第七章 密度测井

第七章密度测井和岩性密度测井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，从而被用来研究地层性质。

密度测井-----康普顿效应岩性密度测井--------康普顿效应+光电效应第一节密度、岩性密度测井的物理基础一、岩石的体积密度ρb（真密度）二、康普顿散射吸收系数∑三、岩石的光电吸收截面第一节密度、岩性密度测井的物理基础一、岩石的体积密度ρb（真密度）单位体积岩石的质量。

对纯岩石：

单位：(g/cm3)其中：

第一节密度、岩性密度测井的物理基础(1)孔隙性地层的密度小于致密地层，且随着φ的增加ρb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。测量地层的体积密度，若已知岩性(骨架矿物—骨架密度)，可求得孔隙度；若已知孔隙度，可求得骨架密度(推断骨架矿物)来识别岩性。如石英为2.65，方解石为2.71，白云石为2.87，第一节密度、岩性密度测井的物理基础二、康普顿散射吸收系数

对于大部分沉积岩、石灰岩、白云岩等，Z/A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(0.25~2.5MeV)时,是一个常数。三、岩石光电吸收截面

1.光电吸收截面指数Pe：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。

2.体积光电吸收截面U：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物质：地层：第二节密度测井

1、测井仪器：

（1）下井仪：极板型，贴井壁测量，其中：滑板由伽马源、伽马探测器、屏蔽器三部分组成。伽马源（Cs137—发射能量为0.661Mev的单能伽马射线）（2）伽马探测器是由单伽马探测器和双伽马探测器（即补偿密度测井仪，又有长源距和短源距之分）组成。（3）屏蔽体—使源距发射的光子不能直接到达探测器第二节密度测井二、测井原理由源发射0.661Mev的射线(排除电子对形成的可能性)—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)—散射射线到达探测器—计数率N。地层密度ρb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L下,ρb增大，N减小。即：由上两式可得：

若使用已知密度的介质测量计数率，刻度ρb和N的关系，即确定A和B，就可以由N求得ρb。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密度，随泥饼厚度增大，计数率增大。为什么？仪器探测范围内，由于小密度物质的存在，使得吸收系数变小，计数率增加。第二节密度测井实际测井中，泥饼影响不可忽视，为此，采用双源距探测器的补偿密度测井仪，其中长源距的计数率受泥饼影响小，短源距受影响大，用长源距得到一个视地层密度ρb’，再由长短源距计数率得到泥饼校正值△ρ，则地层密度ρb=ρb’+△ρ。最终得到随深度变化的一条ρb曲线和△ρ曲线第二节密度测井1.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φ，骨架密度、孔隙流体密度和岩层体积密度分别为ρma、ρf、ρb的纯岩石，则其体积密度和孔隙度的关系是：

不同的岩性，其骨架密度不同，砂岩一般为2.65，石灰岩为2.71，白云岩为2.87。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。2.确定岩性砂岩2.65g/cm3、石灰岩2.71g/cm3、白云岩2.87g/cm3、硬石膏2.98g/cm3、盐岩2.03g/cm33.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隙度，因此二者曲线重叠即可识别气层。第二节密度测井第三节岩性密度测井一、岩性密度测井的基本原理二、岩性密度测井的应用第三节岩性密度测井一、岩性密度测井的基本原理伽马源产生的单能γ射线照射地层，其高能谱段的γ，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γ计数率，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ρb和△ρ；低能区开设窗口，计数γ，以测量地层的光电吸收截面指数Pe。实际上是利用低能窗和高能窗计数率比值来进行光电吸收截面指数计算的第三节岩性密度测井二、岩性密度测井的主要应用

1、识别岩性体积光电吸收截面U和光电吸收截面指数Pe，都可用来识别岩性，对于纯地层，体积光电吸收截面：

U=(1-Φ)Uma+φUf

由于Uma比Uf大很多，如果孔隙度不是很大，则上式可近似表达为

U=(1-Φ)Uma+φUf

则Uma=U/（1-φ）第三节岩性密度测井利用测井值U和其他测井资料得到孔隙度φ，就可得到岩石骨架的体积光电吸收截面Uma，用来识别岩性。第三节岩性密度测井第三节岩性密度测井2、计算储集层的泥质含量Vsh

泥质含量可用下列近似式求得：3、识别地层中的重矿物

如重晶石Pe=266.8，锆石Pe=69.1，都比一般矿物要高出若干倍，地层中含有重矿物时，Pe显著增大，据此识别重矿物第三节岩性密度测井第三节岩性密度测井地层的“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，骨架密度ρma=2.71g/cm3，孔隙流体密度ρf=1.0gcm3.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线值与地层孔隙度不同。真孔隙度为零的纯石英砂岩，密