地层元素测井研究进展.pdf

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1、2015年1月地下水Jan．，2015第37卷第1期GroundwaterV01．37NO．1地层元素测井研究进展张祯(西北大学地质学系／大陆动力学国家重点实验室，陕西西安710069)[摘要]地层元素测井是一种利用剥谱分析、聚类分析等技术对地层进行评价的测井方法。地层元素测井以元素测量为基础，从岩石成分的角度提供丰富的地质信息。通过对地层元素测井的原理及仪器的讨论，对地层元素测井的历史沿革及发展动态进行回顾，并且对地层元素测井的技术发展方向和研究趋势进行了展望。[关键词]地层元素测井；岩性识别；地层元素测井仪器[中图分类号]P6

2、31．81[文献标识码]B[文章编号]1004—1184(2015)01一Oll2—03地层元素测井(ECS)的前身是次生伽马能谱测井记录这些非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱。地层元素(GST)，它是将仪器记录的非弹性散射和俘获伽马能谱的剥测井仪器的优点是可以和多种测井仪联合测量，并且不受井谱分析结果，同实验标准谱作对比得到地层元素的组成，并眼和泥浆类型的影响。]。利用氧化物闭合模型以及聚类分析等分析技术确定地层中矿物的类型及含量，最终对地层进行评价的测井方法。目前此类方法可以提供的原始数据是硅、铝、钙、铁、镁、钆等地层元素的含量

3、，其综合解释结果可以提供地层岩性剖面。1地层元素测井的工作原理及仪器特征1．1地层元素测并的工作原理在地下钻孑L作业的环境中，中子源发射的4MeV中子进入周围的地层，在1～28内，这些快速运动的中子与周围地图1地层元素测井仪层中元素的原子核通过较强的吸引力发生相互作用，以弹性(以斯伦贝谢公司的ECS测井仪为例，据张锋，2011)和非弹性的方式进行散射，直到最终失去能量。这一过程具体分为如下两个阶段：(1)非弹性散射伽马能谱阶段：周围地2地层元素测井的历史沿革及发展层中元素的原子核由于和快中子发生相互作用而变成了激发态的复核，之后通

4、过发射一条或多条射线回到基态，在动态这个过程中发射的^y射线被称为非弹性散射射线。不同1)地层元素测井研究的早期主要以识别矿物和岩性为的原子核发生非弹性散射时具有不同的反应截面面积，放出主(尤其是识别沉积岩)，其中比较有代表性的研究者为斯伦的伽马射线能量也存在不同，在地层中与快中子发生非弹性贝谢和贝克休斯公司。散射的主要有C、O、Si、Ca及Fe等元素的原子核。(2)热中(1)以He~on为代表的斯伦贝谢道尔实验室，其主张用子俘获伽马能谱阶段：快中子经过一系列的速度放缓以及能从元素一矿物一岩性的方法来判断沉积岩的岩性。量降低，最终

5、变为热中子，并被周围地层中元素的原子核所Herron等(1983)发现元素与矿物的传递式。他用因子捕获，同时发射一条或多条射线。此时发射的射线称为分析统计的方法分析岩心数据，建立元素与矿物数据之间的热中子俘获射线。不同原子核具有不同的能级，因而各种定量关系。即元素含量与矿物丰度的矩阵关系：原子核放出的射线能量也不相同。在地层元素测井中主[E]=[C]·[M]式中：E为元素重量百分含量列矩阵，要由H、C1、Si、Ca、Fe、S、Ti、Cr及K等元素的原子核与热中子M为矿物重量百分含量列矩阵，C为系数方阵。Herron比较发生俘获作用

6、产生俘获射线⋯。了矿物含量的计算值和测量值，发现两种方法所得结果一1．2地层元素测井仪器致，从而确定了元素与矿物之间的传递公式J。地层元素测井仪器主要中子源和BGO晶体探测器组成Herron(1986)对委内瑞拉东北部的重油砂岩岩心和地球(见图1)。该仪器可以测量足够多的元素种类从而对地层化学测井数据进行了因子分析，分析表明用4种因子可以解进行岩性识别。其中中子源发出能量为4MeV的快中子与地释86％的地层矿物成份，其中高岭石和伊利石两种因子可以层中元素的原子核发生非弹性反应，同时放射出一条或多条解释与泥岩有关的大部分矿物成份，高

7、岭石因子与Al、Th、U伽马射线，经过能量的衰减，快中子减速形成热中子，热中子以及地壳内的稀有元素Dy、Eu、La和Sm有关；伊利石因子则被俘获产生俘获伽马射线。BGO晶体探测器则可以探测并与cr、Fe、K、Mg、Na和V有关。重矿物因子则与抗剥蚀的元[收稿日期]2014—08—13[作者简介]张祯(1989一)，女，陕西延安人，在读硕士研究生，主攻方向：油气成藏机理及分布规律。112第37卷第1期地下水2015年1月素Hf和Ti有关，某种程度上又与Dy、Mn和U有关。第4种参与这一步分类的三元交会图模板一般包括以下几组：因子称为

8、长石因子，它主要与元素Ba和K有关。其研究结(K2O，Fe2O3，SiO2)、(K2O，MgO，SiO2)和(Fe2O3，S，果还表明，石英与两种粘土因子成逆相关关系即石英含量与CaO)1o]。粘土矿物含量成逆相关关系J。Mg01988年，Herr