zgpj-d自然伽马能谱测井讲义

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1、自然伽马能谱测井仪一、概述自然伽马能谱测井可以测量地层的钍、铀、钾含量及其放射性总强度。通过这些参数可较准确地确定地层中泥质含量、区分泥岩的粘土类型并确定其含量，藉此可以判断岩性，研究沉积环境、生油层、寻找储集层等。自然伽马能谱测井方法大大提高了正确识别碳酸岩和沙岩储集层岩相的能力，是了解地层岩性的有效手段之一。二、主要技术指标最高工作温度：155℃，2h；最高承受压力：140MPa；仪器外径：90mm；仪器长度：2.73m；仪器质量：52kg；最高测井测速：4.0m/min（推荐测速：3.0m/min）；垂直分辩率：500mm；二、主要技术指标

2、测量范围：自然伽马总强度：0500API；铀含量：0.510620106；钍含量：0.510640106；钾含量：0.1%10%；测量准确度：自然伽马总强度的相对误差为5%；钾含量的绝对误差为0.5%；铀含量的绝对误差为2.0106；钍含量的绝对误差为2.0106；探测器：碘化铯晶体（φ2.012in）。三、原理（一）伽马射线与物质的相互作用主要有三种形式：1.光电效应（Eγ<150keV占主要）2.康普顿散射（150keV1.02MeV）1.光电效应（E

3、γ<150keV占主要）γ光子与原子的束缚电子相互作用，其能量大于电子在原子中的结合能时，使它脱离原子，并具有一定动能，而γ光子被完全吸收。2.康普顿散射（150keV1.02MeV）当入射γ光子能量大于1.02MeV（2m0c2）时，γ光子与物质的相互作用，可能形成一对正负电子（电子对），而其本身则完全消失。（二）常用闪烁体晶体1.碘化钠NaI(Ti)2.碘化铯CsI(Na)3.锗酸铋

4、BGO（Bi14Ge3O12）常用闪烁体晶体性能比较碘化钠碘化铯锗酸铋等效原子序数5054?密度（g/cm3）3.674.517.13潮解性有无无（三）伽马射线探测过程伽马射线→电子→电离和激发→退激→荧光→光电倍增管→脉冲信号伽马射线能量∝脉冲信号的幅度（四）解谱方法1.剥谱法2.逆矩阵法3.最小二乘法条件：（1）混合样品中的核素都是已知的；（2）测量标准谱和混合谱，测量条件一致；（3）进行叠加时，探测系统幅度不随计数率改变；（4）混合样品中，各核素具有各自的谱形，并能选出特征峰。地层：1.钾、铀系、钍系（占99%以上）2.特征峰40K→1.4

5、6MeV214Bi（铀系）→1.76MeV208Tl（钍系）→2.62MeV满足解谱条件响应系数的定义第j中核素标准谱在第i窗口的计数率Aij=—————————————————第j中核素的含量1.剥谱法三个窗口由高向低剥（钍、铀、钾）仪器标准谱形2.逆矩阵法三个窗口式中，X是（31）浓度矩阵，A是（33）响应系数矩阵，，N是（31）计数率矩阵。3.最小二乘法五个窗口：w1：0.15~0.5MeV；w2：0.5~1.1MeV；w3：1.1~1.6MeV；w4：1.6~2.0MeV；w5：2.0~3.0MeV；式中N是仪器的测量值，A是响应系

6、数，X为待测铀、钍、钾含量。五个方程，三个未知量，此超定方程组可用加权最小二乘法求解式中，X是（31）浓度矩阵，A是（53）响应系数矩阵，AT是A的转置矩阵，N是（51）计数率矩阵，Y是（55）权矩阵，权因子由各能窗的计数率确定（五）电路原理1.仪器方框图2.低压电源3.高压电源4.探测器5前置放大器6.DTB接口电路7.NHL（能窗）电路8.PHA（脉冲幅度分析）电路9.CPU电路1.仪器方框图见附图72.低压电源电路见图8。通过缆芯1、4输入的AC220V的交流电,经变压器T101降压，一组经V101整流，N101、N102稳压，输

7、出12V；另一组经V102整流，N103稳压，输出+5V供其它电路使用，二极管V103、V104、V105对集成三端稳压器起保护作用。输出的12V、+5V电源供仪器其他电路使用。3.高压电源电路见图8。N201为高压模块，它是高压电源的核心器件，将+12V电源转换成负高压，供光电倍增管使用；输出的负高压随控制电压（CHV）改变而改变。系统通过DTB接口板改变控制电压（CHV）来控制高压模块的输出高压。R201、C201将+12V电源退藕滤波后供高压模块使用；C203对控制电压滤波，防止高频干扰信号对输出高压的影响。4.探测器电路见图8。电阻

8、R301—R314组成分压器，为光电倍增管阴极及各打拿极提供适当的工作电压。R315为负载电阻，将电流信号转换为电压信号。5前置放大器电