: CwCmf、 纯碳酸盐岩剖面、 膏盐剖面等) , 因此, 发展了GR, NGS测井。 4 自然伽马及自然伽马能谱测井自然伽马测井(GR) 及自然伽马能谱测井(NGS) , 不同于SP测井, 它们属于核测井的范畴。即是根据岩石及其孔隙流体的核物理即是根据岩石及其孔隙流体的核物理性质来研究井剖面的一类测井方法 。 4 自然伽马及自然伽马能谱测井自然伽马测井及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来研究岩层的种方法 。 4. 1 核物理基础 物质的结构物质由分子组成, 分子又是由原子组成的。原子包括原子核和核外电子两部分原子包括原子核和核外电子两部分。原子核又是由质子和中子组成 。 4. 1 核物理基础 放射性如果构成物质的原子核不稳定, 那么,该元素就会发生衰变, 由一种原子核衰变为另种原子核同时释放为另一种原子核, 同时释放一定量的射线mevHePbPo钋 4. 1 核物理基础 放射性我们把元素经核衰变释放出某种射线的性质称为元素的放射性, 而原子核不稳定的元素就是放射性元素 。 4. 1 核物理基础 放射性射线的性质 射线(He流) : 带两个单位的正电荷, 且质量大, 在运动中容易引起物质的离被电离或激发而被物质吸收。 所以其射程很短, 在空气中约2. 5cm左右。He42 4. 1 核物理基础 放射性射线的性质 射线(电子流) : 由于带电荷, 所以在物质中的射程也很短, 如能量为1mev的 射线 射线cm 左右, 而在空气中大于2. 5cm, 但大不了多少。左右而 4. 1 核物理基础 放射性射线的性质 射线(光子流) : 不带电, 而且能量也较高(0. 5mev~5. 3mev) , 所以其在物质中的射程较大质中的射程较大, 一般能穿透几十厘米的地层、 套管、 仪器的外壳等 。般能穿透几十厘米的 4. 1 核物理基础 放射性射线的性质所以在井眼中, 能被探测得到的射线只有 射线 核物理基础 岩石的放射性只要岩石中含有放射性元素, 那么就会产生各种射线( 、 、 ) , 而且放射性物质越多(放射性越强)射性物质越多(放射性越强) , 产生的射线越强, 井眼中探测到的射线( ) 也就越强。所以, 根据探测到的射线的强弱就可研究岩石的放射性 。产生的射 4. 1 核物理基础 岩石的放射性岩石中有无放射性及放射性与什么地质问题相关联, 是我们关注的焦点 。 4. 1 核物理基础 岩石中的放射性元素一般的岩石中或多或少有些放射性元素存在, 所以岩石元素具有一定的放射性。放射性元素般是放射性元素一般是: 钍(()、 钾(88U钍())) 、 铀铀23223290。Th2384019K 4. 1 核物理基础 岩石的放射性的强弱研究结果表明: 各种岩石中放射性元素的种类及含量不同, 其放射性的强弱也有所不同有所不同 。 4. 1 核物理基础 岩石的放射性的强弱放射性最强: 火成岩放射性中等: 变质岩放射性最弱: 沉积岩 4. 1 核物理基础 岩石的放射性的强弱在沉积岩中:纯地层(无泥、 无放射性元素矿物) 放射性最弱射性最弱。泥岩及含有放射性元素的岩石放射性最强。其它地层的放射性为中等 。 4. 1 核物理基础 泥岩具有较强放射性的原因粘土颗粒细, 沉积时间长, 有充分的时间与放射性物质接触而一同沉积。粘土颗粒的表面带有负电荷粘土颗粒的表面带有负电荷, 容易吸收放射性元素。 如: K某些粘土矿物中含有放射性元素, 如钾矿(水云母、 正长石等) , 钾含量较多。粘土中往往夹杂有大量的有机物质, 有些有机物质吸收的有放射性矿物: K、 U 。容易吸收放射 4. 1 核物理基础 岩石的放射性的强弱我们打交道的是沉积岩, 对于沉积岩来说, 其放射性主要取决于粘土的类型及含量含量。另外, 岩性及沉积环境的不同, 其放射性元素的种类及含量也不同(如还原环境有利于U的还原沉淀) 。 4. 2 自然伽马(GR)自然伽马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 。欢迎来到公海手机版 4.2.1自然伽马测井的测量原理岩石中的放射性元素产生的射线穿过地层、泥浆、 仪器的外泥浆、 仪器的外壳进入井下仪器的探测器。 探测器每接收到一个 光子, 就产生一个电脉冲。 4.2.1自然伽马测井的测量原理电缆将电脉冲送到地面仪器。 4.2.1自然伽马测井的测量原理地面仪器:一方面负责计数,即统计单位时间内的电脉冲数。 显然放射性越强, 单位时间内收到的电脉冲数越多(计数率电脉冲数越多(计数率越高) 。另一方面, 将计数率转变为与其成比例的电位差进行记录 。 4.2.1自然伽马测井的测量原理仪器在井眼中移动就可测得各深度点反映岩石放射反映岩石放射性强弱的电脉冲计数率, 即自然伽马曲线自然伽马测井的测量原理 自然伽马测井图的纵坐标为图的纵坐标为深度坐标 4.2.1自然伽马测井的测量原理 横坐标为反映岩石放射性强弱的计数率, 读值的单位有两种: 一种是: 脉冲数/分; 另一种是: API。API是一种美国石油学会所采用的单位。 两倍于北美泥岩平均放射性的模拟地层的自然伽马测井值的1/200, 就定义为一个API。 4.2.1自然伽马测井的测量原理自然伽马测井反映的是以探测器中点为球心, 半径为45cm的球体内物质所具有的球体内物质所具有的放射性 。即自然伽马测井的探测范围(深度)约为45cm 。 4.2.2 影响因素:①地层厚度的影响: 4.2.2 影响因素:②井参数的影响Ⅰ 井眼或套管的尺寸(在探测范围内所占的比例)Ⅱ 内流体的密度及类型(对的内体度吸收, 是否具有放射性)Ⅲ油管、 套管的厚度、欢迎来到公海手机版 密度及性质(吸收)Ⅳ水泥的类型、 添加物质的性质、 密度等。 4.2.2 影响因素:③ 统计起伏的影响:衰变是随机的, 即使是同仪器对同一点进行测量进行测量, 其值也是不同的,但是是围绕某一值波动的。其 4.2.2 影响因素:④测井速度V和积分电路的充电时间常数 的影响:Ⅰ 使GRmax下降;使的位Ⅱ 使GRmax的位置不在地层的中心而是上移;Ⅲha增大;Ⅲ半幅点位置上移。地层越薄, 影响越明显。在地 4.2.3自然伽马测井曲线的特点①具有统计起伏(曲线的锯齿状) ;②对于厚层(层厚>探测范围) 其曲线的单幅测范围) 其曲线的单幅点对应于层界面。③地层中部的平均值最能反映地层的线自然伽马测井曲线的应用⑴划分岩性及识别渗透层:①砂泥岩面:纯砂岩: GR=min渗透层纯泥岩: GR=max非渗透层泥质砂岩: GR=min~max渗透层砂质泥岩: GR= min ~ max非渗透层对于厚层, 层界面的位置用半幅点确定, 而非厚层, 则应借助其它测井方法确定层界面 。 4.2.4自然伽马测井曲线的应用⑴划分岩性及识别渗透层:②纯碳酸盐岩(不含泥质) :致密石灰岩: GR=a1(某一低值)致密白云岩: GR=a2(某一低值)致密白云岩: G致密的过渡型岩性: GR=a1~a2渗透层: GRa1(或a2) (地层中水无放射性)a2(某低值)GRa1(或a2) (地层中水有放射性) 。 4.2.4自然伽马测井曲线的应用⑴划分岩性及识别渗透层:③含泥质碳酸盐岩:粘土(泥岩、 页岩) : GR=max石灰岩、 白云岩:过渡性岩石:由于泥质的存在给渗透层的划分带来了一定的困难。 水无放射性时, 渗透层的GR最低;水有放射性时之后, 与泥质的响应相混淆 。GR=min无法显示图 像。 计算机可能没有足够的内存以打开该图像, 也可能是该图像已损坏。 请重新启动计算机, 然后重新打开该文件。 如果仍然显示红色 “x”, 则可能需要删除该图像, 然后重新将其插入。GR=min ~ max 4.2.4自然伽马测井曲线的应用某一地区的岩性及渗透层与自然伽马测井值之间的层与然伽马测井值关系需要自己去总结。间的 4.2.4自然伽马测井曲线的应用⑵估计地层中的泥质含量在岩石中的放射性只取决于泥质时,GR能很好地用来确定岩石中的泥质含量。 4.2.4自然伽马测井曲线的应用⑵估计地层中的泥质含量方法是: 用已知的岩样建立自然伽马测井值与泥质含量的关系 Vsh=f(GR) 或图版。GR自然伽马测井值;Vsh由实验室对岩样进行分析确定 。sh 4.2.4自然伽马测井曲线的应用相对值法公式(德莱赛公司) :minmin GRGRII1212minmaxCICshGRGRVGRGR 4.2.4自然伽马测井曲线的应用VVGRGRGRGRIICGRGRminmaxmin12值目的层的自然伽马测井纯地层自然伽马测井值值纯泥岩的自然伽马测井GRGRGRCshminmax12 4.2.4自然伽马测井曲线的应用绝对值法公式(斯仑贝谢公司 ) :BGRBGRVshshshshbsh000伽马值目的层的密度值、 自然、伽马值纯地层的密度值、 自然、伽马值纯泥岩的密度值、 自然、GRGRGRGRBbsdsdshshsdsd0 4.2.4自然伽马测井曲线的应用⑵地层对比:从曲线的形状、 幅度进行分析对比。 4.2.4自然伽马测井曲线的应用地层对比的意义:预测层位的深度深度; 了解油藏的横向变化。了解 4.2.4自然伽马测井曲线的应用与自然电位测井及其它测井相比,测井进行地层对比具有以下优点:⑴GR测井值与地层水和泥浆的矿化度关系不大;⑵ GR测井值一般情况下与地层中所含流体类型(油、 气、 水) 关系不大;⑶标准层(如海相泥岩) , 在很大区域内稳定,其测井值及特征明显并且稳定;⑷它不仅能很好地应用于砂泥岩剖面, 而且还能很好地应用于其它剖面 。用GR 4.3 自然伽马能谱测井(NGS)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 。 4.3.1自然伽马测井的测量结果岩石中的几种主要放射性元素(U、 Th、 K) 都可以产生伽马射线, 所以GR测井值反映岩石的总放射性, 而不能用来分析岩石总放射性, 而不能用来分析岩石中各种放射性元素的多少。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性⑴有助于准确、 详细地划分岩性:不同的岩石, U、 Th、 K的含量不同:①砂泥岩剖面:泥岩中的Th和K含量较高泥岩中的Th和K含量较高, 且粘土类型不同(高岭石、 伊利石、 绿泥石) ,Th、 K的含量不同。泥岩中含有大量的有机物成为了生油岩之后, U含量高。且粘土类型 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性砂岩中Th、 K、 U的含量都很低。砂岩中含有了放射性矿物之后,放射性将会异常高, 如云母砂岩: K很高, 且Th/K 2. 58× 10-4, U0含锆石、 独居石等重矿物后: K低,Th高、 U特别高且Th/K高 。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性②碳酸盐岩剖面 :纯碳酸盐岩(化学成因) : Th很低, K很低;泥质含量增加, 则Th、 K的含量增加 。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性③蒸发盐岩:钾的蒸发盐, K的含量比粘土中K的含量还高, 而Th很低。 而且不同的蒸发盐, K的含量不同;钾盐钾石盐(KCl) : K=52. 44%无水钾镁矾(K2SO4, (MgSO4)2) : K=18. 84%钾盐镁矾(MgSO4, KCl, (H2O)3) : K=15. 7%光卤石: MgCl, KCl, (H2O)6: K=14. 7%其它蒸发盐: U、 Th、 K都特别低 。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性④火成岩:Th/U4, 且U含量与火成岩的类型关系好 。关系好 。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性⑤有机质:U含量很高 。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性⑵ 有助于研究沉积环境:不同的沉积环境, U、 Th、 K的含量不同:陆相沉积、 氧化环境、 风化层: Th/U7海相沉积、 灰色或绿色页岩: Th/U7海相黑色页岩、 磷酸盐岩: Th/U2从化学沉积物到碎屑沉积物: Th/U增大沉积物的成熟度增加: Th/K增大低能还原环境: U含量高 。 4.3.2分析各种放射性元素含量的重要性⑶有助于研究成岩作用:成岩作用的不同, U、 Th、 K的含量不同:岩石蚀变: Th/K的变化岩石蚀变淋滤作用和溶解作用: 引起U的溶解和运移, 在还原条件下, 沉淀于裂缝或洞或缝合线中, 使U含量增加 。的变化 4.3.3自然伽马能谱测井的测量原理自然伽马射线的能谱 :钾的特征能量为1. 46mev钍的特征能量为2. 62mev铀的特征能量为1. 76mev 4.3.3自然伽马能谱测井的测量原理自然伽马能谱测井的测量过程⑴ 对伽马光子进行分类计数 : 光子被接收产生一个电脉冲,电脉冲的幅度比于光子的能量电脉冲的幅度正比于光子的能量。地面仪器(多道脉冲分析器)可将电脉冲按脉冲幅度进行分类计数。 4.3.3自然伽马能谱测井的测量原理记伽马光子能量为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 。 4.3.3自然伽马能谱测井的测量原理⑵ 确定U、 Th、 K的含量 :KKCCUU1BBThThAAWWKCU3BThAWKCU2BThAWⅢⅡⅠ332211 4.3.3自然伽马能谱测井的测量原理⑵ 确定U、 Th、 K的含量 :其中: WⅠ 、 WⅡ 、 WⅢ为三个能量窗的伽马光子的计数率(测量结果)而对某仪器来讲果) , 而对某一仪器来讲: A1、 B1、C1 、A2、 B2、 C2 、已知的(通过刻度获得) 。所以解联立方程可得U、 Th、 K的含量。ABA3、 B3、 C3都是 4.3.4自然伽马能谱测井曲线自然伽马能谱测井曲线(NGS)⑴钍含量随深度变化的曲线(THOR)⑵铀含量随深度变化的曲线(URAN)⑶钾含量随深度变化的曲线(POTA)⑷自然伽马总计数率曲线(SGR)⑸去铀自然伽马总计数率曲线自然伽马能谱测井曲线的特点自然伽马能谱测井曲线自然伽马能谱测井影响因素自然伽马能谱测井所受环境的影响与GR测井基本相同。 4.3.6自然伽马能谱测井的应用①划分岩性、 识别渗透层:与GR测井相似, 但更为准确。 4.3.6自然伽马能谱测井的应用② 准确计算地层中的泥质含量 :地层中的泥质含量与Th和K的含量之间关系密切, 而与地层中铀的关系不大所以用NGS中的Th和K的含量系不大, 所以用NGS中的Th和K的含量确定Vsh, 其结果比用GR(U、 Th、 K的共同效应) 确定Vsh可靠 。 4.3.6自然伽马能谱测井的应用② 准确计算地层中的泥质含量 :用总计数率计算Vsh, 方法与GR相同 。1212minmaxminCICshGRGRVSGRSGRSGRSGRI 4.3.6自然伽马能谱测井的应用② 准确计算地层中的泥质含量 :用去铀自然伽马总计数率求Vsh, 方法与GR相同 。1212minmaxminCICshGRGRVCGRCGRCGRCGRI 4.3.6自然伽马能谱测井的应用② 准确计算地层中的泥质含量 :用钍含量求 Vsh, 方法与GR相同 。1212minmaxminCICshGRGRVThThThThI 4.3.6自然伽马能谱测井的应用② 准确计算地层中的泥质含量 :用钾含量求 Vsh, 方法与GR相同 。1212minmaxminCICshGRGRVKKKKI 4.3.6自然伽马能谱测井的应用③ 研究生油层Th、 K高, 尤其是U高 。 4.3.6自然伽马能谱测井的应用④寻找页岩储集层生油层中的夹层(有裂缝)富含有机物的高放射性黑色页岩, 在局部由于具有裂缝于具有裂缝、 粉砂、 燧石或碳酸盐岩夹层, 可成为产油层。欢迎来到公海手机版 这种地层在能谱测井曲线上的特点是钾和钍含量低, 而铀含量很高。Th, K低, 而U高粉砂燧石 4.3.6自然伽马能谱测井的应用⑤用 Th/K比值研究沉积环境陆相沉积、 氧化环境、 风化层,Th/U7;Th/U7;海相沉积、 灰色或绿色页岩,Th/U7;而海相黑色页岩、 磷酸盐岩, 碳酸盐岩2。 4.4 放射性同位素测井放射性同位素测井是向井内注入被放射性同位素活化的溶液或固体悬浮物质的溶液(示踪剂), 并将其压入管外通道或进入地层或滤积在射孔孔道附近的地层表面上地层或滤积在射孔孔道附近的地层表面上,通过测量注入示踪剂前后对应层段的伽马射线的强度来研究和观察油井的技术状况和采油注入动态的测井方法。 从而解决与示踪过程有关的各种问题, 所以这种测井方法又被称为放射性示踪测井。 4.4.1放射性同位素测井找窜槽位置油井由于固井质量差或固井后由于射孔及其他工程施工, 使水及其他工程施工, 使水泥环破裂造成的层间串通叫窜槽 。 4.4.1放射性同位素测井找窜槽位置窜槽处的放射性同位素测井值明显高于参考测明显高于参考测井曲线值(施工前测的自然伽马测井为参考测井) 。 4.4.2放射性同位素测井检查封堵效果将窜槽井段射开, 注入一定量的水泥量的水泥, 水泥凝固后将堵住窜槽的通道, 叫封堵 。水泥 4.4.2放射性同位素测井检查封堵效果检查封堵效果的方法:⑴封堵前测一条自然伽马曲线作为参考曲线;⑵封堵后再测⑵封堵后再测一条放射性同位素测井曲线, 一般封堵时注入的是活化水泥, 所以封堵效果较好,则测井值明显高于参考值 。条放射性同位素 4.4.2放射性同位素测井检查封堵效果如右图, 将B层射开挤入活化水泥, 而后测得的J 2在AB层明的J 2在AB层明显升高, 证明水泥已挤入串槽。 4.4.2放射性同位素测井检查封堵效果如右图中的将A、 B层已被封堵 而C堵, 而C、 D就被封堵。D就被 4.4.3检查压裂效果压裂时, 将吸附有放射性同位素的活化砂压入地层的裂缝中入地层的裂缝中,显然压裂部位的放射性增强。 4.4.3检查压裂效果第一次压裂(Jr2) :上部三层被压裂开开;第二次压裂(Jr3) :地层全部被压开 。 4.4.4测定吸水剖面, 计算相对吸水量在正常注入条件时,水进入地层而活化载体(固相载体) 滤积在地层表面形成一层活化层活化层中放活化层, 活化层中放射性载体的滤积量与地层的吸水量成正比。因此, 地层的吸水量与活化层造成的曲线异常面积的增量成正比。 4.4.4测定吸水剖面, 计算相对吸水量计算相对吸水量Sqqi%%100100常面积层对应的放射性曲线异第层的相对吸水量第其中:iSiqSSSiini21