1、第五章 放射性测井引入：放射性测井是近代物理的成果在测井工作中的应用。放射性测井方法较之其它测井方法的优点是适用的范围广，它可以在套管井中进行测量，可以在空井和油基泥浆井中进行测量。一、核衰变及其放射性1） 原子的结构 ：原子核（质子 +中子） +核外电子2）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（同类核素的原子核中质子数和中子数都相同）。同位素 ：原子核中质子数相同而中子数不同，但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 ：原子核能自发地释放 、 、 的性质放射性核素 ： 不稳定的核素（ 其结构和能量都会发生改变， 衰变成其他核素，并放出射线
2、）。放射性同位素 ：不稳定的同位素。3） 核衰变核衰变：原子核自发地释放出一种带电粒子，并蜕变成另外某种原子核，同时放出伽马射线。核衰变常数 ：决定于该放射性核素本身的性质，其值越大衰变越快。一种元素经过放射变成另一种元素的过程称为衰变或蜕变。例如 88Ra226 86Rn212+(粒子 ) 衰变镭 氡 (也是种放射性元素 )(注：原子核的表示方法 ZXA X元素符号， Z为质子数， A为质量数 A=N+Z) 4) 放射性强（活）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 1居里 =3.71010/s (Bq贝可勒尔）5） 放射性射线的性质 2He4流，极易被吸收，电离本领强，在物
3、质中穿透距离很小。 高速运动的电子流，在物质中穿透距离较短。 频率很高的电磁波或光子流，不带电，能量高，穿透力强。6)衰变规律对含有一大堆原子的放射性物质来说，其中某一个原子何时放射衰变完全是偶然的，无法预计的，但是对许多原子的整体来说，某一时刻平均有多少原子发生衰变是符合统计规律的。这一规律是：某一时刻的衰变率 dN/dt (单位时间衰变的原子核数 ) 二者成正比当时存在的原子核数 N即 dN/dt= N 为衰变系数 (比例系数 )，负号表示原子核数随时间的增长而减小。积分得到： N=Noe-tNo为最先参入衰变的原子核数 (t=0时， N=No)N为衰变之中 t时刻存在的原子核数7)半衰期
4、以最先参与衰变的原子核数 No为基数，衰变成 No/2时作用的时间 T。即当 N=No/2时所需的时间No/2=Noe-T 得到 T ln2/=0.693/各种物质的衰变系数不同，所以半衰期不同，地质上可利用半衰期很长的元素来确定地层的地质年代。如：元素名称 半衰期92U238 铀 4.5109年K40 钾 1.25109年Co60 钴 5.27年Cs137 铯 30年二、天然放射性的衰变性质1、天然放射性的来历1） 成系的(重元素 :原子序数 81) 铀系 92U238 82Pb206 (铅 ) 钍系 90Th237 82Pb208 (铅 ) 锕系 92Ac235 82Pb206 (铅 )
5、i)此三系通过 、 衰变，最后达到稳定的铅的同位素 82Pb206 (铅 ) ii)在 ， 衰变的过程中，放出 、 粒子，伴随放出 射线。2） 不成系的(中等元素 :原子序数 30Z81)主要是钾 19K39 19K40 19K41 19K40 是不稳定的元素 ,它随时都会可能放出 射线2、天然放射性的衰变性质1)天然放射性衰变分为 ： 衰变 、 衰变和 衰变 。衰变：放出 射线的衰变。通式为： ZXA Z-2YA-4+(二个正电荷 )例如： 衰变 92U238 90Th234+衰变：放出 射线的衰变。通式为： ZXA Z+1YA+(一个负正电荷 )例如： 衰变 90Th234 91Pa234
6、+ 衰变：放出 射线的衰变。 射线通常是在 、 衰变的过程中，伴随放出 射线。2)、 和 射线比较射 线 种 类 射 线 射 线 射 线产 生原因 衰 变 放出 衰 变 放出 、 衰 变 伴随放出实 物 氦 2He4原子核流 高速运 动 的 电 子流频 率很高的 电 磁波波 长 3*10-11 10-9cm波速近似于光速带电 性 2He4带 有二个 质 子 每个 粒子 带 有 不 带电能量 二个正 电 荷4 10MeV 一个 负电 荷1 MeV 0.05 5MeV穿透能力 空气中 2.6-11.5cm岩石中 10 3 cm 空气中 几十 cm岩石中 几 cm 空气中 几百 cm岩石中 几十 c
7、m测 井能否利用 不能 不能 能三、天然放射性1、火成岩的放射性几点规律： 1) 火成岩所含放射性零散而不均匀2) 酸性 中性 基性 超基性SiO2的含量 大 小颜色 浅 深放射性元素含量 大 小3)火成岩放射性元素主要是：铀 (U) 镭 (Ra) 钍 (Th) 钾 (K) 2、沉积岩的放射性几点规律：1)沉积岩本身不含有放射性元素，其放射性元素来自火成岩。我们知道机械和化学力的综合侵蚀作用以及搬运产生了沉积岩，由于搬运和沉积的环境不同，使各种沉积岩的放射性元素的含量产生了差异 。 2)沉积岩的放射性强度取决于泥质含量 (粘土含量 ) 原因：a.粘土颗粒细，具有较大的比面 (在沉积的过程中具有
8、吸附放射性元素的能力大 ) 比面的含义是每颗粒的表面积之和 。b.粘土颗粒细，沉积的时间长 (有充分的时间与放射性元素接触 )。c.粘土沉积物中含有钾 K矿物（如水云母，正长石等 )。3)沉积物的颜色由浅 深 ,其放射性强度由小 大。4)随钾含量的增大，放射性强度增大。5)孔隙度 和 渗透率 减小，放射性强度增大。3、变质岩的放射性正变质岩：由火成岩变质而来副变质岩：由沉积岩变质而来变质岩的放射性取决于变质岩的源岩例如某井：正片麻岩 副片麻岩 角闪岩 榴辉岩 蛇纹岩自然 r 大 小（黑云斜长片麻岩、角闪片麻岩）（二云二长片麻岩、花岗质片麻岩）四、自然伽马测井原理 1) 射线探测器探测到地层的 射线，并将 射线变换成电脉冲信号(每一道 射线变换成一个电脉冲信号 )。2)此脉冲信号送入井下的放大器进行放大。3)井下放大器放大的脉冲信号送入地面的放大器进行放大（其原因时脉冲信号通过电缆之后会有些衰减 )。4)由于脉冲信号中混合一些干扰信号，需经过鉴别器进行鉴别，排除干扰。5)将一些畸变的脉冲信号送入整形器进行整形。6)规一后的波形送入计数率计电路，此电路把脉冲信号变换成与单位时间内脉冲数成正比的电位差，记录仪将该电位差连续地记录下来，最后得到自然伽马测井曲线。
