自然伽马测井是沿井身测量岩层的天然伽马射线强度的方法。通过测井结果就有可能划分出所钻地层的地质剖面、确定砂泥岩剖面中砂岩泥质含量和定性地判断岩层的渗透性。

自然伽玛测井原理

岩石中的自然放射性元素主要是铀(238U)、钍(232Th)及其衰变产物和钾的同位素(40K)。岩石中的自然放射性取决于U 、Th、K的含量。不同岩石放射元素的种类和含量是不同的。火成岩的放射性较强,变质岩次之,沉积岩最弱。钾、钍这两种物质的沉积主要跟岩石的吸附作用(颗粒越细,吸附的放射性物质越多)有关,而铀的沉积与氧化环境、还原环境及有机质的富集与否密切相关。沉积岩中又以泥岩(粘上)的放射性较强,砂岩、石灰岩、白云岩的放射性较弱,且随泥质含量的增加,而放射性增强。因此,利用自然伽马测井有可能区分岩性。特别是从剖面中识别非泥质地层,并估计储集层的泥质含量。

当自然伽马射线穿过钻井液和仪器外壳进入探测器。经过闪烁计数器,将伽马射线转化为电脉冲信号,经放大器把电脉冲放大后由电缆送到地面仪器。地面仪器把每分钟电脉冲数转变成与其成正比例的电位差进行记录,并下仪器沿井身移动,就连续记录出井剖面上自然伽马强度曲线,称为GR。

影响因素

  1. 测井速度:测速大,测井曲线形状发生畸变;
  2. 统计起伏:衰变和射线探测的随机性;
  3. 井眼条件的影响:井径、泥浆密度、套管、水泥环等。

自然伽玛测井的作用

划分岩性

根据不同的岩性然伽射线强度不同可以划分岩性。在砂泥岩剖面,纯砂岩GR最低,粘土最高,泥质砂岩较低,泥质粉砂岩和砂质泥岩较高。即自然伽马随泥质含量的增加而升高。在碳酸盐岩地层中,纯石灰岩和纯白云岩最低,泥岩和页岩最高,泥灰岩较高,泥质石灰岩,泥质白云岩界于它们之间,也是随泥质增加曲线数值增高。膏盐剖面中,石膏层的数值最低,泥岩最高,砂岩在二者之间。

进行地层对比

  1. 一般与孔隙流体无关。储层含油、含水或含气对曲线影响不大,或根本没什么影响,用自然电位和电阻率进行对比,同一储层由于含流体性质不同差别很大。含水时自然电位异常幅度大,电阻率低。含油气时异常幅度小,电阻率高。在套管井也可以进行地层比。
  2. 很容易识别风化壳、薄的页岩等,曲线特征明显。
  3. 在膏盐剖面及盐水钻井液条件下,自然电位和电阻率曲线变化较小,就显示出了自然伽马曲线进行对比的优越性。
  4. 砂泥岩剖面:低GR的为砂岩储集层,在厚层状态下可以用半幅点分层;碳酸盐岩剖面:低GR说明含泥质少的纯岩石,结合高孔隙度、低电阻率可划分出储集层。

确定泥质含量

在地层岩石中,火山岩和变质岩本身含有放射性矿物,可以发射伽马射线;沉积岩则不含有放射性矿物,其放射性主要由泥质吸附放射性物质引起的。因此可以通过放射性的大小来判断泥质含量的高低。