8第八章密度测井和岩性密度测井PPT课件

1、10/25/20211此两种测井方法是由此两种测井方法是由伽马源伽马源向地层发射伽马射线，伽马向地层发射伽马射线，伽马射线与地层介质相互作用后，再由伽马探测器接收与地射线与地层介质相互作用后，再由伽马探测器接收与地层介质相互作用后产生的伽马射线（即为层介质相互作用后产生的伽马射线（即为伽马伽马- -伽马测伽马测井井），地层不同，对伽马射线的吸收性质不同，探测器），地层不同，对伽马射线的吸收性质不同，探测器记录的伽马读数不同，从而被用来研究地层性质。记录的伽马读数不同，从而被用来研究地层性质。 第八章第八章 密度测井和岩性密度测井密度测井和岩性密度测井10/25/20212第八章第八章 密度测井

2、和岩性密度测井密度测井和岩性密度测井 第一节第一节 密度测井、岩性密度测井密度测井、岩性密度测井的地质物理基础的地质物理基础 第二节第二节 地层密度测井地层密度测井 第三节第三节 岩性密度测井岩性密度测井 10/25/20213第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础一、岩石的体积密度一、岩石的体积密度b b （即真密度）（即真密度）孔隙中饱含流体的纯岩石的体积密度：孔隙中饱含流体的纯岩石的体积密度：mafmamafbmafggvvvv(1) 单位体积岩石的质量（单位体积岩石的质量（g/cm3 ）bgv vvvma10/25/20214第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础一、岩石的

3、体积密度一、岩石的体积密度b （即真密度）（即真密度）（1）组成岩石的骨架矿物不同，）组成岩石的骨架矿物不同，ma不同，石英为不同，石英为2.65，方解石为方解石为2.71，白云石为，白云石为2.87，对于相同孔隙度的体积密，对于相同孔隙度的体积密度不同，由此可判断岩性；另一方面，利用体积密度计度不同，由此可判断岩性；另一方面，利用体积密度计算孔隙度时，必须得先确定岩性。算孔隙度时，必须得先确定岩性。（2）孔隙性地层的密度小于致密地层，且随着）孔隙性地层的密度小于致密地层，且随着的增加的增加b减小，如果已知岩性减小，如果已知岩性ma,由此可求由此可求。 10/25/20215第一节 密度测井、

4、岩性密度测井的地质物理基础二、康普顿散射吸收系数二、康普顿散射吸收系数与岩石密度的关系与岩石密度的关系 中等能量射线与介质发生康普顿散射，而使其强度减小中等能量射线与介质发生康普顿散射，而使其强度减小,康普顿散射吸收系数康普顿散射吸收系数-由康普顿效应引起的伽马射线通由康普顿效应引起的伽马射线通过单位距离物质减弱程度过单位距离物质减弱程度: 沉积岩中大多数核素沉积岩中大多数核素z/a均接近于均接近于0.5，常见的砂岩、石，常见的砂岩、石灰岩、白云岩的灰岩、白云岩的z/a的平均值也近似为的平均值也近似为0.5，对于一定能，对于一定能量范围的伽马射线，量范围的伽马射线，e为常数，所以为常数，所以与

5、与b有关。有关。密度密度测井利用此关系，通过康普顿散射吸收系数来测量岩石测井利用此关系，通过康普顿散射吸收系数来测量岩石的密度。的密度。 abez na 10/25/20216第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础二、康普顿散射吸收系数二、康普顿散射吸收系数与岩石密度的关系与岩石密度的关系10/25/20217第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面与岩性的关系三、岩石的光电吸收截面与岩性的关系 1.1.岩石的光电吸收截面指数岩石的光电吸收截面指数p pe e 它是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能它是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参数，即伽

6、马力的一个参数，即伽马光子穿过单位厚度吸收介光子穿过单位厚度吸收介质时产生光电效应的几率质时产生光电效应的几率。而它与原子序数关系。而它与原子序数关系为：为： a为常数，通常为常数，通常a选取选取10-3.6 。地层岩性不同，。地层岩性不同，z不不同，则同，则pe有不同的值，也就是说有不同的值，也就是说pe对岩性敏感，对岩性敏感，可以用来确定岩性，可以用来确定岩性，pe是岩性密度测井测量的一是岩性密度测井测量的一个参数个参数。3 6epa z.10/25/20218第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面与岩性的关系三、岩石的光电吸收截面与岩性的关系2.2.岩石的体积

7、光电吸收截面岩石的体积光电吸收截面u体积光电吸收截面也是描述发生光电效应时物质对伽体积光电吸收截面也是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参数，它是伽马马光子吸收能力的一个参数，它是伽马光子穿过单位光子穿过单位体积吸收介质时产生光电效应的几率，体积吸收介质时产生光电效应的几率，以以u来表示。来表示。地层岩性不同，其体积光电吸收截面不同。地层岩性不同，其体积光电吸收截面不同。10/25/20219第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面三、岩石的光电吸收截面2.2.体积光电吸收截面体积光电吸收截面u u u对岩性敏感，也是对岩性敏感，也是岩性密度测井所要确定的

8、一个参岩性密度测井所要确定的一个参数数。岩石的体积光电吸收截面为：。岩石的体积光电吸收截面为： ui、vi分别为组成岩石第分别为组成岩石第i部分的体积光电吸收截面部分的体积光电吸收截面和相对体积。和相对体积。如孔隙度为如孔隙度为的纯砂岩的的纯砂岩的体积光电吸体积光电吸收截面收截面为：为： niiiuuv1 mafu()uu110/25/202110第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面三、岩石的光电吸收截面3.3.体积光电吸收截面体积光电吸收截面u u与光电吸收截面指数与光电吸收截面指数pe的关系的关系 体积光电吸收截面体积光电吸收截面u与光电吸收截面指数与光电吸收

9、截面指数pe有近似关系：有近似关系： 故可由故可由pe求得求得u。ebpu 10/25/202111第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础四、伽马射线通过物质时的能谱四、伽马射线通过物质时的能谱 单能伽马射线束通过介质后，射线谱成分就要发生变化。单能伽马射线束通过介质后，射线谱成分就要发生变化。 光子与物质产生光电效应和电子对效应时，光子被吸收，光子与物质产生光电效应和电子对效应时，光子被吸收，使射线束减弱，但不改变射线的能谱成分。使射线束减弱，但不改变射线的能谱成分。 而康普顿效应却使光子经一次或多次散射而康普顿效应却使光子经一次或多次散射, ,一再减弱他们一再减弱他们的能量，使单能伽

10、马射线变成了一定能量范围复杂谱射的能量，使单能伽马射线变成了一定能量范围复杂谱射线。线。10/25/202112第一节 密度测井、岩性密度测井的地质物理基础四、伽马射线通过物质时的能谱四、伽马射线通过物质时的能谱下图是能量为下图是能量为0.661mev的中能伽马射线打入密度相同而的中能伽马射线打入密度相同而原子序数不同和原子序数相同而密度不同的地层介质时的原子序数不同和原子序数相同而密度不同的地层介质时的伽马能谱曲线。伽马能谱曲线。3 6epa z.abez na 10/25/202113第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理1.测井仪测井仪 （1）伽马源、伽马探测器

11、、屏蔽体）伽马源、伽马探测器、屏蔽体三部分组成，贴井壁测量。三部分组成，贴井壁测量。 伽马源（伽马源（cs137）发射中等能量为发射中等能量为0.661mev的单能伽马射线，射线与物的单能伽马射线，射线与物质作用只发生质作用只发生光电效应光电效应和和康普散射康普散射。 （2）伽马探测器是由单伽马探测器）伽马探测器是由单伽马探测器或双伽马探测器组成。或双伽马探测器组成。 （3）屏蔽体）屏蔽体使源发射的光子不能使源发射的光子不能直接到达探测器。直接到达探测器。 10/25/202114第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理2.测井原理测井原理 由源发射由源发射0.661m

12、ev的伽马射线（排除电子对形成的可的伽马射线（排除电子对形成的可能性）能性）照射地层发生康普顿效应（采用能量窗口，照射地层发生康普顿效应（采用能量窗口，避免光电效应的影响）避免光电效应的影响）散射射线到达探测器散射射线到达探测器计数计数率率n。 地层密度地层密度b不同，对伽马光子的散射吸收能力不同，不同，对伽马光子的散射吸收能力不同，仪器记录的计数率不同，仪器记录的计数率不同，增大，增大，n减小。减小。 10/25/202115第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理2.2.测井原理测井原理通过距离为通过距离为l l的伽马光子的计数率为：的伽马光子的计数率为：只存在康普

13、顿效应时只存在康普顿效应时：0lnn e abez na abez nlann e0 abenl2nn e0 blnnlnnllnnkl00 aek. n0 5 10/25/202116第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理2.测井原理测井原理 在在l一定的情况下，探测一定的情况下，探测器记录的计数率器记录的计数率n在半对在半对数坐标系中与数坐标系中与b呈线性关呈线性关系。可以根据这种关系通系。可以根据这种关系通过计数率来求得地层密度。过计数率来求得地层密度。10/25/202117第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理2.测井原理测井原理

14、实际测井中，泥饼影响不实际测井中，泥饼影响不可忽视，在地层密度大于可忽视，在地层密度大于泥饼密度的情况下，随泥泥饼密度的情况下，随泥饼厚度的增加，计数率增饼厚度的增加，计数率增大。反之，计数率减小。大。反之，计数率减小。10/25/202118第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理2.测井原理测井原理为了补偿泥饼的影响，采用双源距探测器的补偿密为了补偿泥饼的影响，采用双源距探测器的补偿密度测井仪。度测井仪。长源距的计数率受泥饼影响小，短源距受泥饼影响长源距的计数率受泥饼影响小，短源距受泥饼影响大，用长源距得到一个视地层密度大，用长源距得到一个视地层密度b，再由长源距，

15、再由长源距计数率和短源距计数率得到泥饼校正值计数率和短源距计数率得到泥饼校正值 ，则地层，则地层密度密度b= b + 。最终得随深度变化的一条。最终得随深度变化的一条b曲线曲线和和曲线。曲线。 10/25/202119第二节 地层密度测井10/25/202120第二节 地层密度测井二、密度测井资料的应用二、密度测井资料的应用1.1.计算孔隙度计算孔隙度可用上述公式计算，也可可用上述公式计算，也可制作图版，应用图版求取。制作图版，应用图版求取。对泥质油气层须作校正。对泥质油气层须作校正。 mabdmaf fmab)1 (10/25/202121第二节 地层密度测井二、密度测井资料的应用二、密度测

16、井资料的应用2.识别气层，判断岩性识别气层，判断岩性 密度测井和中子测井曲线重叠识别气层，判断岩性密度测井和中子测井曲线重叠识别气层，判断岩性。3.确定岩性求解孔隙度确定岩性求解孔隙度 密度密度中子测井交会图法，可以确定岩性求解孔隙中子测井交会图法，可以确定岩性求解孔隙度。度。 10/25/202122第二节 地层密度测井二、密度测井资料的应用二、密度测井资料的应用 4.识别煤层识别煤层10/25/202123第二节 地层密度测井二、密度测井资料的应用二、密度测井资料的应用4.识别煤层识别煤层10/25/202124第三节 岩性密度测井一、岩性密度测井的基本原理一、岩性密度测井的基本原理 伽马

17、源产生的伽马源产生的0.661mev0.661mev的单能的单能射线照射地层，其高能谱段射线照射地层，其高能谱段的的，只受康普顿效应影响；低能谱段，主要受光电效应的，只受康普顿效应影响；低能谱段，主要受光电效应的影响。影响。 在高能区设立窗口，计数在高能区设立窗口，计数计数率计数率n nlsls，确定地层密度。低能，确定地层密度。低能区开设窗口，计数区开设窗口，计数计数率计数率n nlithlith，低能窗记录的低能窗记录的nlith同高能同高能窗计数率窗计数率nls的比值的比值nlith/ nls与与1/(pe+0.41)存在线性关系，存在线性关系，以以此测量地层的光电吸收截面指数。此测量地

18、层的光电吸收截面指数。 由于地层的光电吸收截面指数对岩性有更高的灵敏度，可由由于地层的光电吸收截面指数对岩性有更高的灵敏度，可由p pe e 确定岩性。确定岩性。同时，根据同时，根据 pe 与与 u关系，可求地层的体积光关系，可求地层的体积光电吸收截面电吸收截面u。ebpu 10/25/202125第三节 岩性密度测井10/25/202126第三节 岩性密度测井二、岩性密度测井资料应用二、岩性密度测井资料应用1、识别岩性、识别岩性 体积光电吸收截面体积光电吸收截面u和光电吸收截面指数和光电吸收截面指数pe，都可以用来，都可以用来识别岩性。识别岩性。 对于纯地层，体积光电吸收截面：对于纯地层，体积光电吸收截面： 由于由于uma比比uf大很多，如地层的孔隙度不很大，则上式近大很多，如地层的孔隙度不很大，则上式近似为：似为： 或或 mafu()uu1mau()u1 mauu /()1 10/25/202127第三节 岩性密度测井二、岩性密度测井二、岩性密度测井资料应用资料应用1、识别岩性、识别岩性 利用利用u测井值和测井值和其它测井资料得其它测井资料得到的孔隙度到的孔隙度，就可得到岩石的就可得到岩石