1、第八章 密度測井,第八章 密度測井 （Formation density log）,用伽馬射線源向地層發(fā)射伽馬射線,用伽馬射線探測器測量伽馬光子與地層的康譜頓效應產(chǎn)生的散射伽馬射線的強度，得到地層的體積密度,密度測井,主要用于識別巖性、計算孔隙度、計算巖石的彈性及機械參數(shù),1密度和巖性密度測井地質物理基礎,一、巖石的體積密度b 每立方厘米體積巖石的質量叫巖石的體積密度，單位是g/cm3。 孔隙中飽含流體的純巖石的體積密度與孔隙度的關系：,ma礦物骨架密度。 石英2.654，方解石2.710，白云巖2.870。,中等能量的射線和物質發(fā)生康普頓散射，散射結果使射線的強度減小，用康普頓散射吸收系數(shù)來

2、表示。,大多數(shù)沉積巖的核素，Z/A的比值接近0.5。 入射的射線的能量在一定范圍內(nèi)是常數(shù)，康普頓散射吸收系數(shù)的大小，只與巖石的體積密度有關。,二、康普頓散射吸收系數(shù),1、巖石的光電吸收截面指數(shù)Pe Pe是描述發(fā)生光電效應時物質對光子吸收能力的一個參數(shù)，它是光子與巖石中一個電子發(fā)生的平均光電吸收截面，和原子序數(shù)的關系,三、巖石的光電吸收截面,Pe對巖性敏感，可用來區(qū)分巖性。,2、體積光電吸收截面U 體積光電吸收截面是每立方厘米物質的光電吸收截面，以U表示。 U和Pe一樣對巖性敏感，可用來區(qū)分巖性。,如孔隙度為的純砂巖的體積光電吸收截面為,Vi相對體積,U和Pe的關系,中等能量的單色射線通過物質時

3、，由于和物質發(fā)生光電效應和康普頓效應，部分光子會在發(fā)生光電效應中被吸收，射線的強度要逐漸減小 而在發(fā)生康普頓效應中，則會使光子的能量逐漸下降，因為每個光子的康普頓散射次數(shù)不同，因而形成每種能量的光子的強度不同的能譜分布。,四、伽馬射線通過物質時的能譜,能量為0.661Mev的中能射線打入密度相同而原子序數(shù)不同的三種地層介質的能譜曲線。 低能區(qū)即光電效應區(qū)，隨著原子序數(shù)Z的增加計數(shù)率下降。 原子序數(shù)相同而密度不同，在高能區(qū)計數(shù)率將隨著密度的增加而下降。,2密度測井,密度測井儀包括一個伽馬源，兩個接受射線的探測器，即長、短源距的探測器。它們安裝在滑板上，測井時被推靠到井壁上。下井儀上方裝有輔助電子

4、線路。 通常用CS137作伽馬源，它發(fā)射中等能量的射線，用它只能產(chǎn)生康普頓散射和光電效應。由于地層密度不同，則對光子的散射和吸收能力不同，探測器接受到的光子的計數(shù)率不同。,一、密度測井的基本原理,通過距離為L的光子的計數(shù)率為,若只存在康普頓散射，則=，有,沉積巖的Z/A0.5,兩邊取對數(shù),可見，探測器記錄的計數(shù)率N在半對數(shù)坐標系上與b和L 成線性關系。 圖8-4 源距選定后，對儀器刻度找到b和N的關系，則記錄散射光子的計數(shù)率N就可以測得地層的密度。 當井壁上有泥餅存在時，因泥餅和地層密度不同，泥餅對測量值有一定影響。 圖8-5：當bmc時，若hmc增大，在b相同的地層中， 光子的計數(shù)率增大。,

5、為了補償泥餅的影響，采用兩個探測器，得到兩個計數(shù)率NLS和NSS 利用長源距計數(shù)率得到一個視地層密度b 由NLS和NSS，得到一個泥餅影響校正值， 則地層密度b=b+ 密度測井同時輸出b和兩條曲線 還可輸出石灰?guī)r孔隙度測井曲線,二、密度測井資料的應用,1、確定巖層的孔隙度 確定巖層的孔隙度是密度測井的主要應用。若有孔隙度、骨架密度、孔隙流體密度和巖層體積密度分別為、ma、f、b的純巖石，則體積密度與孔隙度的關系是,不同巖性的巖石，其骨架密度不同，砂巖2.65、石灰?guī)r2.71、白云巖2.87。 在已知巖性和孔隙流體的情況下，由密度測井的測量值可求得巖石孔隙度。 也可以應用8-7圖版求取。 若巖層

6、含泥質，則因巖石骨架的密度小，測得孔隙度大。,2、識別氣層、判斷巖性 密度測井和中子測井曲線重疊可以識別氣層，判斷巖性。 3、確定巖性求孔隙度 密度中子測井交會圖法，可以確定巖性求解孔隙度。,3巖性密度測井,巖性密度測井不僅利用了康普頓效應，也利用了光電效應，它可以用來確定地層密度求孔隙度，也可以更好的確定地層巖性。 一、巖性密度測井的基本原理 測井時井下儀的滑板被推靠到井壁上，裝有銫源（CS137）和長短源距兩個探測器。 銫源（CS137）產(chǎn)生0.661Mev的單能射線射入地層。它的高能譜段的射線，只受康普頓效應的影響，到達探測器的射線的數(shù)量是地層介質的電子密度的函數(shù)，通常正比于地層的體積密

7、度。,在高能區(qū)設窗口的得到計數(shù)率NLS由此求得介質密度b。為了補償泥餅影響，采用雙源距探測器測得NLS和NSS，由此得到和b。 在低能區(qū)射線主要受光電效應的影響，隨著原子序數(shù)Z的增加，計數(shù)率會下降。 在低能區(qū)設窗口得到計數(shù)率Nlith，測得地層介質的光電效應截面指數(shù)Pe。因為在低能區(qū)還受康普頓效應的影響，研究表明低能窗計數(shù)率和高能窗的計數(shù)率的比值Nlith/NLS與Pe有線性關系。通過軟件函數(shù)形成器來計算輸出Pe曲線根據(jù)Pe和U的關系，還可以輸出U曲線。,1、識別巖性 體積光電吸收截面U和光電吸收截面指數(shù)Pe，都可用來識別巖層的巖性。 對于純地層 U=（1-）Uma+Uf，考慮到UmaUf且很

8、小，可近似寫成U=（1-）Uma 所以,還可以用圖版來確定。,二、巖性密度測井的資料應用,2、計算儲集層的泥質含量,巖性已知Uma可知，由泥巖處的曲線讀出Ush，由其它測井資料得到孔隙度，可計算得Vsh,3、識別地層中的重礦物 因為重晶石（Pe=266.8）、鋯石（69.1）等重礦物的Pe比一般的礦物的Pe高若干倍，由此可識別重礦物。,1、原子核衰變時能發(fā)射 ， 和 射線；其中 射線不易被物質吸收，是放射性測井的主要探測對象。,2、伽馬射線與物質的相互作用主要有 、 、和 ，其中 效應是地層密度測井的物理基礎；而巖性密度測井是以 和 為物理基礎的。,3、解釋概念：核素、核衰變、計數(shù)率、放射性漲落 4、闡述閃爍探測器測量伽馬射線的原理。,5、利用自