核測井是可以透視千米巖層探索深部油氣資源的眼睛，可以揭示地層深處原子核的奧秘，探尋石油、天然氣和其他礦藏。

提起核能，人們就會想到核武器，就會聯到氫彈、原子彈、貧鈾彈，產生恐懼感。其實放射性是物質的普遍特性，放眼全世界，幾乎到處都有放射性物質。巖石中普遍含有天然放射性元素鉀、釷和鈾，具有天然放射性。嚴格來說，沒有任何一種巖石是非放射性的，只是放射性的水平有高有低。研究表明，天然巖石的放射性并不會對人體造成傷害，很多天然石材如花崗石、大理石廣泛應用于日常生活中。

石油、天然氣資源是現代人類賴以生存的基礎性資源，石油工業為人類提供了食品、汽油、衣物、日常用品等。但石油、天然氣資源往往儲存在地下幾千米的空間中，人類想開發和利用這些資源，就必須具備透視地下的能力。除了人工地震以外，測井是可以給地質學家提供地下情報的關鍵技術，核測井是其中必不可少的一個環節。

地下巖石的放射性是石油核測井的指路燈，高放射性地層通常沒有產油能力，而放射性比較低的地層往往能產油。核測井可透過厚厚的鋼套管和水泥環看到后面的地層，能看清這些地層是砂巖、石灰巖、白云巖還是火山巖，能看清地層的孔隙有多大，能分辨孔隙中的流體是原油還是水。核測井測量的γ射線、中子和核磁等三類信號，攜帶著來自地層的豐富信息，就像紅、黃、藍三原色一樣能調和出色彩斑斕的多種圖像，以適應地質和工程應用需求。靠著這雙特殊的眼睛，測井分析家可以把地層深處的核現象看得一清二楚，追溯地球演化史中的原子核演化過程，進而重現幾億年前的地質景觀和生油環境。

比較常見的核測井有三種：一是自然伽馬測井。深藏于地層中的鈾、釷、鉀是天然放射性元素，都能“發光”，但它們發射的光子能量不同，就像三盞具有不同光譜的燈，各有各的能譜。探測這些元素在地層的分布，必須采用自然伽馬能譜測井。每個放射性核素都有標志能量的γ射線，通過測量這些γ射線的強度就可以確定放射性核素在地層中的含量。γ射線能譜儀捕捉不同能量的γ射線，并轉變為電脈沖，由此可確認這三種元素的含量，進而可劃分巖性，研究沉積環境，確定泥質含量并識別黏土礦物，區分生油層和儲油層，尋找鉀礦和鈾礦。二是中子測井。將中子源放入鉆井內，中子源放出的中子與井壁周圍的物質發生不同程度的作用，當快中子與氫核相碰撞時，由于兩者質量相近，快中子的大部分動能傳遞給氫核而變成了慢中子，后者易被各種物質的原子核俘獲，釋放出強度較大的γ射線。若快中子與其他物質的原子核相碰撞，損失的動能較少，能到達地層深處，經多次碰撞才會變成慢中子。這時它將被其他物質的原子核俘獲而釋放出γ射線，因γ射線要穿過較深的地層，衰減較大，到達地面時的強度較小。根據探測儀上測到的γ射線強度變化就可推斷鉆井周圍地層的含氫量，由此劃出石油層或水層分布。三是核磁測井。如果在井下儀器中用極化線圈產生與地磁場垂直的強脈沖磁場，迫使氫核的自旋軸離開地磁場的方向，當極化磁場去掉后，它們繞地磁場旋進并逐漸恢復到原有狀態。氫核的旋進在感應線圈中產生逐漸衰減的射頻信號，其幅度取決于地層中自由流體的氫核數，被稱自由流體指數。根據自由流體指數可獲得巖石的自由流體孔隙度，配合其它資料可計算滲透率。□

（作者單位：自然資源部中國地質調查局油氣資源調查中心）