文档介绍：自然伽马测井
2012年11月
主讲人：贺淑平
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岩石中所含的放射性元素的种类和数量不同，放射性强度也不同。岩石的自然伽马放射性水平主要决定于铀U、钍Th、钾K的含量。
自然伽马测井GR：通过测量岩层的自然伽马射线的强度来认识岩层的一种放射性测井方法。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。
自然伽马测井的测量原理
自然伽马测井
井下仪器包括：伽马射线探测器（将接收到的伽马射线转换成电脉冲的装置）、供给该探测器所需的高压电源，以及将探测器输出的电脉冲进行放大的放大器等。
地面仪器主要包括：将来自地下的一连串电脉冲转换成连续电流的一整套电路，以及记录仪和电源等。
测量原理：当井下仪器在井内由下向上提升时，来自岩层的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，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，井下仪器沿井身移动，就连续记录出井剖面上自然伽马强度曲线，称为GR曲线，单位是脉冲/分，在仪器标准化后，曲线单位是μR/h。现在使用API单位。
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自然伽马测井原理
整形器
计数率计
积分线路输入输出特性
时间常数：
输入电压
输入电压
输出电压
计数电路
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1、理论曲线特征
1)、探测范围
岩石放射的伽马射线能到达探测器的一个以探测器中点为球心的球体，其半径约为30～45cm。
2)、总体特征
对着高放射性地层，曲线显示高读数，并在岩层中心处出现极大值。对于厚岩层，该极大值能很好地反映岩层的放射性，随着岩层厚度的变薄，极大值随之降低。
自然伽马测井曲线的特点
自然伽马测井的探测半径和岩层厚度与GR曲线的解释关系
3)、曲线的对称性
上下围岩放射性含量相同时，曲线对称于地层中点，反之，曲线不对称。
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自然伽马理论曲线
理论曲线与实际情况的差异分析
理想情况：探测器在井内是进行的点测，而且每一个点上的读数是较长时间内（＞3τ）所测脉冲数的平均值。
实际测井情况（有v和τ参数）：
◆仪器有一定的上提速度v，使得探测器在井内每一深度的停留时间有限
◆地面仪器中将脉冲数平均转化为连续电流的计数率电路的时间常数τ有一定的数值，且不可能太长－－记录电路的“延迟性”。
d0－井径
4)、当岩层厚度较厚时
当h大于3倍d0井径或者大于2倍探测半径时，地层中心处的平均值为地层的伽马射线强度值，可用曲线上最大幅度一半的地方（半幅值点）划分岩层的上下界面。
5)、当岩层变薄时
当h＜3d0时，受低放射性围岩的影响，自然伽马幅度值对厚度h减小而减小，岩层界面的位置移向曲线的顶端。
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1)、测井速度v和记录仪中电路的积分时间常数τ的影响
vτ越大，曲线幅度越小，对称性越差，极值向提升方向偏移越远，即曲线的深度位移和形态畸变随之加剧。
不同测井速度对自然伽马测井曲线的影响
2、自然伽马测井曲线的影响因素
深度位移：指根据实测自然伽马测井曲线的分层原则（如用半幅值点）定出的岩层界面深度与实际深度之间有一偏差，而且前者比后者偏浅。
实际测井要选择合适的提升速度和仪器时间常数，同时，在整理资料时，需通过与其它曲线的对比，将整个曲线下移一定深度（深度校正）。
时间常数RC对放射性测井曲线的影响
仪器移动方向
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2)、放射性涨落误差的影响
放射性涨落：在放射性源强度和测量条件不变的情况下，在相同的时间间隔内，对放射性射线的强度进行反复测量，每次记录的数值不相同，但总在平均值）附近变化
实测自然伽马测井曲线特征
锯齿状
它和测量条件无关，是微观世界的一种客观现象，并且有一定的规律。这是由于放射性元素的各个原子核的衰变彼此独立，衰变的次序是偶然原因造成的。这种现象的存在，使得自然伽马曲线不光滑，有许多起伏的变化。这些起伏是放射性涨落引起的，不是由于地层放射性元素含量变化引起的。放射性测井曲线上读数的变化，一种是地层性质引起的变化，用它可以划分地质剖面。另一种变化是放射性涨落引起的。区分这两种变化是正确解释应用的前提。放射性涨落符合统计规律，其误差可以计算。
统计涨落
泥岩
砂岩
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放射性测井曲线涨落误差
（1）测井测量的每一点计数率的涨落误差σ1
如能根据多次测量确定平均值，则每次的测量读数与平均值的误差就是σ1。采用积分线路的自然伽马测井仪，其输出结果是在输出时刻前2τ时间内的平均值，则曲线上任何一点的相对标准误差为：
曲线上任何一点的计数率和真值间的偏差为：
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