地層密度測井

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1、第一節(jié)密度測井、巖性密度測井的地質物理基礎一、巖石的體積密度每立方厘米體積巖石的質量叫巖石的體積密度，單位是。組成巖石的骨架礦物不同，巖石骨架的密度不同，如石英為2.654，方解石為2.710，白云石為2.870，對于相同孔隙度得到的體積密度也就不同，由此可判斷巖性；另一方面，利用體積密度計算孔隙度時，必須得先確定巖性。孔隙中飽含流體的純巖石的體積密度：其中：二、康普頓散射吸收系數中等能量伽馬射線與介質發(fā)生康普頓散射，結果使伽馬射線強度減小，反映伽馬射線被吸收的參數（康普頓散射吸收系數——由康普頓效應引起的伽馬射線通過單位距離物質減弱程度）：沉積巖中

2、大多數核素Z/A均接近于0.5，常見的砂巖、石灰?guī)r、白云巖的Z/A的平均值也近似為0.5，所以對于一定能量范圍的伽馬射線（為常數），康普頓散射吸收系數只與巖石的體積密度有關。密度測井利用此關系，通過記錄康普頓散射的射線的強度來測量巖石的體積密度。2、線性光電吸收系數當伽馬射線的能量大于原子核外電子的結合能時，發(fā)生光電效應的概率。1、巖石的光電吸收截面指數Pe它是描述發(fā)生光電效應時物質對伽馬光子吸收能力的一個參數，即伽馬光子與巖石中一個電子發(fā)生光電效應的平均光電吸收截面，單位b/電子。而它與原子序數的關系為：式中a為常數，地層巖性不同，Pe有不同的值，也

3、就是說Pe對巖性敏感，可以用來確定巖性，Pe是巖性密度測井測量的一個參數。三、巖石的光電吸收截面3、體積光電吸收截面體積光電吸收截面也是描述發(fā)生光電效應時物質對伽馬光子吸收能力的個參數，它是指每立方厘米物質的光電吸收截面，以U來表示，單位地層巖性不同，其體積光電吸收截面不同。U對巖性敏感，也是巖性密度測井所要確定的一個參數。巖石的體積光電吸收截面為：式中、分別為組成巖石的第i部分的體積光電吸收截面和相對體積。例如孔隙度為的純砂巖的體積光電吸收截面為：體積光電吸收截面U與光電吸收截面指數Pe有近似關系：故可由Pe求得U。四、伽馬射線通過物質時的能譜中等能

4、量的單色伽馬射線通過物質時，由于和物質發(fā)生光電效應與康普頓效應，部分伽馬光子會在發(fā)生光電效應中被吸收，伽馬射線強度要逐漸減小，而在發(fā)生康普頓效應中，則會使伽馬光子的能量逐漸下降，因為每個伽馬光子的康普頓散射次數不同，因而形成每種能量的伽馬光子的強度不同的能譜分布。圖8-1為能量0.661MeV的中能伽馬射線打入密度相同而原子序數不同的三種地層介質的伽馬能譜曲線。位于低能區(qū)即光電效應區(qū)，隨著原子序數的增加而伽馬計數率下降。圖８－２是原子序數相同而密度不同的伽馬能譜分布，由圖可見在高能區(qū)即康普頓效應區(qū)，計數率將隨密度增加而下降。第二節(jié)地層密度測井一、密度測

5、井的基本原理圖8-3是常用的一種密度測井儀器示意圖，該儀器包括有一個伽馬源，兩個接受伽馬射線的探測器，即長源距探測器和短源距探測器。他們安裝在滑板上，測井是被推靠到井壁上。在下井儀器的上方裝有輔助電子線路。通常用作伽馬源，它發(fā)射的伽馬射線具有中等能量（0.661MeV）,用它照射物質只能產生康普頓散射和光電效應。由于地層的密度不同，則對伽馬光子的散射和吸收的能力不同，探測器接受到的伽馬光子的計數率也就不同。我們已知通過距離為L的伽馬光子的計數率為：若只存在康普頓散射，則即為康普頓散射吸收系數，所以：由于沉積巖的Z/A0.5，故兩邊取對數，則得：其中：為

6、常數。可見探測器在記錄的計數率N在半對數坐標系上與和L呈線性關系，圖8-4是兩種源距下的與計數率N的關系曲線圖。源距選定后，對儀器進行刻度找到和N的這種關系，則記錄散射伽馬光子計數率N就可以測得地層密度。當井壁上有泥餅存在，且泥餅的密度與地層的密度不同時，泥餅對測量值有一定的影響，如圖8-5所示。在地層密度大于泥餅密度的情況下，如果泥餅厚度增大，則在密度相同的地層中，伽馬光子計數率增大。為了補償泥餅的影響，密度測井采用兩個探測器（長源距和短源距），得到兩個計數率和，利用長源距計數率得到一個視地層密度，再由和得到一個泥餅影響校正值，則地層密度，密度測井同

7、時輸出和兩條曲線。密度測井還可以輸出石灰?guī)r孔隙度測井曲線，因為測量使用的儀器是在飽含淡水的石灰?guī)r地層中刻度的。圖8-6是密度測井曲線圖。如右圖，是密度測井曲線圖，它同時輸出密度曲線、泥餅校正值曲線。密度測井還可以輸出石灰?guī)r孔隙度曲線，因為測量使用的儀器是在飽含淡水的石灰?guī)r地層中刻度的。二、密度測井資料的應用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。１、確定巖石的孔隙度在已知巖性和孔隙流體的情況下，就可以由密度測井的測量值求純巖石的孔隙度。它可以由公式計算，

8、也可以應用圖版求取。典型的泥巖和泥巖夾層的密度為2.2-2.65克/立方厘米。通常泥巖和儲集層