地层密度测井

1、地层密度测井第1页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二二、康普顿散射吸收系数 中等能量伽马射线与介质发生康普顿散射，结果使伽马射线强度减小，反映伽马射线被吸收的参数（康普顿散射吸收系数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）： 沉积岩中大多数核素Z/A均接近于0.5，常见的砂岩、石灰岩、白云岩的Z/A的平均值也近似为0.5，所以对于一定能量范围的伽马射线（ 为常数），康普顿散射吸收系数只与岩石的体积密度有关。 密度测井利用此关系，通过记录康普顿散射的射线的强度来测量岩石的体积密度。第2页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二2、线性光电吸收系数

2、 当伽马射线的能量大于原子核外电子的结合能时，发生光电效应的概率。1、岩石的光电吸收截面指数Pe 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，即伽马光 子与岩石中一个电子发生光电效应的平均光电吸收截面，单位b/电子。而它 与原子序数的关系为： 式中a为常数，地层岩性不同，Pe有不同 的值，也就是说Pe对岩性敏感，可以用来确定岩性，Pe是岩性密度测井测量的一个参数。三、岩石的光电吸收截面3、体积光电吸收截面 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个参数，它是指每立方厘米物质的光电吸收截面，以U来表示，单位 地层岩性不同，其体积光电吸收截面不同。U对岩性敏感，也

3、是岩性密度测井所要确定的一个参数。岩石的体积光电吸收截面为：第3页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二式中 、 分别为组成岩石的第i部分的体积光电吸收截面和相对体积。例如孔隙度为 的纯砂岩的体积光电吸收截面为：体积光电吸收截面U与光电吸收截面指数Pe有近似关系：故可由Pe求得U。四、伽马射线通过物质时的能谱中等能量的单色伽马射线通过物质时，由于和物质发生光电效应与康普顿效应，部分伽马光子会在发生光电效应中被吸收，伽马射线强度要逐渐减小，而在发生康普顿效应中，则会使伽马光子的能量逐渐下降，因为每个伽马光子的康普顿散射次数不同，因而形成每种能量的伽马光子的强度不同的能谱分布。图

4、8-1为能量0.661MeV的中能伽马射线打入密度相同而原子序数不同的三种地层介质的伽马能谱曲线。位于低能区即光电效应区，随着原子序数的增加而伽马计数率下降。 图是原子序数相同而密度不同的伽马能谱分布，由图可见在高能区即康普顿效应区，计数率将随密度增加而下降。第4页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二第5页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二第二节 地层密度测井一、密度测井的基本原理 图8-3是常用的一种密度测井仪器示意图，该仪器包括有一个伽马源，两个接受伽马射线的探测器，即长源距探测器和短源距探测器。他们安装在滑板上，测井是被推靠到井壁上。在下井仪器的

5、上方装有辅助电子线路。 通常用 作伽马源，它发射的伽马射线具有中等能量（0.661MeV）,用它照射物质只能产生康普顿散射和光电效应。由于地层的密度不同，则对伽马光子的散射和吸收的能力不同，探测器接受到的伽马光子的计数率也就不同。我们已知通过距离为L的伽马光子的计数率为： 若只存在康普顿散射，则 即为康普顿散射吸收系数，所以：由于沉积岩的Z/A 0.5，故 第6页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二两边取对数，则得： 其中： 为常数。 可见探测器在记录的计数率N在半对数坐标系上与 和L呈线性关系，图8-4是两种源距下的 与计数率N的关系曲线图。源距选定后，对仪器进行刻度找到

6、 和N的这种关系，则记录散射伽马光子计数率N就可以测得地层密度。 当井壁上有泥饼存在，且泥饼的密度与地层的密度不同时，泥饼对测量值有一定的影响，如图8-5所示。在地层密度大于泥饼密度的情况下，如果泥饼厚度增大，则在密度相同的地层中，伽马光子计数率增大。第7页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二 为了补偿泥饼的影响，密度测井采用两个探测器（长源距和短源距），得到两个计数率 和 ，利用长源距计数率 得到一个视地层密度 ，再由 和 得到一个泥饼影响校正值 ，则地层密度 ，密度测井同时输出 和 两条曲线。密度测井还可以输出石灰岩孔隙度测井曲线，因为测量使用的仪器是在饱含淡水的石灰岩

7、地层中刻度的。图8-6是密度测井曲线图。第8页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二 如右图，是密度测井曲线图，它同时输出密度曲线、泥饼校正值曲线。密度测井还可以输出石灰岩孔隙度曲线，因为测量使用的仪器是在饱含淡水的石灰岩地层中刻度的。第9页，共11页，2022年，5月20日，10点46分，星期二二、密度测井资料的应用、识别气层，判断岩性密度测井和中子测井曲线重叠可以识别气层，判断岩性。、确定岩性求孔隙度密度中子测井交会图法，可以确定岩性求解孔隙度。、确定岩石的孔隙度 在已知岩性和孔隙流体的情况下，就可以由密度测井的测量值求纯岩石的孔隙度。它可以由公式计算，也可以应用图版求取。典型的泥岩和泥岩夹层的密度为2.2-2.65克/立方厘米。通常泥岩和储集层中泥