1、自然伽马测井Gamma ray log or Natural gamma ray log自然伽马测井放射性测井是以物质原子核物理性质为基础的一组测井方法，统称为核测井，包括自然伽马，自然伽马能谱、中子、密度测井等。自然伽马测井是放射性测井中的一种方法。 它既可以在裸眼井中测井，又可以在套管井中测井（它测量的伽马射线有较强的穿透能力）。 它能在任意岩层剖面，以及在井内充满高矿化度泥浆、油基泥浆甚至空气的条件下使用（由于岩石的自然放射性与剖面上岩石的导电性无关，与井内所充填的介质特性无关）。自然伽马测井已成为碎屑岩剖面、碳酸盐岩剖面和用盐水泥浆钻井地区进行测井的重要内容。自然伽马测井的核物理基础岩
2、石的放射性自然伽马射线的探测自然伽马测井原理自然伽马测井的曲线特征和影响因素自然伽马测井的地质应用 自然伽马测井学习要点8.1 自然伽马测井的核物理基础 1、核衰变及其放射性自然伽马测井（ 1）原子的结构矿物、岩石、石油和地层水都是由分子组成的，分子又由原子组成，原子的中心是原子核，离原子核较远处的核外电子，按一定的轨道绕核运动，它是一种很微小的粒子，直径约为 10-8cm。原子： 原子核 质子 (带一个单位正电荷 ) + 中子 (不带电 )核外电子 (带一个单位负电荷 )一般地，原子是中性的，所以原子核中的质子数等于核外电子层的电子数，这个数值叫做元素的原子序数，通常用 Z表示，它决定了原子
3、的化学性质和在元素周期表中的位置 。原子核质子和中子的总数叫做元素的质量数，通常用 A表示。（ 2）同位素和放射性元素我们把原子核中质子数相同而中子数不同的元素，称为同位素 。它们在元素周期表中占有同一位置，具有相同的化学性质，但有不同的原子量，因而具有不同的物理性质， 如 1H1、 1H2、 1H3是氢的同位素，铀 92U235、92U234和92U238是铀的同位素等等。在自然界中，有些同位素是稳定的，即它们的结构和能量不会发生改变。而 有些同位素则是不稳定的，能自发地改变其结构，放射出射线并变成其它元素。这种不稳定的同位素称为放射性同位素。8.1 自然伽马测井的核物理基础 1、核衰变及其
4、放射性（ 3）核衰变放射性同位素通过放射出射线而从不稳定到稳定的过渡称为核衰变。这种衰变有两种形式 :一种是从原子核中放出 粒子 (2He4)， 叫做 衰变；一种是从原子核中放出 粒子 (-1e0)， 称为 衰变。 8.1 自然伽马测井的核物理基础 1、核衰变及其放射性不稳定同位素在向稳定转化 (衰变 )的过程中，原子核中多余的能量将以高能电磁波的形式辐射出去，它就是 射线，所以 射线是放射性同位素发生衰变使原子核内部能量发生改变时的伴随产物。（ 4）核衰变规律任何放射性元素从不稳定到稳定的衰变过程，遵循着一个总的趋势，即随时间呈指数规律递减。而且这种变化与任何外界作用无关， 如温度、压力和电
5、场、磁场等都不能影响放射性衰变的速度，这一速度 唯一地取决于放射性元素本身的性质。8.1 自然伽马测井的核物理基础 1、核衰变及其放射性若以 No和 N分别表示任一放射性元素在时间 t=0和 t时的原子数，则放射性元素的衰变规律为N N0e-t 为衰变常数，不同的元素， 值可以相差很大。 越大，衰变越快。这个规律说明，随时间增长，放射性元素的原子个数减少。（ 4）核衰变规律在习惯上，常用另一常数来表示衰变快慢。这一常数是 某种放射性元素从 t 0时的 N0个原子开始，到 N0/2个原子发生了衰变所经历的时间，称为半衰期，用 T表示 :T和 一样，也是不受任何外界作用的影响，而且和时间无关的常量
6、。不同放射性元素的 T值也是不同的。自然界中，各种放射性元素的半衰期相差很大， 有的长达几十亿年，有的短到若干分之一秒。如，铀的半衰期为4.5110 9年，镭 1590年，氡为 3.825天等等。8.1 自然伽马测井的核物理基础 1、核衰变及其放射性一种放射性元素的半衰期可以精确估计，但无法估计在一个短时间内到底有多少个原子可能发生衰变。但对元素整体而言，其衰变具有统计性，即围绕某一平均值在一定范围内变化。 （ 4）核衰变规律一种放射性物质的放射性强弱，是以单位时间内发生衰变的原子核的数目来量度，称为放射性强度，用符号 J表示 。显然 ，式中 J0 物质的初始放射性强度。可见，放射性物质的放射
7、性强度也以同样的指数规律衰减。同时，它也符合统计的规律。 1、核衰变及其放射性放射性强度的单位是居里（ Ci），其定义是： 1Ci=3.7l0 10/s， 即每秒钟有 3.7l0 10次核衰变。其导出单位是毫居里和微居里：1mCi=3.7l0 7/s,1Ci=3.7l0 4/s。 1975年国际计量大会规定放射性强度的单位 为 “ 贝可勒尔 ” ，符号为 Bq。（ 5）放射性射线的性质放射性物质能放出 射线， 射线和 射线。它们各具如下性质： 射线 (2He4)： 是一种带正电荷的粒子流，带有两个单位的正电荷，相当于一个氦原子核。 射线 (-1e0)： 是一种带负电荷的高速运动的粒子流，相当于一个电子，带一个单位的负电荷。 射线： 射线是频率很高的电磁场或光子流，不带电荷 ,能量很高，一般多在几十万电子伏特以上，并有很强的穿透能力。1、核衰变及其放射性这三种射线中，电离能力： 射线的电离本领最强， 射线最弱；穿透能力： 射线最强，它在空气中的射程可达几百米，在沉积岩石中的平均穿透深度约为 30cm；而 射线在岩石中的穿透距离仅约 10-3厘米； 射线在金属中仅能穿透 0.9厘米。来自井下岩石的放射性射线中， 射线才是唯一可探测到的。
