第七章 密度測井

1、測量人工伽馬射線與地層作用的測井方法。測量人工伽馬射線與地層作用的測井方法。 此兩種測井方法是由伽馬源向地層發(fā)射伽馬射線，經(jīng)此兩種測井方法是由伽馬源向地層發(fā)射伽馬射線，經(jīng)與地層介質(zhì)相互作用后，再由伽馬探測器接收（即為伽馬與地層介質(zhì)相互作用后，再由伽馬探測器接收（即為伽馬-伽馬測井），地層不同，探測器記錄的讀數(shù)不同，從而伽馬測井），地層不同，探測器記錄的讀數(shù)不同，從而被用來研究地層性質(zhì)。被用來研究地層性質(zhì)。 密度測井密度測井-康普頓效應康普頓效應巖性密度測井巖性密度測井-康普頓效應康普頓效應+光電效應光電效應一、巖石的體積密度一、巖石的體積密度b（真密度）（真密度）二、康普頓散射吸收系數(shù)二、康普

2、頓散射吸收系數(shù)三、巖石的光電吸收截面三、巖石的光電吸收截面一、巖石的體積密度一、巖石的體積密度b（真密度）（真密度）VGb單位體積巖石的質(zhì)量。 對純巖石： fmafmamafmabVVVVGG)1 (單位：(g/cm3)其中： VVVmaVmaVV(1)孔隙性地層的密度小于致密地層，且隨著孔隙性地層的密度小于致密地層，且隨著的增加的增加b減??；減??；(2)組成巖石的骨架礦物不同，對于相同孔隙度得到的體積密組成巖石的骨架礦物不同，對于相同孔隙度得到的體積密度也就不同。度也就不同。 由上式可見，體積密度反映巖性和孔隙度。測量地層的體由上式可見，體積密度反映巖性和孔隙度。測量地層的體積密度，若已知巖

3、性積密度，若已知巖性(骨架礦物骨架礦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(推斷骨架礦物推斷骨架礦物)來識別巖性。來識別巖性。maf（鹽水泥漿）（淡水泥漿）1 . 10 . 1fmab)1 (如石英為如石英為2.65，方解石為，方解石為2.71，白云石為白云石為2.87，二、康普頓散射吸收系數(shù)二、康普頓散射吸收系數(shù) 對于大部分沉積巖、石灰?guī)r、白云巖等，對于大部分沉積巖、石灰?guī)r、白云巖等，Z/A的平均值近似等于的平均值近似等于0.5，當入射伽馬射線的能量在一定范圍，當入射伽馬射線的能量在一定范圍(0.252.5MeV)時時,

4、是是 一個常數(shù)。一個常數(shù)。AZNbAee三三 、巖石光電吸收截面、巖石光電吸收截面 1.光電吸收截面指數(shù)光電吸收截面指數(shù) Pe： 伽馬射線與巖石中的一個電子伽馬射線與巖石中的一個電子 發(fā)生的平均光電吸收截面，與原子序數(shù)有關(guān)。發(fā)生的平均光電吸收截面，與原子序數(shù)有關(guān)。 2.體積光電吸收截面體積光電吸收截面U：每立方厘米物質(zhì)的光電吸收截面。每立方厘米物質(zhì)的光電吸收截面。 Pe 、U是巖性密度測井測量的參數(shù)是巖性密度測井測量的參數(shù)niiiVUU1fmaUUU)1(物質(zhì)：物質(zhì)：地層：地層：6.3ZaPebePU/ 1、測井儀器：、測井儀器： （1）下井儀：極板型，貼井）下井儀：極板型，貼井壁測量，其中：

5、滑板由伽馬源、壁測量，其中：滑板由伽馬源、伽馬探測器、屏蔽器三部分組成。伽馬探測器、屏蔽器三部分組成。 伽馬源（伽馬源（Cs137發(fā)射能量為發(fā)射能量為0.661Mev的單能伽馬射線）的單能伽馬射線） （2）伽馬探測器是由單伽馬）伽馬探測器是由單伽馬探測器和雙伽馬探測器（即補償探測器和雙伽馬探測器（即補償密度測井儀，又有長源距和短源密度測井儀，又有長源距和短源距之分）組成。距之分）組成。 （3）屏蔽體）屏蔽體使源距發(fā)射的使源距發(fā)射的光子不能直接到達探測器光子不能直接到達探測器二、測井原理二、測井原理 由源發(fā)射由源發(fā)射0.661Mev的射線的射線(排除電子對形成的可能性排除電子對形成的可能性)照射

6、地層發(fā)生照射地層發(fā)生康普頓效應康普頓效應(采用能量窗口，避免光電效應的影響采用能量窗口，避免光電效應的影響)散射射線到達探測散射射線到達探測器器計數(shù)率計數(shù)率N。地層密度。地層密度b不同，對伽馬光子的散射吸收能力不同，儀不同，對伽馬光子的散射吸收能力不同，儀器記錄的計數(shù)率不同，測井儀采用的正源距器記錄的計數(shù)率不同，測井儀采用的正源距L下下,b增大，增大，N減小。減小。 beAN5 . 0LeNN0bbeAABLNLnNLLnNLnN5 . 000)(1BLnNAb即：即：由上兩式可得：由上兩式可得： )(1BLnNAb若使用已知密度的介質(zhì)測量計數(shù)率，刻度若使用已知密度的介質(zhì)測量計數(shù)率，刻度b和和

7、N的關(guān)系，即確的關(guān)系，即確定定A和和B，就可以由，就可以由N求得求得b。 實際測井中，泥餅對測量結(jié)果是有影響的。實際測井中，泥餅對測量結(jié)果是有影響的。如果地層密度大于泥餅如果地層密度大于泥餅密度，隨泥餅厚度增大，密度，隨泥餅厚度增大，計數(shù)率增大。計數(shù)率增大。為什么？為什么？儀器探測范圍內(nèi)，由于儀器探測范圍內(nèi)，由于小密度物質(zhì)的存在，使小密度物質(zhì)的存在，使得吸收系數(shù)變小，計數(shù)得吸收系數(shù)變小，計數(shù)率增加。率增加。 實際測井中，泥餅影響不實際測井中，泥餅影響不可忽視，為此，采用雙源距可忽視，為此，采用雙源距探測器的補償密度測井儀，探測器的補償密度測井儀，其中長源距的計數(shù)率受泥餅其中長源距的計數(shù)率受泥餅

8、影響小，短源距受影響大，影響小，短源距受影響大，用長源距得到一個視地層密用長源距得到一個視地層密度度b，再由長短源距計數(shù)率，再由長短源距計數(shù)率得到泥餅校正值得到泥餅校正值，則地層，則地層密度密度b= b+ 。最終得。最終得到隨深度變化的一條到隨深度變化的一條b曲線曲線和和曲線曲線1.1.確定巖層的孔隙度確定巖層的孔隙度 確定巖層孔隙度是密度測井的主要用途。若有孔隙度為確定巖層孔隙度是密度測井的主要用途。若有孔隙度為，骨，骨架密度、孔隙流體密度和巖層體積密度分別為架密度、孔隙流體密度和巖層體積密度分別為mama、f f、b b的純的純巖石，則其體積密度和孔隙度的關(guān)系是：巖石，則其體積密度和孔隙度

9、的關(guān)系是： 不同的巖性，其骨架密度不同，砂巖一般為不同的巖性，其骨架密度不同，砂巖一般為2.652.65，石灰?guī)r為，石灰?guī)r為2.712.71，白云巖為白云巖為2.872.87。在已知巖性和孔隙流體的情況下，就可由密度測井。在已知巖性和孔隙流體的情況下，就可由密度測井確定巖層孔隙度。確定巖層孔隙度。 fmab)1 (fmabma2.2.確定巖性確定巖性 砂巖砂巖 2.65g/cm2.65g/cm3 3 、石灰?guī)r、石灰?guī)r2.71g/cm2.71g/cm3 3 、 白云巖白云巖2.87g/cm2.87g/cm3 3 、硬石膏、硬石膏2.98g/cm2.98g/cm3 3 、 鹽巖鹽巖2.03g/cm

10、2.03g/cm3 3 3.3.密度曲線與中子曲線重疊可用于識別氣層密度曲線與中子曲線重疊可用于識別氣層 天然氣相對于地層水和石油而言，其密度很低，密天然氣相對于地層水和石油而言，其密度很低，密度測井時，其密度值也較低，故由上式計算的孔隙度比度測井時，其密度值也較低，故由上式計算的孔隙度比實際孔隙度偏大，而在中子測井曲線上氣層表現(xiàn)為低孔實際孔隙度偏大，而在中子測井曲線上氣層表現(xiàn)為低孔隙度，因此二者曲線重疊即可識別氣層。隙度，因此二者曲線重疊即可識別氣層。 一、巖性密度測井的基本原理一、巖性密度測井的基本原理二、巖性密度測井的應用二、巖性密度測井的應用一、巖性密度測井的基本原理一、巖性密度測井的

11、基本原理 伽馬源產(chǎn)生的單能伽馬源產(chǎn)生的單能射線照射地層，其高能譜段射線照射地層，其高能譜段的的，只受康普頓效應影響，低能譜段，主要受光，只受康普頓效應影響，低能譜段，主要受光電效應的影響，在高能區(qū)設(shè)立窗口，計數(shù)電效應的影響，在高能區(qū)設(shè)立窗口，計數(shù)計數(shù)率，計數(shù)率，確定地層密度，為了補償泥餅影響，采用長短兩個確定地層密度，為了補償泥餅影響，采用長短兩個探測器，得到地層密度和泥餅補償值探測器，得到地層密度和泥餅補償值b和和；低；低能區(qū)開設(shè)窗口，計數(shù)能區(qū)開設(shè)窗口，計數(shù) ，以測量地層的光電吸收截，以測量地層的光電吸收截面指數(shù)面指數(shù)Pe。實際上是利用低能窗和高能窗計數(shù)率比。實際上是利用低能窗和高能窗計數(shù)率

12、比值來進行光電吸收截面指數(shù)計算的值來進行光電吸收截面指數(shù)計算的二、巖性密度測井的主要應用二、巖性密度測井的主要應用 1、識別巖性、識別巖性 體積光電吸收截面體積光電吸收截面U和光電吸收截面指數(shù)和光電吸收截面指數(shù)Pe，都可，都可用來識別巖性，用來識別巖性， 對于純地層，體積光電吸收截面：對于純地層，體積光電吸收截面： U=(1-)Uma+Uf 由于由于Uma比比Uf大很多，如果孔隙度不是很大，則上大很多，如果孔隙度不是很大，則上式可近似表達為式可近似表達為 U=(1-)Uma+Uf 則則 Uma=U/（1-）利用測井值利用測井值U和其他測井資和其他測井資料得到孔隙度料得到孔隙度，就可得到，就可得

13、到巖石骨架的體巖石骨架的體積光電吸收截積光電吸收截面面Uma，用來，用來識別巖性。識別巖性。2、計算儲集層的泥質(zhì)含量、計算儲集層的泥質(zhì)含量Vsh 泥質(zhì)含量可用下列近似式求得：泥質(zhì)含量可用下列近似式求得：mashmashUUUUV)1 (3、識別地層中的重礦物、識別地層中的重礦物 如重晶石如重晶石Pe=266.8，鋯石，鋯石Pe=69.1，都比一般礦物要，都比一般礦物要高出若干倍，地層中含有重礦物時，高出若干倍，地層中含有重礦物時，Pe顯著增大，據(jù)此顯著增大，據(jù)此識別重礦物識別重礦物地層的地層的“石灰?guī)r孔隙度石灰?guī)r孔隙度” 測井儀器是以飽含淡水的石灰?guī)r為標準刻度的，骨架測井儀器是以飽含淡水的石灰?guī)r為標準刻度的，骨架密度密度ma=2.71g/cm3，孔隙流體密度，孔隙流體密度f=1.0gcm3.當巖當巖性或流體性質(zhì)與刻度條件不同時，測井給出的孔隙度曲性或流體性質(zhì)與刻度條件不同時，測井給出的孔隙度曲線值與地層孔隙度不同。線值與地層孔隙度不同。 真孔隙度為零的純石英砂巖，密度為真孔隙度為零的純石英砂巖，密度為2.65g/cm3，按，按式計算得式計算得035. 0171. 265. 271. 2fmabmaD可見砂巖的密度孔隙度總是大于它的真孔隙度可見砂巖的密度孔隙度總是大于