专利名称：一种基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法
技术领域：
本发明涉及一种基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法。
背景技术：
地层岩石中的自然伽马射线主要是由238U放射系、232Th放射系和4°K产生的。238U系、232Th系中每个核素发射伽马射线的能量和强度各不相同，有些核素还发射多种能量的伽马射线，因而伽马射线的能量分布是复杂的。4tlK是发射单能伽马射线的核素，它发射的唯一伽马射线能量是I. 46Mev。根据U系衰变表、Th系衰变表和4tlK单能射线源提供的数据，用Matlab编程可以分别作出它们的能谱图，图I、图2和图3分别为238U系、232Th系和4°K的伽马谱线。上述三个图表示的是伽马射线强度与能量的关系，其中238U、232Th和40K的伽玛谱均指原子核发射的原初伽马射线能谱。原初伽马射线能谱均以线谱形态出现，实际上，用伽马能谱仪测得的伽马谱却是连续谱，这是由于自然伽马射线与探测器的相互作用所致。一般把由多道伽马谱仪测得而变得复杂化的连续谱称为伽马实测谱(仪器谱)。U系和Th系在放射性平衡的状态下，系内核素原子核数的比例关系是确定的，不同能量的伽马射线的百分强度也是确定的。因此，在实际伽马能谱分析中，238U和232Th放射系的这么多能量伽马射线，没有必要都予以考虑，可以分别选择某种核素的特征伽马射线或几种能量的伽马射线来表征238U和232Th,这些伽马射线称为表征核素的特征伽马射线，相应的能量称为特征伽马能量。特征伽马射线的选取不仅取决于放射性核素的原初伽马能谱，还要考虑测得的实测谱的特征。对于发射单能伽马射线的核素，特征伽马射线是唯一的。选用U系中镭的直接衰变产物214Bi发射的I. 76Mev伽马射线来表征238U ;用Th系中2tl8Tl发射的2.62 Mev伽马射线来表征232Th ;只能用4tlK唯一的1.46Mev伽马射线来表征K。采用伽马能谱的目的是为了能够在钻井现场快速地对泥页岩储层或者铀矿矿点进行识别和评价。虽然地层中存在自然伽马射线，如果分布缺乏特异性，也难以利用伽马能谱进行分析。具有伽马辐射的天然放射性核素238u、232Th和4°κ的含量以及它们之间的比例，在不同的岩石中是有差异的，甚至差别很大，这就为随钻伽马能谱仪的应用提供了必要的条件。目前铀矿识别主要是通过取心送到专业实验室进行岩心含铀量的测定，或者钻井完成后通过测井进行分析，这些都存在滞后性的缺点，而且实验室分析和测井的成本明显要高。
发明内容
本发明的目的是要用经济、有效的技术手段，解决钻井现场快速识别评价泥页岩储层和铀矿矿点的问题，为下一步的施工决策提供及时可靠的依据。
本发明为解决上述问题而提供的一种基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，泥页岩储层和铀矿矿点现场识别方法的步骤如下
I)按照一定的间距连续对钻井液中的相应深度的岩屑进行采样，或者对取得的岩心按照相应的深度进行采样；
2)将采集到的岩屑或岩心样品去除钻井液干扰，对采集的岩屑或岩心样品进行清洗并称重；
3)将经过上述处理的岩屑或岩心样品放入配套的铅罐内，利用伽马能谱对铅罐内岩屑或岩心样品进行测量；
4)根据测量结果，得出U(Ra)、Th、K计数率和活度以及总伽玛值，计算出实测岩石中U (Ra)、Th和K的含量；
5)根据计算结果绘制成U(Ra)、Th和K含量的变化曲线，利用该曲线的变化特征来识别泥页岩储层和铀矿矿点。所述的步骤4)中计算单位质量岩石样品U、Th、K含量是通过标样中的U、Th、K的含量换算得出的，其具体过程如下
a)将岩屑或岩心样品中U、Th、K实测值分别归一到单位质量中U、Th、K实测值；
b)将得出的单位质量中U、Th、K实测值分别减去岩石中U、Th、K的测量基值；
c)将由步骤b)得出的值分别比上单位质量标样中的U、Th、K测量值；
d)将得出的三个比值分别乘以单位质量标样中的U、Th、K含量即分别得到单位质量岩屑或岩心中U、Th、K的含量。所述步骤I)中的采样间距应符合设计要求(通常I米采一个样)，岩屑采样深度应根据迟到时间计算准确。所述的步骤3)中第一次测量应进行三次重复性测量，以确保仪器精度在可靠范围内。所述的步骤5)中识别泥页岩储层和铀矿矿点是通过寻找U含量的相对高值区域。本发明的有益效果是本发明在钻井现场对随钻捞取的岩屑或岩心进行伽马能谱测量分析，快速地识别、评价泥页岩储层和铀矿矿点，是一种经济、有效的方法。另外，在钻井现场进行伽马能谱测量，也避免了岩石样品受到外界环境的影响，保证了测量结果的准确性。
图I是238U放射系Y能谱 图2是232Th放射系Y能谱 图3是4tlK单能Y能谱 图4是本发明实施例中I号井伽玛能谱综合录井 图5是本发明实施例中2号井岩心伽马能谱综合录井 图6是本发明实施例中3号井第三回次岩心Ra活度与辐射剂量趋势 图7是本发明实施例中3号井岩心铀含量图。
具体实施例方式下面结合附图对本发明的具体实施方式
做进一步说明。I.按照一定的间距连续对随钻井液排出的岩屑进行采样，根据迟到时间计算岩屑所处的地层深度，建立采样岩屑与地层深度之间的对应关系；对通过钻井取心获得的岩、心进行采样，计算每块岩心对应的地层深度，建立采样岩心与地层深度之间的关系。2.将采集的岩屑或岩心样品去除钻井液干扰，将岩屑进行清洗，岩心样品用湿布拭除泥浆，然后对处理后的岩心或岩屑进行称重并记录。3.将经过上述处理的岩屑或岩心样品放入仪器铅罐内，利用伽马能谱探头对岩屑或岩心样品进行测量，测量时采用CIT-3000F伽马能谱分析仪，本仪器是国内应用在石油领域内较为先进的伽马能谱分析仪器之一，在多道谱仪、自动稳谱、活度测量模型、数据采集与处理、方法研究等技术方面位列国内领先水平；打开仪器预热30分钟，分别对给定的O模型(铅室本底)、K模型、Th模型及U(Ra)模型依次进行测量并保存谱线，同时获取谱线峰道址并输入仪器，读数获取各个模型的计数率。第一次测量时用标样测量和现场岩石样各测量三次，，重复性测量相对误差小于1%，以确保仪器达到规定要求。4.根据测量结果，得出U(Ra)、Th、K计数率和活度以及总伽玛值，计算出实测岩石中U (Ra)、Th和K的含量，以计算岩石中的铀含量为例，首先将岩石实测值归一到单位质量实测值，然后减去岩石铀测量基值，将此值比上单位质量标样中的铀测量值，再乘以单位质量标样中的铀含量即可得出单位质量岩石中铀的含量。
权利要求
1.一种基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，其特征在于该泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法的步骤如下 1)按照一定的间距连续对钻井液中的相应深度的岩屑进行采样，和或对钻井取心获得的岩心按照相应的深度进行采样； 2)将采集到的岩屑或岩心样品去除钻井液干扰，对采集的岩屑或岩心样品进行清洗并称重； 3)将经过上述处理的岩屑或岩心样品放入配套的铅罐内，利用伽马能谱探头对岩屑或岩心样品进行测量； 4)根据测量结果，得出U-Ra、Th、K计数率和活度以及总伽玛值，计算出实测岩石中U-Ra、Th和K的含量； 5)根据计算结果绘制U-Ra、Th和K含量的变化曲线，利用该曲线的变化特征来识别泥页岩储层和铀矿矿点。
2.根据权利要求I所述的基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，其特征在于所述的步骤4)中计算单位质量岩石样品U、Th、K含量是通过标样中的U、Th、K的含量换算得出的，其具体过程如下 a)将岩屑或岩心样品中U、Th、K实测值分别归一到单位质量中U、Th、K实测值； b)将得出的单位质量中U、Th、K实测值分别减去岩石中U、Th、K的测量基值； c)将由步骤b)得出的值分别比上单位质量标样中的U、Th、K测量值； d)将得出的三个比值分别乘以单位质量标样中的U、Th、K含量即分别得到了单位质量岩屑或岩心中U、Th、K的含量。
3.根据权利要求I所述的基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，其特征在于所述步骤I)中的采样间距应符合设计要求，岩屑采样深度应根据迟到时间准确计算ο
4.根据权利要求I所述的基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，其特征在于所述的步骤3)中第一次测量时应进行三次重复性测量，以确保仪器精度在可靠范围内。
5.根据权利要求I所述的基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，其特征在于所述的步骤5)中识别泥页岩储层和铀矿矿点是通过寻找U含量的相对高值区域。
全文摘要
本发明涉及一种基于伽马能谱的泥页岩储层及铀矿矿点现场识别方法，该方法通过连续地对钻井液中的相应深度的岩屑进行采样，或者对钻井取心获得的岩心按照相应的深度进行采样；将岩屑或岩心样品放入配套的铅罐内，利用伽马能谱探头对铅罐内岩屑或岩心样品进行测量；然后根据测量结果，得出U(Ra)、Th、K计数率和活度以及总伽玛值，计算出实测岩石中U(Ra)、Th和K的含量；最后根据计算结果绘制成U(Ra)、Th和K含量的变化曲线，利用该曲线的变化特征来识别泥页岩储层和铀矿矿点。本发明将随钻捞取的岩屑或岩心直接进行伽马能谱测量分析，快速地识别评价泥页岩储层和铀矿矿点，是一种经济有效的方法，在钻井现场进行伽马能谱测量，避免了岩石样品受到外界环境的影响，保证了测量结果的准确性。
文档编号G01V5/04GK102621588SQ20121008784
公开日2012年8月1日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者张广, 张晋园, 李春山, 邱田民 申请人:中国石化集团华北石油局录井公司, 中国石油化工股份有限公司