自然伽马能谱测井在评价沉积环境方面的运用

自然伽马能谱测井资料应用

学生姓名：严少怀

专业班级：资工（基）10902

指导教师：李维彦

时间：2012.5.18

自然伽马能谱测井资料在研究沉积环境方面的应用

一．自然伽马能谱测井原理

自然伽马能谱测井是根据铀、钍、钾三种放射性元素在衰变时放出的γ射线能谱不同，测定地层中铀、钍、钾含量的一种测井方法。

通过对自然伽马射线能谱分析，不仅可以测定地层放射性总的水平，而且，还可以分别测出与泥质含量关系比较稳定的铀、钍、钾的含量，铀、钍、钾在地层中的分布与岩性、有机物的含量及地层水的活动有着密切关系，从而可更好地来确定和划分地层岩性剖面，解决更多的地质和油田开发中的问题。

(1)U、Th和40K的伽马射线能谱

K40只有能量为

1.46MeV伽马射线，铀系

和钍系有各种能量伽马

射线，但大部分分布在

1.3MeV以下。

钍系在 2.62MeV处

有一明显峰值，可作为钍

系的特征谱；

铀系在 1.76MeV处

也出现一个峰值，作为铀

系的特征谱。

（2）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（在沉积岩中:泥岩及含有放射性元素的岩石放射性最强；纯地层放射性最弱；其它地层的放射性为中等。）

（3）测量原理图：

自然伽马能谱测井仪的下井仪器与

自然伽马测井仪基本相同，使用NaI闪

烁计数器，将入射的伽马射线能量的大

小以脉冲的幅度大小输出，不同之处是

地面仪器部分，地面仪器的核心是多道

脉冲幅度分析器，该分析器将能谱分为

五个能窗。其测量原理如右图。

二．自然伽马能谱测井研究沉积环境原理

由于源岩层含有固体有机质，这些有机质富含有机碳，而有机质具有密度低和吸附性强等特征。因此，源岩层在许多测井曲线上具有异常反应。

在正常情况下，含碳越高的源岩层，其测井曲线上的异常反应就越大。自然伽马曲线常表现为高异常。铀和有机质之间有良好的经验关系，海相富含有机质的页岩和石灰岩，浮游生物吸附铀离子，呈高放射性，可用此法划分海相烃源岩。富含碳的源岩层，在体积密度曲线上表现为低密度异常，在声波时差曲线上表现为高时差异常；电阻率的高低随源岩层成熟与否发生变化。

在还原环境和有机质富集的条件下，可以使泥质沉积吸附大量的铀离子，自然伽马能谱测井中铀曲线代表地层中铀的含量，可以用来评价生油岩。有关研究资料表明，在还原环境下，铀含量的高低与有机碳的含量有密切的关系，有机碳含量越高，铀的含量也越高，有机碳含量与铀含量是一种递增关系，因此铀值越高，评价生油岩就越有利。

用Th/U比值研究沉积环境的评判标准：

陆相沉积、氧化环境、风化层，Th／U＞7；

海相沉积、灰色或绿色页岩，Th／U＜7；

海相黑色页岩、磷酸盐岩，Th／U＜2。

用Th/U、U/K和Th／K比值还可研究许多其它地质问题，如从化学沉积物到碎屑沉积物Th／U比增加，随着沉积物的成熟度增加，Th/K比增大。用Th/U、U/K和Th／K比值还可以识别粘土矿物。

三．自然伽马能谱测井研究沉积环境在实际中的运用

深部高伽马异常层岩性主要为泥岩、炭质泥岩等。下图异常层为二叠系太原组煤层底板炭质泥岩。声波时差曲线幅值比煤层小，电阻率电位比煤层低，自然伽马呈明显高值，高达260API。

鄂尔多斯盆地已发现的铀矿化均为砂岩型铀矿。到目前为止，盆地内发现大型铀矿1处，小型铀矿床2处，矿点8个，矿化点数10个，总体上构成环盆周边分布的5个砂岩型铀矿集中区。

由此可以得出鄂尔多斯盆地油、气、煤、铀共存关系，和从古生代到新生代的沉积环境

四．结论

( 1 )自然伽马能谱测井测量的地层中铀(U)、钍(Th)、钾(K)的含量，为地质研究提供了非常重要的资料，利用能谱资料可以计算泥质含量，识别粘土矿物类型，评价生油岩以及研究沉积环境等。其中以Th/U比值作为研究沉积环境的主要评判标准

( 2 ) 在油田沉积相带及储层评价中，也可以结合自然伽马、自然电位测井曲线，利用自然伽马、自然电位曲线同步减小幅度评价渗砂层，指示划分水下分流河道主体微相带；利用自然伽马、自然电位减小幅度差评价低渗砂、致密砂层，指示划分水下分流河道堤泛( 侧翼) 微相带；并以自然电位比自然伽马减小幅度的相对细小差异识别油水层；形成一种更有效地识别划分沉积相带和储层的方法。