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[摘 要]在地层评价中，自然伽马能谱曲线有着独特的价值，在识别储集层、计算泥质含量、沉积环境及粘土矿物类型识别等方面发挥着重要作用。对于变质岩岩性分析，利用自然伽马能谱曲线制作的交会图是简单而有效的方法。
[关键词]自然伽马能谱；沉积环境；粘土矿物类型；交会图
中图分类号：S693 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0193-01
0 前言
自然伽马能谱测井是放射性测井中一种最基本的测井方法，与自然伽马不同之处是它采用能谱分析的方法，可定量测量地层中铀、钍、钾的含量，并给出地层总的伽马放射性强度。所以自然伽马能谱测井可以解决更多的地质问题[1]。
1 自然伽马能谱测井原理
自然伽马能谱测井是根据铀、钍、钾放射性核素在衰变时放出的Υ射线的能谱特征不同从而确定铀、钍、钾在地层中的含量。自然伽马能谱测井与自然伽马测井都是测量地层的自然伽马。不同之处是将入射的伽马射线的能量以幅度大小输出到多道脉冲幅度分析器，所测是地层伽马能谱，地面仪器将接受的伽马能谱进行解谱，得到地层中铀、钍钾的含量，仪器最终输出伽马射线的总强度和地层中铀、钍、钾的含量。
2 自然伽马能谱测井的应用
自然伽马能谱测井可以研究地层特性，包括准确计算泥质含量、识别高放射性储层、识别钾盐、识别粘土类型、沉积环境分析以及变质岩岩性识别等。下面主要介绍自然伽马能谱测井资料在测井解释中的应用。
2.1 计算泥质含量
在自然伽马能谱测井资料中，地层的泥质含量与钍或钾的含量有较好的线性关系，而与地层的铀含量关系较复杂。因此，可以同时利用钍、钾及无铀伽马曲线或根据地质情况选其中一条曲线，计算地层泥质含量。
2.2 识别高放射性储集层
利用自然伽马能谱测井可以有效的识别和划分具有高自然伽马放射性的储集层。在人们传统的概念，储集层是低放射性、泥质含量较少、比较纯的岩石，因而忽视了高放射性储集层的生产价值。在纯砂岩和碳酸盐岩的放射性元素含量都较低，但对于某些渗透性砂岩和碳酸盐岩地层，由于水中含有易溶的铀元素，并随水运移，在某些适宜条件下沉淀，形成具有高放射性渗透层，即高伽马储层，此时可用自然伽马能谱测井进行储层划分。高自然伽马的地层一方面可以作为标志层与邻井进行对比，另一方面又可以帮助识别流体性质。另外，硬地层中高铀会指示具有渗流能力的储集层。
如图1，2967～2969m，3816～3819m，电阻率、孔隙度资料显示为储层，但呈现高自然伽马特征，从自然伽马能谱资料可见，总自然伽马含量增高主要是由铀含量显著增高引起的，该层为高放射性储集层。
2.3 粘土矿物类型识别
一般来讲，在绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而铀的含量相对较低，因此，根據Th/K，可大致确定粘土类型。
Th/K比值在28以上为重钍矿，在12～28之间为高岭石，在3.5～12之间为蒙脱石，在2～3.5之间为伊利石，在1.5～2之间为云母，在0.8～1.5之间为海绿石，在0.5～0.8之间为长石，小于0.5为钾蒸发岩。
×井××组Th测量值主要在7～20ppm，K测量值主要在2.4～4.0%之间，Th/K比值在2～5之间，粘土类型为伊利石和蒙脱石为主的混合粘土层，见图2。
2.4 沉积环境分析
由钾、铀、钍的性质可知，高能环境钍含量比低能环境高，铀和钾含量在低能环境比高能环境高。另外，铀含量与氧化还原条件有关，还原环境有机质含量高，铀含量高；钾含量与粘土关系密切。
Th/U值可判断沉积环境的氧化还原条件，据经验统计：Th/U值大于7时，属风化完全、有氧化和淋滤作用的陆相沉积；Th/U值2～7，岩性为灰色和绿色泥岩夹砂岩，属还原环境沉积；小于2时，属强还原环境。
×井××组Th/K比值主要在2～6.3之间，Th/U比值在2～7之间，沉积环境主要属低能还原沉积，见图3。
2.5 变质岩岩性分析
利用自然伽马能谱测井曲线制作的测井数据交会图是识别含油气盆地内变质岩岩性的简单而有效的方法。它是把两种测井数据在平面图上交会，根据交会点的坐标定出所求参数的数值和范围的一种方法。在交会图上能直观的看出各种岩性的分界和分布的区域，能比较直观的识别变质岩。
通过对变质岩物理特性进行分析，发现作为变质岩分类指标的二氧化硅（SiO2）含量与钾（K）含量有很强的相关性，SiO2含量高则钾含量高，钍含量从酸性岩石向超基性岩石减少，而自然伽马测井测量的是地层中放射性元素的总含量，一般从基性到酸性变质岩逐渐升高，另一个指示岩性的光电吸收截面指数，一般从基性到酸性变质岩逐渐降低。自然伽马、光电吸收截面指数、钍三条测井曲线的交会图可以区分之。
×井发育的变质岩为玄武质安山岩、火山角砾岩、花岗岩。研究发现：利用GR-Th，Pe-Th交会图可以有效的识别变质岩岩性（图4、图5），GR-Th交会图版可以分成四个区：基性岩性区、中性岩性区、中性向酸性过渡岩性区、酸性岩性区。×井中玄武质安山岩落在基性岩为主以及部分中性区域，显示低GR、低Th特征。火山角砾岩和花岗岩落在酸性岩性区，显示高GR、高Th特征。Pe-Th交会图中玄武质安山岩显示高Pe值，火山角砾岩和花岗岩显示低Pe值。即×井中玄武质安山岩显示低GR、低Th、高Pe特征；火山角砾岩和花岗岩显示高GR、高Th、低Pe特征。
3 结论
自然伽马能谱测井是放射性测井中一种最基本的测井方法，它可以定量测定地层中铀、钍、钾的含量，并给出地层总的伽马放射性强度。随着勘探和开发难度的加大，自然伽马能谱测井将发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 丁次乾.矿场地球物理[M].中国石油大学出版社.2008年.
[关键词]自然伽马能谱；沉积环境；粘土矿物类型；交会图
中图分类号：S693 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）14-0193-01
0 前言
自然伽马能谱测井是放射性测井中一种最基本的测井方法，与自然伽马不同之处是它采用能谱分析的方法，可定量测量地层中铀、钍、钾的含量，并给出地层总的伽马放射性强度。所以自然伽马能谱测井可以解决更多的地质问题[1]。
1 自然伽马能谱测井原理
自然伽马能谱测井是根据铀、钍、钾放射性核素在衰变时放出的Υ射线的能谱特征不同从而确定铀、钍、钾在地层中的含量。自然伽马能谱测井与自然伽马测井都是测量地层的自然伽马。不同之处是将入射的伽马射线的能量以幅度大小输出到多道脉冲幅度分析器，所测是地层伽马能谱，地面仪器将接受的伽马能谱进行解谱，得到地层中铀、钍钾的含量，仪器最终输出伽马射线的总强度和地层中铀、钍、钾的含量。
2 自然伽马能谱测井的应用
自然伽马能谱测井可以研究地层特性，包括准确计算泥质含量、识别高放射性储层、识别钾盐、识别粘土类型、沉积环境分析以及变质岩岩性识别等。下面主要介绍自然伽马能谱测井资料在测井解释中的应用。
2.1 计算泥质含量
在自然伽马能谱测井资料中，地层的泥质含量与钍或钾的含量有较好的线性关系，而与地层的铀含量关系较复杂。因此，可以同时利用钍、钾及无铀伽马曲线或根据地质情况选其中一条曲线，计算地层泥质含量。
2.2 识别高放射性储集层
利用自然伽马能谱测井可以有效的识别和划分具有高自然伽马放射性的储集层。在人们传统的概念，储集层是低放射性、泥质含量较少、比较纯的岩石，因而忽视了高放射性储集层的生产价值。在纯砂岩和碳酸盐岩的放射性元素含量都较低，但对于某些渗透性砂岩和碳酸盐岩地层，由于水中含有易溶的铀元素，并随水运移，在某些适宜条件下沉淀，形成具有高放射性渗透层，即高伽马储层，此时可用自然伽马能谱测井进行储层划分。高自然伽马的地层一方面可以作为标志层与邻井进行对比，另一方面又可以帮助识别流体性质。另外，硬地层中高铀会指示具有渗流能力的储集层。
如图1，2967～2969m，3816～3819m，电阻率、孔隙度资料显示为储层，但呈现高自然伽马特征，从自然伽马能谱资料可见，总自然伽马含量增高主要是由铀含量显著增高引起的，该层为高放射性储集层。
2.3 粘土矿物类型识别
一般来讲，在绝大多数粘土矿物中，钾和钍的含量高，而铀的含量相对较低，因此，根據Th/K，可大致确定粘土类型。
Th/K比值在28以上为重钍矿，在12～28之间为高岭石，在3.5～12之间为蒙脱石，在2～3.5之间为伊利石，在1.5～2之间为云母，在0.8～1.5之间为海绿石，在0.5～0.8之间为长石，小于0.5为钾蒸发岩。
×井××组Th测量值主要在7～20ppm，K测量值主要在2.4～4.0%之间，Th/K比值在2～5之间，粘土类型为伊利石和蒙脱石为主的混合粘土层，见图2。
2.4 沉积环境分析
由钾、铀、钍的性质可知，高能环境钍含量比低能环境高，铀和钾含量在低能环境比高能环境高。另外，铀含量与氧化还原条件有关，还原环境有机质含量高，铀含量高；钾含量与粘土关系密切。
Th/U值可判断沉积环境的氧化还原条件，据经验统计：Th/U值大于7时，属风化完全、有氧化和淋滤作用的陆相沉积；Th/U值2～7，岩性为灰色和绿色泥岩夹砂岩，属还原环境沉积；小于2时，属强还原环境。
×井××组Th/K比值主要在2～6.3之间，Th/U比值在2～7之间，沉积环境主要属低能还原沉积，见图3。
2.5 变质岩岩性分析
利用自然伽马能谱测井曲线制作的测井数据交会图是识别含油气盆地内变质岩岩性的简单而有效的方法。它是把两种测井数据在平面图上交会，根据交会点的坐标定出所求参数的数值和范围的一种方法。在交会图上能直观的看出各种岩性的分界和分布的区域，能比较直观的识别变质岩。
通过对变质岩物理特性进行分析，发现作为变质岩分类指标的二氧化硅（SiO2）含量与钾（K）含量有很强的相关性，SiO2含量高则钾含量高，钍含量从酸性岩石向超基性岩石减少，而自然伽马测井测量的是地层中放射性元素的总含量，一般从基性到酸性变质岩逐渐升高，另一个指示岩性的光电吸收截面指数，一般从基性到酸性变质岩逐渐降低。自然伽马、光电吸收截面指数、钍三条测井曲线的交会图可以区分之。
×井发育的变质岩为玄武质安山岩、火山角砾岩、花岗岩。研究发现：利用GR-Th，Pe-Th交会图可以有效的识别变质岩岩性（图4、图5），GR-Th交会图版可以分成四个区：基性岩性区、中性岩性区、中性向酸性过渡岩性区、酸性岩性区。×井中玄武质安山岩落在基性岩为主以及部分中性区域，显示低GR、低Th特征。火山角砾岩和花岗岩落在酸性岩性区，显示高GR、高Th特征。Pe-Th交会图中玄武质安山岩显示高Pe值，火山角砾岩和花岗岩显示低Pe值。即×井中玄武质安山岩显示低GR、低Th、高Pe特征；火山角砾岩和花岗岩显示高GR、高Th、低Pe特征。
3 结论
自然伽马能谱测井是放射性测井中一种最基本的测井方法，它可以定量测定地层中铀、钍、钾的含量，并给出地层总的伽马放射性强度。随着勘探和开发难度的加大，自然伽马能谱测井将发挥越来越重要的作用。
参考文献
[1] 丁次乾.矿场地球物理[M].中国石油大学出版社.2008年.