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第二节自然伽马测井原理
• 自然伽马测井仪分为地面仪器和 下井仪器两部分。下井仪的基本 组成是伽马射线探测器、放大器 和高压电源等。
• 伽马射线探测器是感知伽马射线 的，并把其转变成电脉冲的装置； 放大器把这些脉冲放大，以便电 缆传输。
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第二节自然伽马测井原理
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第一节 放射性测井的有关知识
• 2.康普顿散射 • 当γ量子的能量为中等数值时，但比核外绕行的电子的
能量大得多时，它们之间的作用就属于弹性碰撞，碰 撞前后的动量和能量都守恒，这时，γ量子的一部分能 量传给电子，使电子脱离轨道，并伴随有x射线辐射， 损失了部分能量的γ量子则偏离最初的路径，与原方向 成θ角散射出去，成为散射γ射线。 • 3.电子对的形成 • 当γ量子能量大于两个电子的静止能量，即大于 1.022Mev时，在核力作用下可以形成正、负电子对。
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第二节自然伽马测井原理
由于地层和泥浆对伽马射线的吸收，地层 中放射性元素发射的伽马射线是不能全 部到达探测器、为探测器所测出的，即 自然伽马测井主要探测的地层是靠近探 测器的有限地层。图3-5是自然伽马测井 的视几何因子分布曲线。从图中的积分 几何因子曲线可以看出，随着径向距离 增加，积分几何因子呈指数增加规律变 化。积分几何因子可用来研究自然伽马 测井探测范围；而图中对信号贡献曲线， 是随径向距离增加呈指数下降规律变化， 说明距探测器越远的媒体对测量信号的 贡献越小，可用来研究自然伽马测井的 探测范围。
• 二、γ射线和x射线的性质 • 在核衰变或核反应中，所辐射的γ射线，是放射性测
井探测的主要对象。原子核具有许多能级，最低的称 为基级，高的称为激发能级。在正常情况下，核部处 于基级，只有在衰变和核反应过程中，才可能处于激 发级。处于激发态的核一般不能停留很久，会很快跃 迁到基级，与此同时，放出γ射线。γ射线的能量等于 两个能级间的能量差。 • γ射线具有波动和微粒两重性，称为量子或光子，速 度等于光速C。
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第一节 放射性测井的有关知识
• 三、γ射线与物质的作用 • 由放射性同位素衰变放出的γ射线，能量一般在几万电子伏到
几百万电子伏之间，当它们与物质相互作用时，主要产生光 电效应、散射效应（康普顿—吴有训效应）和电子对形成。 • 1.光电效应 • 低能的γ量子与原子中的电子相互作用时，把全部能量交给了 电子，使电子脱离轨道而成自由电子（主要是低能级的K层 或L层的束缚电子），而γ量子本身由于能量耗尽而被原子所 吸收，被打出的自由电子称为光电子，它可以使邻近的原子 电离，失去电子的原子则处于激发状态，其内层电子的空位 很快地由较外层的电子所补充，从而放出x射线。
• 地面仪器有前置放大、鉴别、整形和计数 率计等鉴别器的目的是消除干扰；整形器 可以把所有的脉冲信号变成幅度一样大、 宽度一样宽的矩形波，这样每一个矩形波 带的电量就是一样的；计数率计把单个的 矩形脉冲变成连续变化的电压（或电流）， 电压（或电流）的大小反映伽马脉冲的多 少再由测井记录仪记录成电压形成伽马射 线强度随井深变化的曲线—自然伽马测井 曲线。
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第一节 放射性测井的有关知识
• γ射线与物质的作用
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第一节 放射性测井的有关知识
• 四、放射性单位 • 在国际单位制中，为“贝可勒尔”
（Becquerel），符号为Bq，贝可 • 1贝可等于每秒一次核衰变 • 原单位为居里（Gi），如果有一
放 射 源 ， 每 秒 钟 产 生 3.7×1010 次 衰变，这个源的活度为1Gi，显然， 1Gi=3.7×1010Bq
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第一节 放射性测井的有关知识
• 五、岩石的天然放射性 • 岩石中能够放射出足够强的γ射线，
并为现代测井技术所探测的放射性 核素，只有40K、238U、232Th，其中 40K衰变后变为稳定的40Ar，放射出 一 能 量 （ 1.46Mev ） 的 γ 射 线 ， 而 238U和232Th分别经过复杂的衰变过 程才变成稳定的206Pb，因此，放出 的γ射线能谱也较复杂。
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第二节自然伽马测井原理
• 在无限均匀地层中，探测范围是以探测器中点为球 心的球体，球体半径就是探测半径。设探测范围内 的地层产生总自然伽马强度的90%，则计算的探测 半径小于25 cm。实际上，它的大小和伽马射线能 量、地层和泥浆密度有关。能量降低或密度增加， 探测半径减小。再者，探测范围并不是严格的球形。 这是因为井的存在和探测器有一定体积等原因。
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第一节 放射性测井的有关知识
• 五、岩石的天然放射性 • 地壳中钾、钍、铀相对丰度2.36%，12×10-6
和3×10-6。钾是地壳中常见的元素，沉积岩 中含钾的矿物有多样，如蒸发岩中的钾盐、 钾芒硝、无水钾镁矾和钾盐镁矾等，砂岩中 的长石是除石英之外出现最多的矿物，其中 一组是含钾石，晶格中含钾的粘土矿物，如 伊利石、云母、海绿石等，在沉积石中常见。 铀和钍的矿物较稀少，由于铀的化合物溶与 水，可被搬迁和吸附在有机质上，在泥岩中 富集，钍不溶与水，常和重矿物独居石或锆 石等汇集在一起，称为残余物。
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第一节 放射性测井的有关知识 有关的基本知识
• 原子核的半衰期（T），表示放射 性衰变的几率，即为原子核衰减 一半所需的时ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ，叫做半衰期
• T=ln2/λ=0.693/λ • λ称为衰变系数 • 平均寿命τ，指放射性原子核平均
生存的时间。
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第一节 放射性测井的有关知识 有关的基本知识
8第六章自然伽马测井
第六章自然伽马测井
• 第一节 放射性测井的有关知识 • 第二节 自然伽马测井 • 第三节 中子测井
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第一节 放射性测井的有关知识 有关的基本知识
• 原子是由原子核和围绕着它的电子组成。原 子核是由质子和中子组成。由于原字是中性 的，所以原子核中的质子数等与外围的电子 数。这个数值称为元素的原子序数，用字母Z 表示，核中质子和中子总数称为元素的质量 数，用字母A表示，原子核用其元素符号和电 荷数、质量数表示，一般写成ZxA，原子核种 子数目为A-Z。