專利名稱：一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法
技術領域：
本發明涉及一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法。
背景技術：
地層巖石中的自然伽馬射線主要是由238U放射系、232Th放射系和4°K產生的。238U系、232Th系中每個核素發射伽馬射線的能量和強度各不相同，有些核素還發射多種能量的伽馬射線，因而伽馬射線的能量分布是復雜的。4tlK是發射單能伽馬射線的核素，它發射的唯一伽馬射線能量是I. 46Mev。根據U系衰變表、Th系衰變表和4tlK單能射線源提供的數據，用Matlab編程可以分別作出它們的能譜圖，圖I、圖2和圖3分別為238U系、232Th系和4°K的伽馬譜線。上述三個圖表示的是伽馬射線強度與能量的關系，其中238U、232Th和40K的伽瑪譜均指原子核發射的原初伽馬射線能譜。原初伽馬射線能譜均以線譜形態出現，實際上，用伽馬能譜儀測得的伽馬譜卻是連續譜，這是由于自然伽馬射線與探測器的相互作用所致。一般把由多道伽馬譜儀測得而變得復雜化的連續譜稱為伽馬實測譜(儀器譜)。U系和Th系在放射性平衡的狀態下，系內核素原子核數的比例關系是確定的，不同能量的伽馬射線的百分強度也是確定的。因此，在實際伽馬能譜分析中，238U和232Th放射系的這么多能量伽馬射線，沒有必要都予以考慮，可以分別選擇某種核素的特征伽馬射線或幾種能量的伽馬射線來表征238U和232Th,這些伽馬射線稱為表征核素的特征伽馬射線，相應的能量稱為特征伽馬能量。特征伽馬射線的選取不僅取決于放射性核素的原初伽馬能譜，還要考慮測得的實測譜的特征。對于發射單能伽馬射線的核素，特征伽馬射線是唯一的。選用U系中鐳的直接衰變產物214Bi發射的I. 76Mev伽馬射線來表征238U ;用Th系中2tl8Tl發射的2.62 Mev伽馬射線來表征232Th ;只能用4tlK唯一的1.46Mev伽馬射線來表征K。采用伽馬能譜的目的是為了能夠在鉆井現場快速地對泥頁巖儲層或者鈾礦礦點進行識別和評價。雖然地層中存在自然伽馬射線，如果分布缺乏特異性，也難以利用伽馬能譜進行分析。具有伽馬輻射的天然放射性核素238u、232Th和4°κ的含量以及它們之間的比例，在不同的巖石中是有差異的，甚至差別很大，這就為隨鉆伽馬能譜儀的應用提供了必要的條件。目前鈾礦識別主要是通過取心送到專業實驗室進行巖心含鈾量的測定，或者鉆井完成后通過測井進行分析，這些都存在滯后性的缺點，而且實驗室分析和測井的成本明顯要高。
發明內容
本發明的目的是要用經濟、有效的技術手段，解決鉆井現場快速識別評價泥頁巖儲層和鈾礦礦點的問題，為下一步的施工決策提供及時可靠的依據。
本發明為解決上述問題而提供的一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，泥頁巖儲層和鈾礦礦點現場識別方法的步驟如下
I)按照一定的間距連續對鉆井液中的相應深度的巖屑進行采樣，或者對取得的巖心按照相應的深度進行采樣；
2)將采集到的巖屑或巖心樣品去除鉆井液干擾，對采集的巖屑或巖心樣品進行清洗并稱重；
3)將經過上述處理的巖屑或巖心樣品放入配套的鉛罐內，利用伽馬能譜對鉛罐內巖屑或巖心樣品進行測量；
4)根據測量結果，得出U(Ra)、Th、K計數率和活度以及總伽瑪值，計算出實測巖石中U (Ra)、Th和K的含量；
5)根據計算結果繪制成U(Ra)、Th和K含量的變化曲線，利用該曲線的變化特征來識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點。所述的步驟4)中計算單位質量巖石樣品U、Th、K含量是通過標樣中的U、Th、K的含量換算得出的，其具體過程如下
a)將巖屑或巖心樣品中U、Th、K實測值分別歸一到單位質量中U、Th、K實測值；
b)將得出的單位質量中U、Th、K實測值分別減去巖石中U、Th、K的測量基值；
c)將由步驟b)得出的值分別比上單位質量標樣中的U、Th、K測量值；
d)將得出的三個比值分別乘以單位質量標樣中的U、Th、K含量即分別得到單位質量巖屑或巖心中U、Th、K的含量。所述步驟I)中的采樣間距應符合設計要求(通常I米采一個樣)，巖屑采樣深度應根據遲到時間計算準確。所述的步驟3)中第一次測量應進行三次重復性測量，以確保儀器精度在可靠范圍內。所述的步驟5)中識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點是通過尋找U含量的相對高值區域。本發明的有益效果是本發明在鉆井現場對隨鉆撈取的巖屑或巖心進行伽馬能譜測量分析，快速地識別、評價泥頁巖儲層和鈾礦礦點，是一種經濟、有效的方法。另外，在鉆井現場進行伽馬能譜測量，也避免了巖石樣品受到外界環境的影響，保證了測量結果的準確性。
圖I是238U放射系Y能譜 圖2是232Th放射系Y能譜 圖3是4tlK單能Y能譜 圖4是本發明實施例中I號井伽瑪能譜綜合錄井 圖5是本發明實施例中2號井巖心伽馬能譜綜合錄井 圖6是本發明實施例中3號井第三回次巖心Ra活度與輻射劑量趨勢 圖7是本發明實施例中3號井巖心鈾含量圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
做進一步說明。I.按照一定的間距連續對隨鉆井液排出的巖屑進行采樣，根據遲到時間計算巖屑所處的地層深度，建立采樣巖屑與地層深度之間的對應關系；對通過鉆井取心獲得的巖、心進行采樣，計算每塊巖心對應的地層深度，建立采樣巖心與地層深度之間的關系。2.將采集的巖屑或巖心樣品去除鉆井液干擾，將巖屑進行清洗，巖心樣品用濕布拭除泥漿，然后對處理后的巖心或巖屑進行稱重并記錄。3.將經過上述處理的巖屑或巖心樣品放入儀器鉛罐內，利用伽馬能譜探頭對巖屑或巖心樣品進行測量，測量時采用CIT-3000F伽馬能譜分析儀，本儀器是國內應用在石油領域內較為先進的伽馬能譜分析儀器之一，在多道譜儀、自動穩譜、活度測量模型、數據采集與處理、方法研究等技術方面位列國內領先水平；打開儀器預熱30分鐘，分別對給定的O模型(鉛室本底)、K模型、Th模型及U(Ra)模型依次進行測量并保存譜線，同時獲取譜線峰道址并輸入儀器，讀數獲取各個模型的計數率。第一次測量時用標樣測量和現場巖石樣各測量三次，，重復性測量相對誤差小于1%，以確保儀器達到規定要求。4.根據測量結果，得出U(Ra)、Th、K計數率和活度以及總伽瑪值，計算出實測巖石中U (Ra)、Th和K的含量，以計算巖石中的鈾含量為例，首先將巖石實測值歸一到單位質量實測值，然后減去巖石鈾測量基值，將此值比上單位質量標樣中的鈾測量值，再乘以單位質量標樣中的鈾含量即可得出單位質量巖石中鈾的含量。
權利要求
1.一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，其特征在于該泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法的步驟如下 1)按照一定的間距連續對鉆井液中的相應深度的巖屑進行采樣，和或對鉆井取心獲得的巖心按照相應的深度進行采樣； 2)將采集到的巖屑或巖心樣品去除鉆井液干擾，對采集的巖屑或巖心樣品進行清洗并稱重； 3)將經過上述處理的巖屑或巖心樣品放入配套的鉛罐內，利用伽馬能譜探頭對巖屑或巖心樣品進行測量； 4)根據測量結果，得出U-Ra、Th、K計數率和活度以及總伽瑪值，計算出實測巖石中U-Ra、Th和K的含量； 5)根據計算結果繪制U-Ra、Th和K含量的變化曲線，利用該曲線的變化特征來識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點。
2.根據權利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，其特征在于所述的步驟4)中計算單位質量巖石樣品U、Th、K含量是通過標樣中的U、Th、K的含量換算得出的，其具體過程如下 a)將巖屑或巖心樣品中U、Th、K實測值分別歸一到單位質量中U、Th、K實測值； b)將得出的單位質量中U、Th、K實測值分別減去巖石中U、Th、K的測量基值； c)將由步驟b)得出的值分別比上單位質量標樣中的U、Th、K測量值； d)將得出的三個比值分別乘以單位質量標樣中的U、Th、K含量即分別得到了單位質量巖屑或巖心中U、Th、K的含量。
3.根據權利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，其特征在于所述步驟I)中的采樣間距應符合設計要求，巖屑采樣深度應根據遲到時間準確計算ο
4.根據權利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，其特征在于所述的步驟3)中第一次測量時應進行三次重復性測量，以確保儀器精度在可靠范圍內。
5.根據權利要求I所述的基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，其特征在于所述的步驟5)中識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點是通過尋找U含量的相對高值區域。
全文摘要
本發明涉及一種基于伽馬能譜的泥頁巖儲層及鈾礦礦點現場識別方法，該方法通過連續地對鉆井液中的相應深度的巖屑進行采樣，或者對鉆井取心獲得的巖心按照相應的深度進行采樣；將巖屑或巖心樣品放入配套的鉛罐內，利用伽馬能譜探頭對鉛罐內巖屑或巖心樣品進行測量；然后根據測量結果，得出U(Ra)、Th、K計數率和活度以及總伽瑪值，計算出實測巖石中U(Ra)、Th和K的含量；最后根據計算結果繪制成U(Ra)、Th和K含量的變化曲線，利用該曲線的變化特征來識別泥頁巖儲層和鈾礦礦點。本發明將隨鉆撈取的巖屑或巖心直接進行伽馬能譜測量分析，快速地識別評價泥頁巖儲層和鈾礦礦點，是一種經濟有效的方法，在鉆井現場進行伽馬能譜測量，避免了巖石樣品受到外界環境的影響，保證了測量結果的準確性。
文檔編號G01V5/04GK102621588SQ20121008784
公開日2012年8月1日 申請日期2012年3月29日 優先權日2012年3月29日
發明者張廣, 張晉園, 李春山, 邱田民 申請人:中國石化集團華北石油局錄井公司, 中國石油化工股份有限公司