第七章 密度测井

1、测量人工伽马射线与地层作用的测井方法。测量人工伽马射线与地层作用的测井方法。 此两种测井方法是由伽马源向地层发射伽马射线，经此两种测井方法是由伽马源向地层发射伽马射线，经与地层介质相互作用后，再由伽马探测器接收（即为伽马与地层介质相互作用后，再由伽马探测器接收（即为伽马-伽马测井），地层不同，探测器记录的读数不同，从而伽马测井），地层不同，探测器记录的读数不同，从而被用来研究地层性质。被用来研究地层性质。 密度测井密度测井-康普顿效应康普顿效应岩性密度测井岩性密度测井-康普顿效应康普顿效应+光电效应光电效应一、岩石的体积密度一、岩石的体积密度b（真密度）（真密度）二、康普顿散射吸收系数二、康普

2、顿散射吸收系数三、岩石的光电吸收截面三、岩石的光电吸收截面一、岩石的体积密度一、岩石的体积密度b（真密度）（真密度）VGb单位体积岩石的质量。 对纯岩石： fmafmamafmabVVVVGG)1 (单位：(g/cm3)其中： VVVmaVmaVV(1)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；减小；(2)组成岩石的骨架矿物不同，对于相同孔隙度得到的体积密组成岩石的骨架矿物不同，对于相同孔隙度得到的体积密度也就不同。度也就不同。 由上式可见，体积密度反映岩性和孔隙度。测量地层的体由上式可见，体积密度反映岩性和孔隙度。测量地层的体积密度，若已知岩

3、性积密度，若已知岩性(骨架矿物骨架矿物骨架密度骨架密度)，可求得孔隙度；，可求得孔隙度；若已知孔隙度，可求得骨架密度若已知孔隙度，可求得骨架密度(推断骨架矿物推断骨架矿物)来识别岩性。来识别岩性。maf（盐水泥浆）（淡水泥浆）1 . 10 . 1fmab)1 (如石英为如石英为2.65，方解石为，方解石为2.71，白云石为白云石为2.87，二、康普顿散射吸收系数二、康普顿散射吸收系数 对于大部分沉积岩、石灰岩、白云岩等，对于大部分沉积岩、石灰岩、白云岩等，Z/A的平均值近似等于的平均值近似等于0.5，当入射伽马射线的能量在一定范围，当入射伽马射线的能量在一定范围(0.252.5MeV)时时,

4、是是 一个常数。一个常数。AZNbAee三三 、岩石光电吸收截面、岩石光电吸收截面 1.光电吸收截面指数光电吸收截面指数 Pe： 伽马射线与岩石中的一个电子伽马射线与岩石中的一个电子 发生的平均光电吸收截面，与原子序数有关。发生的平均光电吸收截面，与原子序数有关。 2.体积光电吸收截面体积光电吸收截面U：每立方厘米物质的光电吸收截面。每立方厘米物质的光电吸收截面。 Pe 、U是岩性密度测井测量的参数是岩性密度测井测量的参数niiiVUU1fmaUUU)1(物质：物质：地层：地层：6.3ZaPebePU/ 1、测井仪器：、测井仪器： （1）下井仪：极板型，贴井）下井仪：极板型，贴井壁测量，其中：

5、滑板由伽马源、壁测量，其中：滑板由伽马源、伽马探测器、屏蔽器三部分组成。伽马探测器、屏蔽器三部分组成。 伽马源（伽马源（Cs137发射能量为发射能量为0.661Mev的单能伽马射线）的单能伽马射线） （2）伽马探测器是由单伽马）伽马探测器是由单伽马探测器和双伽马探测器（即补偿探测器和双伽马探测器（即补偿密度测井仪，又有长源距和短源密度测井仪，又有长源距和短源距之分）组成。距之分）组成。 （3）屏蔽体）屏蔽体使源距发射的使源距发射的光子不能直接到达探测器光子不能直接到达探测器二、测井原理二、测井原理 由源发射由源发射0.661Mev的射线的射线(排除电子对形成的可能性排除电子对形成的可能性)照射

6、地层发生照射地层发生康普顿效应康普顿效应(采用能量窗口，避免光电效应的影响采用能量窗口，避免光电效应的影响)散射射线到达探测散射射线到达探测器器计数率计数率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，仪不同，对伽马光子的散射吸收能力不同，仪器记录的计数率不同，测井仪采用的正源距器记录的计数率不同，测井仪采用的正源距L下下,b增大，增大，N减小。减小。 beAN5 . 0LeNN0bbeAABLNLnNLLnNLnN5 . 000)(1BLnNAb即：即：由上两式可得：由上两式可得： )(1BLnNAb若使用已知密度的介质测量计数率，刻度若使用已知密度的介质测量计数率，刻度b和和

7、N的关系，即确的关系，即确定定A和和B，就可以由，就可以由N求得求得b。 实际测井中，泥饼对测量结果是有影响的。实际测井中，泥饼对测量结果是有影响的。如果地层密度大于泥饼如果地层密度大于泥饼密度，随泥饼厚度增大，密度，随泥饼厚度增大，计数率增大。计数率增大。为什么？为什么？仪器探测范围内，由于仪器探测范围内，由于小密度物质的存在，使小密度物质的存在，使得吸收系数变小，计数得吸收系数变小，计数率增加。率增加。 实际测井中，泥饼影响不实际测井中，泥饼影响不可忽视，为此，采用双源距可忽视，为此，采用双源距探测器的补偿密度测井仪，探测器的补偿密度测井仪，其中长源距的计数率受泥饼其中长源距的计数率受泥饼

8、影响小，短源距受影响大，影响小，短源距受影响大，用长源距得到一个视地层密用长源距得到一个视地层密度度b，再由长短源距计数率，再由长短源距计数率得到泥饼校正值得到泥饼校正值，则地层，则地层密度密度b= b+ 。最终得。最终得到随深度变化的一条到随深度变化的一条b曲线曲线和和曲线曲线1.1.确定岩层的孔隙度确定岩层的孔隙度 确定岩层孔隙度是密度测井的主要用途。若有孔隙度为确定岩层孔隙度是密度测井的主要用途。若有孔隙度为，骨，骨架密度、孔隙流体密度和岩层体积密度分别为架密度、孔隙流体密度和岩层体积密度分别为mama、f f、b b的纯的纯岩石，则其体积密度和孔隙度的关系是：岩石，则其体积密度和孔隙度

9、的关系是： 不同的岩性，其骨架密度不同，砂岩一般为不同的岩性，其骨架密度不同，砂岩一般为2.652.65，石灰岩为，石灰岩为2.712.71，白云岩为白云岩为2.872.87。在已知岩性和孔隙流体的情况下，就可由密度测井。在已知岩性和孔隙流体的情况下，就可由密度测井确定岩层孔隙度。确定岩层孔隙度。 fmab)1 (fmabma2.2.确定岩性确定岩性 砂岩砂岩 2.65g/cm2.65g/cm3 3 、石灰岩、石灰岩2.71g/cm2.71g/cm3 3 、 白云岩白云岩2.87g/cm2.87g/cm3 3 、硬石膏、硬石膏2.98g/cm2.98g/cm3 3 、 盐岩盐岩2.03g/cm

10、2.03g/cm3 3 3.3.密度曲线与中子曲线重叠可用于识别气层密度曲线与中子曲线重叠可用于识别气层 天然气相对于地层水和石油而言，其密度很低，密天然气相对于地层水和石油而言，其密度很低，密度测井时，其密度值也较低，故由上式计算的孔隙度比度测井时，其密度值也较低，故由上式计算的孔隙度比实际孔隙度偏大，而在中子测井曲线上气层表现为低孔实际孔隙度偏大，而在中子测井曲线上气层表现为低孔隙度，因此二者曲线重叠即可识别气层。隙度，因此二者曲线重叠即可识别气层。 一、岩性密度测井的基本原理一、岩性密度测井的基本原理二、岩性密度测井的应用二、岩性密度测井的应用一、岩性密度测井的基本原理一、岩性密度测井的

11、基本原理 伽马源产生的单能伽马源产生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，只受康普顿效应影响，低能谱段，主要受光电效应的影响，在高能区设立窗口，计数电效应的影响，在高能区设立窗口，计数计数率，计数率，确定地层密度，为了补偿泥饼影响，采用长短两个确定地层密度，为了补偿泥饼影响，采用长短两个探测器，得到地层密度和泥饼补偿值探测器，得到地层密度和泥饼补偿值b和和；低；低能区开设窗口，计数能区开设窗口，计数 ，以测量地层的光电吸收截，以测量地层的光电吸收截面指数面指数Pe。实际上是利用低能窗和高能窗计数率比。实际上是利用低能窗和高能窗计数率

12、比值来进行光电吸收截面指数计算的值来进行光电吸收截面指数计算的二、岩性密度测井的主要应用二、岩性密度测井的主要应用 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，都可用来识别岩性，用来识别岩性， 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： U=(1-)Uma+Uf 由于由于Uma比比Uf大很多，如果孔隙度不是很大，则上大很多，如果孔隙度不是很大，则上式可近似表达为式可近似表达为 U=(1-)Uma+Uf 则则 Uma=U/（1-）利用测井值利用测井值U和其他测井资和其他测井资料得到孔隙度料得到孔隙度，就可得到，就可得

13、到岩石骨架的体岩石骨架的体积光电吸收截积光电吸收截面面Uma，用来，用来识别岩性。识别岩性。2、计算储集层的泥质含量、计算储集层的泥质含量Vsh 泥质含量可用下列近似式求得：泥质含量可用下列近似式求得：mashmashUUUUV)1 (3、识别地层中的重矿物、识别地层中的重矿物 如重晶石如重晶石Pe=266.8，锆石，锆石Pe=69.1，都比一般矿物要，都比一般矿物要高出若干倍，地层中含有重矿物时，高出若干倍，地层中含有重矿物时，Pe显著增大，据此显著增大，据此识别重矿物识别重矿物地层的地层的“石灰岩孔隙度石灰岩孔隙度” 测井仪器是以饱含淡水的石灰岩为标准刻度的，骨架测井仪器是以饱含淡水的石灰岩为标准刻度的，骨架密度密度ma=2.71g/cm3，孔隙流体密度，孔隙流体密度f=1.0gcm3.当岩当岩性或流体性质与刻度条件不同时，测井给出的孔隙度曲性或流体性质与刻度条件不同时，测井给出的孔隙度曲线值与地层孔隙度不同。线值与地层孔隙度不同。 真孔隙度为零的纯石英砂岩，密度为真孔隙度为零的纯石英砂岩，密度为2.65g/cm3，按，按式计算得式计算得035. 0171. 265. 271. 2fmabmaD可见砂岩的密度孔隙度总是大于它的真孔隙度可见砂岩的密度孔隙度总是大于