7第七章自然伽马测井.ppt

第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 放射性测井是根据岩石及其孔隙流体和井内介质的核物理性质，研究钻井地质剖面，寻找油气藏以及研究油田开发及油井工程的地球物理测井方法。 第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 放射性测井的优点： １、裸眼井、套管井内均可进行测井； ２、在油基泥浆、高矿化度泥浆以及干井中均可测井； ３、碳酸岩剖面和水化学沉积剖面不可缺少的测井方法。 由于生产和解释方法的改进，放射性测井解决生产问题的范围不断扩大，它仍是一项重要的测井方法。特别是核磁共振测井仪的研制成功，更加扩大了放射性测井的应用范围。 第七章 自然伽马测井和放射性同位素测井 第一节 伽马测井的核物理基础 第二节 自然伽马测井 第三节 自然伽马能谱测井 第四节 放射性同位素测井 第一节 伽马测井的核物理基础 一、原子核的衰变及其放射性 1、原子的结构 矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分子又是由原子组成的。原子的中心是原子核，离核较远处核外电子按一定的轨道绕核运动。 第一节 伽马测井的核物理基础 一、原子核的衰变及其放射性 2、同位素和放射性核素 核素：原子核中具有一定数量的质子和中子并在同一能态上的同类原子（或原子核）。同类核素的原子核中质子数和中子数都分别相同。 同位素：原子核中质子数相同而中子数不同的核素。具有相同的化学性质，在元素周期表中占有同一位置。 放射性：不稳定的核素所具有的自发地改变自身结构，衰变成其它核素并释放射线（α、β、γ） 的性质。 放射性同位素：具有放射性的同位素。 第一节 伽马测井的核物理基础 一、原子核的衰变及其放射性 3. 核衰变 核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子（α或β），蜕变成另外某种原子核，同时放出伽马（γ）射线的过程。 核衰变规律：放射性核素随时间按指数递减的规律，递减速度唯一的决定于放射性核素本身。 核衰变常数λ：决定于该放射性核素本身的性质，与外界作用无关。不同的核素λ不同，其值越大衰变越快。 第一节 伽马测井的核物理基础 一、原子核的衰变及其放射性 3. 核衰变 半衰期T：N=N0/2时的衰变时间。即当t=０时，放射性核素为N0个。经过Ｔ时间衰减后，放射性核素为N0/２个。 T与λ一样决定于该放射性核素本身的性质，与外界作用无关。不同的核素T不同，其值越大衰变越慢。 第一节 伽马测井的核物理基础 一、原子核的衰变及其放射性 4.放射性活度和放射性比度 放射性活度（强度）：一定量的放射性核素，在单位时间内发生衰变的核数。单位：居里（Ci）或贝可勒尔（Bq） 1居里=3.7×1010/s ，1贝可勒尔（Bq）=1/s 。 放射性比度（比放射性，放射性浓度）：是指单位质量或单位体积的物质的放射性活度。最常用的单位是：Bq/g（即1个/s·g）、Ci/g （即3.7×1010个/s·g）。 第一节 伽马测井的核物理基础 一、原子核的衰变及其放射性 5.放射性射线 α射线：是氦原子核2He4流，带有两个单位正电荷，容易引起物质的电离或激发，极易被吸收，电离能力强，在物质中穿透距离很小，在井中探测不到。 β射线：高速运动的电子流，在物质中穿透距离较短。 γ射线：频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量高，穿透力强。能够穿透地层、套管以及仪器外壳，可以在井中被探测到。 第一节 伽马测井的核物理基础 二、伽马射线和物质的作用形式 1.光电效应 γ射线能量较低时，穿过物质与原子中的电子相碰撞，将其能量交给电子，使电子脱离原子运动，而γ整个被吸收，释放出光电子。光电效应发生几率τ随原子序数的增大而增大，随γ能量增大而减小。 第一节 伽马测井的核物理基础 二、伽马射线和物质的作用形式 1.光电效应 τ——线性光电吸收系数， γ光子穿过1cm吸收物质时产生光电子的几率； λ——γ光子的波长； n——指数常数，对不同的元素取不同的值，对C、O来说取3.05，对Na到Fe的元素来说取2.85； ρ——物质的密度； Z——物质的原子序数； A ——物质的质量数。 第一节 伽马测井的核物理基础 二、伽马射线和物质的作用形式 2.康普顿效应 中等能量的γ光子与原子的外层电子发生碰撞时，把一部分能量传给电子，使电子从一个方向射出——康普顿电子，损失了部分能量的射线向另一个方向散射出去——康普顿射线。γ发生康普顿效应时，γ损失的能量与原子序数及单位体积内的电子数有关。 第一节 伽马测井的核物理基础 二、伽马射线和物质的作用形式 2.康普顿效应 伽马射线与物质作用发生康普顿效应引起伽马射线强度减弱，其减弱程度用康普顿系数Σ表示。 σe——每个电子的康普顿散射截面，当伽马光子的能量在0.25～2.5MeV的范围内时，它可看成是常数； NA——阿佛加德罗常数，6.02×1