自然伽瑪測(cè)井及其影響因素的Monte Carlo模擬.pdf

1、自然伽瑪測(cè)井（Gamma Ray Logging）利用伽瑪輻射場(chǎng)，通過(guò)測(cè)量地層中天然放射性元素的自發(fā)衰變產(chǎn)生的伽瑪射線來(lái)實(shí)現(xiàn)測(cè)井目的測(cè)井技術(shù)。自然伽瑪測(cè)井主要應(yīng)用于放射性礦床、常規(guī)金屬、非金屬礦床勘探，地層對(duì)比、巖性劃分、分析古地理環(huán)境等目的,在測(cè)井曲線校深以及射孔校深中具有不可替代的作用。
　　 井中伽瑪場(chǎng)理論以及鉆孔介質(zhì)條件是實(shí)現(xiàn)自然伽瑪測(cè)井的基礎(chǔ)，測(cè)井解譯的準(zhǔn)確度取決于多種因素的影響，如放射性平衡、工作參數(shù)、氡的沉積物以及

2、放射性水、熱水、地層中元素的差異性以及井參數(shù)的影響，測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的解譯前必須進(jìn)行一系列的校正。
　　 本文在調(diào)研了大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，推導(dǎo)了井中伽瑪場(chǎng)多參數(shù)的照射量率理論公式，分析了各因素對(duì)測(cè)井曲線影響的機(jī)理，并利用MCNP5計(jì)算機(jī)數(shù)值模擬軟件重點(diǎn)對(duì)地層因素、井參數(shù)進(jìn)行了重點(diǎn)的探討。取得如下的結(jié)論：
　　 （1）.本文基于自然伽瑪測(cè)井理論第一類(lèi)公式，推導(dǎo)了地層、井液、套管、水泥環(huán)的存在對(duì)伽瑪射線照射量率影響的理論公式，首次將地

3、層、井液、套管、水泥環(huán)統(tǒng)一起來(lái)加以考慮，并分析了各自對(duì)自然伽瑪測(cè)井影響的機(jī)理。
　　 （2）.地層因素對(duì)自然伽瑪測(cè)井的影響主要體現(xiàn)在地層中所含元素的差異性以及地層厚度對(duì)進(jìn)入核測(cè)井儀探測(cè)器粒子數(shù)量以及能量的影響。對(duì)某一特定地層而言，其元素以及元素含量是一定的，影響自然伽瑪測(cè)井的主要因素為地層的厚度。對(duì)不同巖性（沉積巖、巖漿巖）不同厚度（10～55cm）的礦層進(jìn)行分析得出，巖性厚度對(duì)自然伽瑪測(cè)井的影響是巨大的，必須加以考慮。

4、　　 （3）.對(duì)于水泥環(huán)來(lái)說(shuō)，特定的鉆孔地質(zhì)條件決定了其水泥環(huán)施工方案，也即水泥環(huán)中的元素以及元素含量的確定性，此時(shí)水泥環(huán)的厚度對(duì)自然伽瑪測(cè)井的影響必須加以考慮。本文參考了API G級(jí)水泥環(huán)化學(xué)成份，建立了MCNP5模型。
　　 分析了厚度范圍0.5～2.5cm的水泥環(huán)對(duì)伽瑪測(cè)井的影響，制作出校正圖版并得出水泥環(huán)的影響程度最高可達(dá)3.5％。
　　 （4）.對(duì)于套管來(lái)說(shuō)，鉆孔條件決定套管的型號(hào)和類(lèi)型，也即套管的元素含量和

5、外徑。此時(shí)影響自然伽瑪測(cè)井的唯一因素便是套管的壁厚，本文參考了中石化勝利油田公司生產(chǎn)的“Φ95側(cè)鉆專(zhuān)用套管”參數(shù)，選擇了套管外徑95mm,壁厚1-8mm的不同套管，利用MCNP5程序加以分析并制作出校正圖版，得出該系列套管壁對(duì)自然伽瑪測(cè)井的影響最多可達(dá)16％，理論上套管厚度達(dá)到77.89mm時(shí)候達(dá)到“半厚度”。
　　 （5）.決定井液的施工方案也即鉆孔的地質(zhì)條件，某一特定的鉆孔必定其施工井液的組成以及井液各組成元素含量是確定的。

6、此時(shí)必須加以考慮的就是井液的密度，本文參考了臨澧白土坡鈣基膨潤(rùn)土為主成分的油氣田井液，設(shè)計(jì)了密度范圍1～2g/cm3的不同密度井液，研究了其對(duì)自然伽瑪測(cè)井的影響程度，并制作了糾正圖版，依據(jù)圖板得出井液密度對(duì)自然伽瑪測(cè)井的影響可達(dá)7％。
　　 （6）.本文為基礎(chǔ)理論研究，提出了一種較好的解決自然伽瑪測(cè)井地層、井參數(shù)影響的校正思路和方法。針對(duì)所參考的井介質(zhì)，制作的校正圖版可以直接應(yīng)用于鉀鹽礦床勘探、間接應(yīng)用于其他核測(cè)井技術(shù)的科研、生