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3自然γ測井的曲線特征和影響因素

3.1　自然γ測井曲線特征

把自然γ測井儀下到井中，測量地層放射性強度隨深度變化的曲線，稱為自然γ曲線(GR)。

曲線特點。根據(jù)理論計算自然γ測井理論曲線如圖。其特點為：

(1)曲線對稱于地層中點，在地層中點處有極大值或極小值，反映該層放射性大小。

(2)當?shù)貙雍穸萮小于三倍的鉆頭直徑d (h< 3d)時，極大值隨h而(極小值隨h而)。當h≥3d時，極大值(或極小值)為一常數(shù)，與地層厚度無關(guān)，與巖石的自然放射性強度成正比。

(3)h≥3d時，由曲線的半幅點確定的底厚度等于地層的真實厚度，當h<3d時，由半幅點確定的地層厚度大于地層的真實厚度，而且越薄，大得越多。

理論曲線是在測速為零、點狀計數(shù)管的條件下計算得到的，但實際測井中，計數(shù)管不是點狀的，測速也不為零，所以實測曲線和理論曲線是有些差異的，但基本形狀仍然相似。

3.2　自然γ測井曲線影響因素

3.2.1層厚的影響

地層變薄會使泥巖層的自然γ測井曲線值下降，砂巖層的自然γ測井曲線值上升，并且地層越薄，這種下降和上升就越多。因此對h<3d的地層，應(yīng)用曲線時，應(yīng)考慮層厚的影響。

3.2.2井參數(shù)的影響

井徑的擴大意味著下套管井水泥環(huán)增厚和裸眼井泥漿層增厚。若水泥環(huán)和泥漿不含放射性元素，則水泥環(huán)和泥漿層增厚會使GR值降低，但由于泥漿有一些放射性，所以泥漿的影響很小。套管的鋼鐵對γ射線的吸收能力很強，所以下了套管的井，GR值會有所下降。

3.2.3放射性漲落的影響

在放射性源強度和測量條件不變的條件下，在相等的時間間隔內(nèi)，對放射性的強度進行重復(fù)多次測量，每次記錄的數(shù)值是不相同的，而總是在某一數(shù)值附近上下變化，這種現(xiàn)象叫放射性漲落。它和測量條件無關(guān)，是微觀世界的一種客觀現(xiàn)象，且有一定的規(guī)律性。這種現(xiàn)象是由于放射性元素的各個原子核的衰變彼此是獨立的，衰變的次序是偶然的等原因造成的。

由于放射性漲落的存在，使得GR曲線不像電測井光滑。放射性測井曲線上讀數(shù)的變化，一是由地層性質(zhì)變化引起的，另一方面是由放射性漲落引起的，要對放射性測井曲線進行正確地質(zhì)解釋，必須正確區(qū)分這兩種原因造成的曲線變化。

3.2.4測速的影響

測井時的儀器上提速度是對GR曲線產(chǎn)生影響。測速越大，GR關(guān)于地層越不對稱。(一般是V·τ的影響，τ為積分電路時間常數(shù))

4自然γ測井的應(yīng)用

4.1　劃分巖性

主要根據(jù)地層中泥質(zhì)含量的變化引起GR曲線幅度變化來區(qū)分不同的巖性。

I.砂、泥巖剖面

Ⅱ.碳酸鹽剖面

Ⅲ.膏巖剖面

4.2　進行地層對比

GR曲線與地層中所含流體性質(zhì)無關(guān)，其幅度主要決定于地層中的放射性物質(zhì)，通常對于不同巖性其幅度較為穩(wěn)定，另外，對比的標準層也易選取，通常選用厚度泥巖作標準層，進行油田范圍或區(qū)域范圍內(nèi)的地層對比。

4.3　估算地層中泥質(zhì)含量

首先用自然γ相對幅度的變化計算出泥質(zhì)含量指數(shù)IGR：

式中：GR目的——目的層自然γ幅度；

GRmax、GRmin為純泥巖、純砂巖的自然γ幅度。

通常IGR的變化范圍為0~1，用下式將IGR轉(zhuǎn)化成泥質(zhì)含量Vsh：

G為希爾奇指數(shù)，可根據(jù)實驗室取心分析資料確定。

5實際案例分析

5.1　工程概況

該項目為廣東省仁化縣學(xué)堂坳地區(qū)鈾礦普查，為2014年廣東省鈾礦風險勘查專項資金找礦新開項目。工作區(qū)位于廣東省仁化縣長江鎮(zhèn)。

工作任務(wù)是：尋找、評價各類異常、蝕變和礦化，通過有限的揭露工程，大致查明區(qū)內(nèi)是否有進行下一步工作價值的礦體或礦化帶、異常帶，大致掌握其分布規(guī)律、規(guī)模、產(chǎn)狀以及與成礦有關(guān)的地質(zhì)條件，推斷礦體的連續(xù)性、進行可行性評價的概略研究，估算相應(yīng)類型的礦產(chǎn)資源/儲量，提出是否有進行下一步工作的價值或圈出詳查區(qū)。

5.2　儀器設(shè)備

本次測斜采用FD-3019改進型閃爍γ測井儀(見圖1)。FD-3019改進型閃爍γ測井儀主要用于地面鉆孔中的放射性γ強度測量。確定鈾礦床的礦石品位。也可用于放射性方法測量地下水情等。

圖1　FD-3019改進型閃爍γ測井儀

5.3　工作方法

放射性γ測井分為基本測井、重復(fù)測井、檢查測井[5]。

5.3.1基本測井

基本測井包括中間測井和終孔測井兩種。鉆孔揭穿上部礦層后，應(yīng)立即進行中間測井；鉆孔達到地質(zhì)設(shè)計孔深和全部設(shè)計目的時，應(yīng)進行終孔測井。完成全部測井任務(wù)前，不得拆除鉆機場地任何設(shè)施。 基本測井按測量方式又分為點法測井和連續(xù)γ測井。采用點法測井時，探管由下而上逐點進行測量，測量點距在放射性正常地段采用1m；偏高地段和異常幅度變化不大的地段采用0.2～0.5m；異常地段采用0.1m。應(yīng)用計算機進行分層解釋時，點距只采用1m和0.1m，且異常測量段應(yīng)伸入正常地段五個點。 采用連續(xù)γ測井時，測井速度應(yīng)保持勻速，速度變化不超過5%。點距采用0.05m。

5.3.2重復(fù)測井

重復(fù)測井是在基本測井結(jié)束后，以同一儀器、同一操作者進行的；是檢查γ測井儀器連續(xù)工作期間的穩(wěn)定性，發(fā)現(xiàn)孔內(nèi)是否存在增長著的放射性水等干擾和操作過程中的偶然誤差。

5.3.3檢查測井

檢查測井由測井組長或負責測井工作的物探人員承擔，是檢查多臺儀器的一致性，解決基本測井存在的問題，發(fā)現(xiàn)不同人操作過程中的系統(tǒng)偏差。檢查測井的數(shù)量不少于鉆孔總數(shù)的10%，應(yīng)選擇具有代表性的工業(yè)礦化孔或可疑孔，以不同儀器、不同人進行全孔檢查。

5.4　自然γ測井資料解釋方法

γ測井資料解釋采用三點式或五點式反褶積測井程序?qū)y井數(shù)據(jù)進行解釋。反褶積程序處理數(shù)據(jù)首先是搜索異常段最高照射量率值，通過計算判別因子(E)，求取反褶積參數(shù)α，最后輸出Qi與α。

三點式計算公式為：

五點式計算公式為：

式中：Qi——第i個單元層含量的數(shù)值，%；

Ii——測點i的γ照射量率的數(shù)值，nC/(kg·h)；

K0——換算系數(shù)，單位為(nC·0.01%eU)/(kg·h)；

α——反褶積參數(shù)，l/m；

h——單元層厚度的數(shù)值，m。

γ測井解釋時礦段邊界的確定：用給定強度法確定礦段邊界。分0.01%、0.03%和0.05%等不同品級。在解釋時黃、藍品級礦段厚度大于30cm時(即測井解釋反褶積結(jié)果連續(xù)三個點屬于同一品級時)，才單獨作為一個層解釋，否則與相鄰的下一品級礦段合并或不作解釋；品級大于0.05%點的連續(xù)出現(xiàn)兩個或兩個以上單獨解釋，一個紅點時與相鄰的礦段合并。

5.5　自然γ測井質(zhì)量要求

根據(jù)《γ測井規(guī)范》(EJ/T611—2005)要求，γ測井包括基本測井、重復(fù)測井和檢查測井，其質(zhì)量要求應(yīng)滿足表1。

5.6　自然γ測井數(shù)據(jù)解譯

原始數(shù)據(jù)由儀器導(dǎo)入電腦，進而進行數(shù)據(jù)處理，解譯軟件采用核工業(yè)二一六大隊編制的γ測井解釋系統(tǒng)1.2版。數(shù)據(jù)處理之前，應(yīng)填寫γ測井實際材料登記表，見表2。

表1　γ測井基本測井、重復(fù)測井和檢查測井質(zhì)量要求

表2　鉆孔γ測井實際材料登記表

圖2為自然γ測井解釋成果圖，從中可得到：礦段品位、礦段厚度、礦段米百分數(shù)、礦段起始和終止深度。結(jié)合巖心編錄和測斜等資料分析，判別數(shù)據(jù)的準確性、合理性，以便為后續(xù)成果分析提供依據(jù)。

圖2　γ測井解釋成果圖

5結(jié)論與建議

放射性測井在研究鉆井地質(zhì)剖面，尋找油氣藏以及研究油井工程中具有廣泛應(yīng)用。本文僅從其中一分支即自然γ測井，討論其在鈾礦找礦中應(yīng)用的合理性和可行性。

項目實施過程中，必須對γ測井儀的三性檢查進行嚴格檢測，以保證采集數(shù)據(jù)的準確性和可靠性，如其相對誤差超出相關(guān)規(guī)范要求或合同要求，應(yīng)及時送往廠家維修。

實際工作中可同時開展普通物探工作，以加強工作區(qū)礦化蝕變帶、斷裂構(gòu)造及裂隙發(fā)育帶的研究，結(jié)合鉆孔資料加強對工區(qū)地質(zhì)情況的認識。

參考文獻：

[1]吳傳芝,楊寧,李翻平,盧麗.地表放射性油氣勘探技術(shù)研究現(xiàn)狀分析[J].勘探地球物理進展,2009,32(4):239-247.

[2]劉東海，邱曉紅.放射性測量在油氣勘探中的應(yīng)用[J].石油勘探與開發(fā),1992,19(6):37-42.

[3]劉慶成.放射性測量技術(shù)在油氣勘查中的應(yīng)用[J].華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報,1995,18(1):43-47.

[4]尹航,王喜君,李成立,等.放射性勘探探尋油氣藏的實驗效果[J].吉林大學(xué)學(xué)報,2005,28(1):65-67.

[5]國防科學(xué)技術(shù)工業(yè)委員會.《γ測井規(guī)范》EJ/T611-2005[S].

The Application of Natural Gamma Logging in Uranium Reconnaissance

LIU Xinghua & WANG Yanli

(Guangdong Province Institute of Nuclear Industry and Geological Survey , Guangzhou 510800, China)

Abstract：Radioactive logging is a geophysical method based on the nuclear physics properties of the rock and medium to research the drilling geological profile, search for oil and gas reservoirs and study oil well engineering. This paper mainly focuses on the natural gamma logging in uranium prospecting engineering and explains the rationality and feasibility of engineering in the uranium deposit prospecting.

Key Words：radioactive; natural gamma; logging; uranium deposits