測井方法原理-放射性聲波測井(測井解釋培訓教材-COSL)

1、WWW.COSL.COM.CN 1放射性測井講座放射性測井講座 中海油田服務股份有限公司中海油田服務股份有限公司 油田技術事業(yè)部資料解釋中心油田技術事業(yè)部資料解釋中心 20102010年年9 9月月 主講人：劉建新主講人：劉建新自然伽馬測井自然伽馬測井密度測井密度測井中子測井中子測井核測井（核測井（放射性測井放射性測井）：）：以物質的原子核物理性質為基以物質的原子核物理性質為基礎的一組測井方法礎的一組測井方法。它是根據(jù)巖石及其孔隙流體和井內介質它是根據(jù)巖石及其孔隙流體和井內介質（套管、水泥等）的核物理性質，研究鉆井地質剖面，尋找有用（套管、水泥等）的核物理性質，研究鉆井地質剖面，尋找有用礦藏，

2、研究油田開發(fā)工程的一類測井方法。礦藏，研究油田開發(fā)工程的一類測井方法。核測井的適用條件：一般的泥漿井、油基泥漿井、核測井的適用條件：一般的泥漿井、油基泥漿井、高礦化度泥漿井、空氣鉆井（裸眼井、套管井）高礦化度泥漿井、空氣鉆井（裸眼井、套管井）核測井的優(yōu)點：核測井的優(yōu)點：伽馬測井的核物理基礎伽馬測井的核物理基礎它是唯一能夠確定它是唯一能夠確定巖石及巖石及其孔隙流體化學元素含量其孔隙流體化學元素含量的測井方法。的測井方法。伽馬測井的核物理基礎伽馬測井的核物理基礎一、原子核的衰變及放射性一、原子核的衰變及放射性1 1、原子的結構、原子的結構原子：由原子核及其核外電子層組成的一種很微小的粒子。原子：由

3、原子核及其核外電子層組成的一種很微小的粒子。原子核由原子核由質子質子和和中子中子組成組成2 2、同位素、同位素同位素：質子數(shù)相同的同一類原子。同位素：質子數(shù)相同的同一類原子。例：氫的同位素：氕、氘、氚例：氫的同位素：氕、氘、氚伽馬測井的核物理基礎伽馬測井的核物理基礎3 3、核衰變、核衰變放射性：放射性： 自發(fā)地釋放出自發(fā)地釋放出 、 ， 射線的性質射線的性質放射性核衰變的規(guī)律：放射性核數(shù)隨時間按指數(shù)遞減的規(guī)律放射性核衰變的規(guī)律：放射性核數(shù)隨時間按指數(shù)遞減的規(guī)律變化。變化。 即：即：teNN0N:N:放射性元素個數(shù)放射性元素個數(shù)t:t:時間時間 ：衰變系數(shù)衰變系數(shù)核衰變核衰變：放射性元素的原子核

4、自發(fā)地釋放出一種帶電粒子：放射性元素的原子核自發(fā)地釋放出一種帶電粒子（ 或或 ），蛻變成另外某種原子核，同時放射出伽馬（），蛻變成另外某種原子核，同時放射出伽馬（ ）射線的過程。射線的過程。伽馬測井的核物理基礎伽馬測井的核物理基礎二、常用二、常用GRGR強度單位強度單位1 1、放射性強度單位、放射性強度單位2 2、放射性劑量單位、放射性劑量單位1 1居里：單位時間內發(fā)生衰變的原子核數(shù)。居里：單位時間內發(fā)生衰變的原子核數(shù)。1 1居里居里=1=1克鐳的源強克鐳的源強=1=1克鐳當量克鐳當量/ /克（每克物質的放射性強度克（每克物質的放射性強度單位相當于單位相當于1 1克鐳）克鐳）=3.7=3.7*

5、 *10101010次次/ /秒秒單位質量的物質被射線照射時所吸收的能量來度量射線強度單位質量的物質被射線照射時所吸收的能量來度量射線強度為放射性劑量。用倫琴表示。而測井用的單位是為放射性劑量。用倫琴表示。而測井用的單位是微倫琴微倫琴/ /小小時時，單位時間內的射線劑量為劑量率。，單位時間內的射線劑量為劑量率。伽馬測井的核物理基礎伽馬測井的核物理基礎3 3、條件單位、條件單位三、三、核衰變的統(tǒng)計漲落核衰變的統(tǒng)計漲落同一放射性元素在相同的時間間隔內，衰變次數(shù)不完全相同，同一放射性元素在相同的時間間隔內，衰變次數(shù)不完全相同，總是總是圍繞一平均值上下起伏圍繞一平均值上下起伏。統(tǒng)計漲落是由核衰變統(tǒng)計漲

6、落是由核衰變本身的特性本身的特性所決定的，與環(huán)境和人的因素所決定的，與環(huán)境和人的因素無關。無關。測井時記錄的是測井時記錄的是單位時間的脈沖數(shù)單位時間的脈沖數(shù)，不同的儀器記錄器在，不同的儀器記錄器在統(tǒng)統(tǒng)一一標準下刻度。標準下刻度。采取相同的單位：采取相同的單位：微倫琴微倫琴/ /小時小時 APIAPI自然伽馬測井自然伽馬測井GRGR測量的是測量的是巖層的自然放射性強度巖層的自然放射性強度（不用任何放射性源）（不用任何放射性源）一、巖石的自然放射性一、巖石的自然放射性巖石中主要的放射性元素：巖石中主要的放射性元素：9292U U238 238 9090ThTh232232 1919K K4040巖

7、石的自然放射性強度主要取決于其三者的比例，巖石的自然放射性強度主要取決于其三者的比例，其含量與巖性以其含量與巖性以及形成過程中的物理化學條件有關及形成過程中的物理化學條件有關，因此，巖性不同，因此，巖性不同，GRGR不同。不同。 火成巖火成巖 變質巖變質巖 沉積巖沉積巖自然伽馬測井自然伽馬測井沉積巖骨架不含重礦物，除鉀巖外，其他巖石本身基本上不含沉積巖骨架不含重礦物，除鉀巖外，其他巖石本身基本上不含放射性，但在形成過程中會多少地吸附些放射性元素。放射性，但在形成過程中會多少地吸附些放射性元素。強度最低的：強度最低的：硬石膏、石膏、不含鉀的鹽巖硬石膏、石膏、不含鉀的鹽巖強度較低的：強度較低的：砂

8、巖、灰?guī)r、白云巖砂巖、灰?guī)r、白云巖強度較高的：淺海相和陸相沉積的強度較高的：淺海相和陸相沉積的泥巖泥巖、泥灰?guī)r、鈣質泥巖、泥灰?guī)r、鈣質泥巖、含砂泥巖等含砂泥巖等強度高的：強度高的：鉀巖、深水泥巖、頁巖鉀巖、深水泥巖、頁巖強度最高的：強度最高的：放射性軟泥、澎土巖、火山灰放射性軟泥、澎土巖、火山灰除了鉀巖及骨架含放射性元素的巖石外，巖石的除了鉀巖及骨架含放射性元素的巖石外，巖石的GRGR強強度隨巖石顆粒變細而增加。度隨巖石顆粒變細而增加。通常情況下：地層的通常情況下：地層的GRGR值的高低主要取決于泥質含量值的高低主要取決于泥質含量沉積巖的自然放射性有以下變化規(guī)律：沉積巖的自然放射性有以下變化規(guī)

9、律：a.a.隨泥質含量的增加而增加隨泥質含量的增加而增加；b.b.隨有機物含量增加而增加隨有機物含量增加而增加，如瀝青質泥巖的放射性很高。在還原，如瀝青質泥巖的放射性很高。在還原條件下，六價鈾能被還原成四價鈾，從溶液中分離出來而沉淀在地條件下，六價鈾能被還原成四價鈾，從溶液中分離出來而沉淀在地層中，且層中，且有機物容易吸附含鈾和釷的放射性物質有機物容易吸附含鈾和釷的放射性物質；c.c.隨著鉀鹽和某些放射性礦物的增加而增加隨著鉀鹽和某些放射性礦物的增加而增加。 自然伽馬測井自然伽馬測井自然伽馬測井自然伽馬測井泥漿泥漿儀器儀器 外殼外殼進入探進入探測器測器記錄連記錄連續(xù)電流所產(chǎn)續(xù)電流所產(chǎn)生的電位差

10、生的電位差穿過穿過至至經(jīng)傳輸經(jīng)傳輸至地面至地面儀器處理儀器處理使與單位使與單位時間的電時間的電脈沖數(shù)成脈沖數(shù)成正比正比 射線射線GRGR曲線曲線二、二、GR GR 測井基本原理測井基本原理自然伽馬測井自然伽馬測井三、三、GR GR 曲線特征（均勻理想模型地層點測）曲線特征（均勻理想模型地層點測）GRGR（APIAPI）當當上下圍巖相同上下圍巖相同時，時，曲線曲線對稱對稱于地層中于地層中部，部，低低放射性地層對放射性地層對應應GRGR低低，高高放射性放射性地層對應地層對應GRGR高高h3dh3d 曲線幅度曲線幅度不受不受巖層厚度的影響；巖層厚度的影響；h3d h3d 曲線的最大或曲線的最大或最小

11、最小受巖層厚度受巖層厚度的的影響（影響（？）自然伽馬測井自然伽馬測井自然伽馬測井自然伽馬測井四、影響因素四、影響因素1 1、巖層厚度的影響、巖層厚度的影響2 2、井參數(shù)影響、井參數(shù)影響d d增加增加裸眼井對裸眼井對GRGR吸收增加，但泥漿中所含一定吸收增加，但泥漿中所含一定的放射性補償了一部分，影響小的放射性補償了一部分，影響小套管井：水泥環(huán)厚度增加套管井：水泥環(huán)厚度增加-GR-GR減小減小巖層厚度增加或減小，巖層厚度增加或減小，GRGR曲線減小或增大。曲線減小或增大。自然伽馬測井自然伽馬測井3 3、統(tǒng)計漲落誤差、統(tǒng)計漲落誤差由于漲落誤差的存在，由于漲落誤差的存在，實測的實測的GRGR曲線出現(xiàn)

12、許曲線出現(xiàn)許多多“小鋸齒小鋸齒”自然伽馬測井自然伽馬測井4 4、測井速度、測井速度V V增加增加V V合適合適GRGR（APIAPI）滯后現(xiàn)象滯后現(xiàn)象積分電路的特點所至積分電路的特點所至當當h h一定：一定：GRGR受受V V測測和時間和時間常數(shù)的影響常數(shù)的影響t=h/vt=h/v；v v增加，增加，tt時間常數(shù)，探測器無法時間常數(shù)，探測器無法全部探測到地層發(fā)出的全部探測到地層發(fā)出的GRGR，導致導致GRGR下降下降，還會使其發(fā)，還會使其發(fā)生崎變，生崎變，深度錯位。深度錯位。自然伽馬測井自然伽馬測井五、五、GRGR曲線的解釋及應用曲線的解釋及應用1 1、劃分巖層、劃分巖層碳酸鹽巖剖面相同碳酸鹽

13、巖剖面相同砂泥巖剖面砂泥巖剖面（骨架不含放射性礦物）（骨架不含放射性礦物）GRGR泥泥巖巖砂砂 巖巖泥泥巖巖砂砂 巖巖H H隨著泥質含量的增加，隨著泥質含量的增加，GRGR值增加。值增加。 泥巖泥巖- -高值；砂巖高值；砂巖- -低值低值給定巖性剖面，請定性的畫出給定巖性剖面，請定性的畫出GRGR曲線。曲線。泥灰?guī)r泥灰?guī)r灰?guī)r灰?guī)r白云巖白云巖泥巖泥巖石膏石膏GR回憶巖石的回憶巖石的GRGR的大小關系的大小關系自然伽馬測井自然伽馬測井自然伽馬測井自然伽馬測井2 2、確定地層的泥質含量、確定地層的泥質含量當泥質含量低時當泥質含量低時：minmaxminGRGRGRGRVsh當泥質含量高時當泥質含量高

14、時：gcur=2(gcur=2(老地層）老地層）gcur=3.7(gcur=3.7(新地層）新地層）1212minmaxmingcurIshgcurVshGRGRGRGRIsh不含放射性礦物的地層，不含放射性礦物的地層，GRGR主要取決于主要取決于地層的泥質含量。地層的泥質含量。自然伽馬測井自然伽馬測井3 3、進行地層對比、進行地層對比 用用GRGR曲線進行對比的優(yōu)點：曲線進行對比的優(yōu)點：與巖石孔隙中的流體性質（油或水）無關與巖石孔隙中的流體性質（油或水）無關與地層水和泥漿礦化度無關與地層水和泥漿礦化度無關在在GRGR曲線上容易找到標準層曲線上容易找到標準層地球物理測井地球物理測井核測井核測井

15、自然伽馬測井自然伽馬測井GRGR重點：重點：沉積巖的自然放射性有什么變化規(guī)律沉積巖的自然放射性有什么變化規(guī)律GRGR曲線的解釋與應用（曲線的解釋與應用（地層對比、泥質含量的計算地層對比、泥質含量的計算） 自然伽馬能譜測井的地質依據(jù)，是自然伽馬能譜測井的地質依據(jù)，是U U、Th, KTh, K在礦物和在礦物和巖石中的分布規(guī)律與巖石的礦物成分、成巖環(huán)境和地下巖石中的分布規(guī)律與巖石的礦物成分、成巖環(huán)境和地下水活動有關。水活動有關。 一般說來，普通粘土巖中一般說來，普通粘土巖中鉀和釷鉀和釷含量高，而鈾的含量含量高，而鈾的含量較低（相對于鉀和釷）。據(jù)較低（相對于鉀和釷）。據(jù)Belk-nap, W. B.

16、Belk-nap, W. B.等人由等人由200200塊不同種類的粘土巖取得的分析數(shù)據(jù)，粘土巖中放射性塊不同種類的粘土巖取得的分析數(shù)據(jù)，粘土巖中放射性元素的平均含量約為：鉀元素的平均含量約為：鉀2%2%，鈾，鈾6ppm6ppm，釷，釷12ppm 12ppm 。自然伽馬能譜測井（自然伽馬能譜測井（NGS） 純的砂巖和碳酸鹽巖放射性元素含量很低，但有些地層也可純的砂巖和碳酸鹽巖放射性元素含量很低，但有些地層也可能具有很高的放射性，這些高放射性地層又可能是儲集層，此類能具有很高的放射性，這些高放射性地層又可能是儲集層，此類儲集層用普通自然伽馬測井是無法識別的，而用自然伽馬能譜測儲集層用普通自然伽馬測

17、井是無法識別的，而用自然伽馬能譜測井卻往往能成功地將其和泥巖區(qū)別開。井卻往往能成功地將其和泥巖區(qū)別開。 滲透性地層中滲透性地層中U U含量的增高與地層水的活動有密切關系。有含量的增高與地層水的活動有密切關系。有些儲集層還由于巖石骨架中含有放射性重礦物而顯示為高放射性些儲集層還由于巖石骨架中含有放射性重礦物而顯示為高放射性地層。地層。 還應指出，巖石中釷和鈾的含量比（通常稱為釷鈾比）具有還應指出，巖石中釷和鈾的含量比（通常稱為釷鈾比）具有重要的地質意義，利用它可以解決一系列地質問題。據(jù)統(tǒng)計，粘重要的地質意義，利用它可以解決一系列地質問題。據(jù)統(tǒng)計，粘土巖的土巖的Th/UTh/U為為2.0-4.12

18、.0-4.1；碳酸鹽巖的；碳酸鹽巖的Th/UTh/U為為0.3-2.80.3-2.8；砂巖的鈾；砂巖的鈾含量變化范圍很大，含量變化范圍很大， Th/UTh/U值變化范圍也大。值變化范圍也大。自然伽馬能譜測井（自然伽馬能譜測井（NGS）自然伽馬能譜測井（自然伽馬能譜測井（NGS） 在還原環(huán)境中，尤其當粘土巖中含有機物和硫化物時，粘土在還原環(huán)境中，尤其當粘土巖中含有機物和硫化物時，粘土對鈾離子的吸附力增強，粘土的鈾含量明顯增高。對鈾離子的吸附力增強，粘土的鈾含量明顯增高。自然伽馬能譜測井（自然伽馬能譜測井（NGS）2 2、研究生油層、研究生油層U U、U/KU/K越高，生油能力越強越高，生油能力越

19、強有機碳含量有機碳含量U U、U/KU/K計數(shù)率比計數(shù)率比研究發(fā)現(xiàn)：巖石中的有機物對鈾的富集起著重要作用。研究發(fā)現(xiàn)：巖石中的有機物對鈾的富集起著重要作用。有機碳含量與有機碳含量與U/KU/K存在線性關系存在線性關系 純的碎屑巖儲集層純的碎屑巖儲集層K K、ThTh、U U的含量的含量均很低。但當這些巖石中含有高放射性均很低。但當這些巖石中含有高放射性礦物（如獨居石、鋯石等）時，純砂巖礦物（如獨居石、鋯石等）時，純砂巖的的K K、ThTh、U U含量也能顯著增高。右圖中含量也能顯著增高。右圖中420-490ft420-490ft之間的膨潤土和凝灰?guī)r薄層之間的膨潤土和凝灰?guī)r薄層顯示為低含鉀、高含鈾

20、和釷。顯示為低含鉀、高含鈾和釷。775-775-900ft900ft之間為高含鈾的砂巖地層。故總之間為高含鈾的砂巖地層。故總計數(shù)率不能作為泥質指示曲線用。計數(shù)率不能作為泥質指示曲線用。高放射性碎屑巖儲集層高放射性碎屑巖儲集層 和碎屑巖儲集層一樣，純的碳酸鹽巖和碎屑巖儲集層一樣，純的碳酸鹽巖儲集層儲集層K K、U U、ThTh的含量都很低。但當?shù)貙拥暮慷己艿?。但當?shù)貙又杏锈泬A、長石和粘上礦物時、中有鉀堿、長石和粘上礦物時、K K含量會明含量會明顯上升；而在還原條件下，地層水中的鈾顯上升；而在還原條件下，地層水中的鈾在滲透帶沉積，可使地層的在滲透帶沉積，可使地層的U U含量高達含量高達20ppm

21、20ppm。 因此在碳酸鹽巖剖面中，自然伽馬能因此在碳酸鹽巖剖面中，自然伽馬能譜測井有助于區(qū)分巖性，對剖面進行詳細譜測井有助于區(qū)分巖性，對剖面進行詳細對比，更可靠地估算泥質含量，尋找高產(chǎn)對比，更可靠地估算泥質含量，尋找高產(chǎn)裂縫帶及確定施行增產(chǎn)措施的層位。裂縫帶及確定施行增產(chǎn)措施的層位。高放射性碳酸鹽巖儲集層高放射性碳酸鹽巖儲集層自然伽馬測井自然伽馬測井密度測井密度測井中子測井中子測井地層密度測井地層密度測井FDL密度測井密度測井利用利用康普頓散射康普頓散射反映反映地層密度地層密度巖性密度測井巖性密度測井利用利用康普頓散射和光電效應康普頓散射和光電效應來確定來確定地層密度和巖性，進而求孔隙度地層

22、密度和巖性，進而求孔隙度密度測井和巖性密度測井都是利用密度測井和巖性密度測井都是利用伽馬射線和地層介質伽馬射線和地層介質發(fā)生各種效應來研究地層性質的。發(fā)生各種效應來研究地層性質的。這一類側井方法所用的轟擊粒子和探側的對象都是伽馬光子，所這一類側井方法所用的轟擊粒子和探側的對象都是伽馬光子，所以通稱以通稱伽馬一伽馬側井伽馬一伽馬側井。地層密度測井地層密度測井一、伽馬射線與物質的相互作用一、伽馬射線與物質的相互作用 射線的能量射線的能量30Mev1.02Mev)1.02Mev)電子對吸收系數(shù)：電子對吸收系數(shù)：t t當伽馬射線能量較高時，射線粒當伽馬射線能量較高時，射線粒子與物質的原子核發(fā)生碰撞，從

23、子與物質的原子核發(fā)生碰撞，從原子核中打出一正一負兩個電子，原子核中打出一正一負兩個電子，稱為電子對。射線能量降低，射稱為電子對。射線能量降低，射線與物質的這種作用過程稱為電線與物質的這種作用過程稱為電子對效應。子對效應。原子核原子核電子電子+e-e伽馬射線伽馬射線地層密度測井地層密度測井2 2、康普頓效應、康普頓效應 (0.2Mev(0.2MevE E 1.02Mev)1.02Mev)康普頓散射吸收系數(shù)：康普頓散射吸收系數(shù)： 當伽馬射線能量為中等時，伽馬射當伽馬射線能量為中等時，伽馬射線與原子的外層電子發(fā)生作用，把線與原子的外層電子發(fā)生作用，把一部分能量傳給電子，使電子從某一部分能量傳給電子，

24、使電子從某一方向射出，此電子稱為康普頓電一方向射出，此電子稱為康普頓電子，損失了部分能量的射線向另一子，損失了部分能量的射線向另一方向散射出去，這種效應稱為康普方向散射出去，這種效應稱為康普頓效應。頓效應。原子核原子核電子電子伽馬射線伽馬射線散射伽馬射線散射伽馬射線地層密度測井地層密度測井3 3、光電效應：、光電效應： (E(E 0.2 0.2 MevMev ) )光電效應的吸收系數(shù)：光電效應的吸收系數(shù)： 能量較低的伽馬射線穿過物質與原能量較低的伽馬射線穿過物質與原子中的電子相碰撞，并將其能量交子中的電子相碰撞，并將其能量交給電子，使電子脫離原子而運動，給電子，使電子脫離原子而運動，伽馬光子本

25、身則整個被吸收，被釋伽馬光子本身則整個被吸收，被釋放出來的電子叫自由電子，這種效放出來的電子叫自由電子，這種效應叫光電效應。此時產(chǎn)生的自由電應叫光電效應。此時產(chǎn)生的自由電子被稱為光電子。子被稱為光電子。原子核原子核電子電子伽馬射線伽馬射線密度測井選用密度測井選用C CS S137137為伽馬源，它發(fā)射能量為為伽馬源，它發(fā)射能量為0.661MeV0.661MeV的伽馬光子，這就排除了形成電子對的可能性。如果的伽馬光子，這就排除了形成電子對的可能性。如果將記錄伽馬射線的閾值定在將記錄伽馬射線的閾值定在0.1-0.2MeV0.1-0.2MeV，也就是說只，也就是說只記錄那些能量較高的一次散射或多次散

26、射伽馬射線。記錄那些能量較高的一次散射或多次散射伽馬射線。地層密度測井地層密度測井伽馬源的選擇：伽馬源的選擇：地層密度測井地層密度測井三、密度測井的原理（三、密度測井的原理（FDLFDL）1 1、電子密度的定義（、電子密度的定義（ e e）單位體積中巖石的電子數(shù)。單位體積中巖石的電子數(shù)。Z:Z:原子序數(shù)原子序數(shù)A A：質量數(shù)：質量數(shù)N N0 0：阿伏加德羅常數(shù)阿伏加德羅常數(shù)ZNAbe0 密度測井儀器是用純石灰?guī)r為標準巖性進行刻度的，巖性不同時其骨架密度測井儀器是用純石灰?guī)r為標準巖性進行刻度的，巖性不同時其骨架會造成附加孔隙度。會造成附加孔隙度。砂巖：孔隙度為零的純石英砂巖，視密度為砂巖：孔隙度

27、為零的純石英砂巖，視密度為2.652.65克克/ /厘米。用石灰?guī)r刻厘米。用石灰?guī)r刻度的儀器骨架密度度的儀器骨架密度取取2.712.71克克/ /厘米厘米3 3，得，得 =(2.71-2.65)/(2.71-1.0)=0.035=(2.71-2.65)/(2.71-1.0)=0.035即孔隙度為零的砂巖，當以石灰?guī)r為標準進行處理時，會顯示為即孔隙度為零的砂巖，當以石灰?guī)r為標準進行處理時，會顯示為3.5%3.5%的的孔隙度。習慣上把這個孔隙度值稱為孔隙度為零的砂巖的孔隙度。習慣上把這個孔隙度值稱為孔隙度為零的砂巖的“石灰?guī)r孔隙石灰?guī)r孔隙度度”。孔隙度為孔隙度為的砂巖，若孔隙度中充滿淡水，其密度為

28、的砂巖，若孔隙度中充滿淡水，其密度為 2 26 6-1-16 6它的它的“石灰?guī)r孔隙度石灰?guī)r孔隙度”為為 0.0350.0350.9650.965白云巖：白云巖骨架密度為白云巖：白云巖骨架密度為2.872.87克克/ /厘米厘米3 3。孔隙度為零的白云巖其。孔隙度為零的白云巖其“石灰?guī)r孔隙度石灰?guī)r孔隙度”為為: : (2.71-2.87)/(2.71-1.0)=-0.094(2.71-2.87)/(2.71-1.0)=-0.094孔隙度為孔隙度為的白云巖，其密度為的白云巖，其密度為 2 2-1-1其其“石灰?guī)r孔隙度石灰?guī)r孔隙度”為為 -0.094-0.0941.094 1.094 上述計算說明

29、，以石灰?guī)r為標準刻度的儀器，如果忽略了巖性的上述計算說明，以石灰?guī)r為標準刻度的儀器，如果忽略了巖性的影響，對影響，對砂巖地層求出的孔隙度比實際孔隙度大砂巖地層求出的孔隙度比實際孔隙度大，而對，而對白云巖求白云巖求出的孔隙度比實際孔隙度小出的孔隙度比實際孔隙度小。當巖石骨架中含有重礦物時，用密。當巖石骨架中含有重礦物時，用密度測井求出的孔隙度總比實際孔隙度小。度測井求出的孔隙度總比實際孔隙度小。 由此可得出以下兩點結論：由此可得出以下兩點結論： (1)(1)用密度測井值求孔隙度時，應根據(jù)巖性確定其視密度，而用密度測井值求孔隙度時，應根據(jù)巖性確定其視密度，而后分別計算孔隙度。后分別計算孔隙度。(2

30、)(2)利用非石灰?guī)r地層的利用非石灰?guī)r地層的“石灰?guī)r孔隙度石灰?guī)r孔隙度”與實際孔隙度的差與實際孔隙度的差別可以識別巖性。別可以識別巖性。地層密度測井地層密度測井四、補償密度測井（四、補償密度測井（FDCFDC）主要用途：可利用長短源距的測量結果來計算有泥餅影響條件下主要用途：可利用長短源距的測量結果來計算有泥餅影響條件下被測巖石的真實密度值。被測巖石的真實密度值。 1 1個放射性源個放射性源兩個探測器兩個探測器貼井壁測量貼井壁測量1 1、基本原理、基本原理儀器的放射源和探測器裝儀器的放射源和探測器裝在壓向井壁的滑板上在壓向井壁的滑板上。測。測井時伽馬源向地層發(fā)射伽井時伽馬源向地層發(fā)射伽馬光子，

31、經(jīng)地層散射吸收馬光子，經(jīng)地層散射吸收后，有部分經(jīng)過散射的光后，有部分經(jīng)過散射的光子由離源不同距離的兩個子由離源不同距離的兩個伽馬射線探測器所接收。伽馬射線探測器所接收。源和探測源和探測器之間由屏蔽隔器之間由屏蔽隔開，使源發(fā)射的伽馬光子不能直接射到探測器。儀器背向地層的一方開，使源發(fā)射的伽馬光子不能直接射到探測器。儀器背向地層的一方也屏蔽起來，以減小井的影響。離源近的探測器叫也屏蔽起來，以減小井的影響。離源近的探測器叫短源距探測器短源距探測器，離，離源遠的另一個叫源遠的另一個叫長源距探測器長源距探測器。地層的密度不同，對伽馬光子的散射。地層的密度不同，對伽馬光子的散射和吸收能力不同，探測器記錄到

32、的讀數(shù)也不同。和吸收能力不同，探測器記錄到的讀數(shù)也不同。 2 2、計數(shù)率與地層密度的關系、計數(shù)率與地層密度的關系 探測器到源的距離叫源距。當源強和源距選定后，探測器接收到探測器到源的距離叫源距。當源強和源距選定后，探測器接收到的散射伽馬射線的強度決定于地層的兩個作用過程：的散射伽馬射線的強度決定于地層的兩個作用過程：當源距很小時上述第個過程是主要的，因而地層密當源距很小時上述第個過程是主要的，因而地層密度越大，計數(shù)率也越高。當源距很大時，上述第個度越大，計數(shù)率也越高。當源距很大時，上述第個過程壓倒了第個過程的作用，因而地層的密度越大，過程壓倒了第個過程的作用，因而地層的密度越大，探測器接收到的

33、光子越少，計數(shù)率就越小。探測器接收到的光子越少，計數(shù)率就越小。由源發(fā)射出的伽馬光子經(jīng)地層散射或多次散射使部分光子射向由源發(fā)射出的伽馬光子經(jīng)地層散射或多次散射使部分光子射向探測器探測器；射向探測器的那些伽馬光子，有一部分被再散射而改變方向或射向探測器的那些伽馬光子，有一部分被再散射而改變方向或者被吸收者被吸收?？芍?，在密度大的地層中，計數(shù)率隨源距的增大下降得快；而可知，在密度大的地層中，計數(shù)率隨源距的增大下降得快；而在密度小的地層中，計數(shù)率隨源距增大下降得慢。很明顯，在密度小的地層中，計數(shù)率隨源距增大下降得慢。很明顯，在在不同密度的地層中，計數(shù)率隨源距衰減的曲線會有一個交點不同密度的地層中，計數(shù)

34、率隨源距衰減的曲線會有一個交點。相應的源距叫零源距。源距為零源距時，不同密度的地層具有相應的源距叫零源距。源距為零源距時，不同密度的地層具有相同的計數(shù)率，儀器對地層密度的靈敏度為零。小于零源距叫相同的計數(shù)率，儀器對地層密度的靈敏度為零。小于零源距叫負源距，大于零源距叫正源距。負源距，大于零源距叫正源距。密度測井均采用正源距密度測井均采用正源距。為了。為了討論方便，這里引入視源距的概念。討論方便，這里引入視源距的概念。視源距視源距dada等于真源距等于真源距d d與零源距與零源距d d0 0的差，即的差，即 dadd0地層密度測井地層密度測井 要對密度測井儀器進行刻度，至少需要兩種不同密度要對密

35、度測井儀器進行刻度，至少需要兩種不同密度的標準地層或刻度塊做為刻度標準，并需有一種泥餅以調的標準地層或刻度塊做為刻度標準，并需有一種泥餅以調節(jié)泥餅補償值?？潭群玫膬x器，可按直線比例直接顯示密節(jié)泥餅補償值?？潭群玫膬x器，可按直線比例直接顯示密度曲線。度曲線。 刻度標準有刻度標準有一級刻度井一級刻度井、二級刻度塊二級刻度塊和和三級刻度器三級刻度器。使用刻度塊要注意它的等效視密度。使用刻度塊要注意它的等效視密度。五、密度測井儀的刻度五、密度測井儀的刻度地層密度測井地層密度測井六、密度測井曲線的應用六、密度測井曲線的應用1 1、劃分巖層、劃分巖層砂巖砂巖=2.65 =2.65 灰?guī)r灰?guī)r =2.71 =

36、2.71 白云巖白云巖=2.87=2.87鹽巖鹽巖=2.17 =2.17 硬石膏硬石膏=2.98 =2.98 淡水泥漿淡水泥漿=1=1鹽水泥漿鹽水泥漿=1.1 =1.1 單位：克單位：克/ /立方厘米（立方厘米（g/cmg/cm3 3) )孔隙度增加孔隙度增加-密度下降密度下降密度值不能準確反映巖性密度值不能準確反映巖性地層密度測井地層密度測井2 2、求巖層孔隙度、求巖層孔隙度mafmab 適用條件：適用條件：純巖層純巖層含泥質巖層：含泥質巖層：shshfshmabVV )1(地層密度測井地層密度測井例題：淡水泥漿井中，一純砂巖層的密度為例題：淡水泥漿井中，一純砂巖層的密度為2.40252.4

37、025g/cm3，求該巖層的孔隙度。，求該巖層的孔隙度。解：淡水泥漿的密度解：淡水泥漿的密度=1g/cm3=1g/cm3 代入公式：代入公式： 孔隙度孔隙度 = =（2.4025-2.652.4025-2.65）/ /（1-2.651-2.65） = 15%= 15%地層密度測井地層密度測井3 3、密度與中子曲線重疊確定巖性、判別氣層、密度與中子曲線重疊確定巖性、判別氣層4 4、密度、密度-中子交會圖法中子交會圖法確定巖性確定巖性孔隙度孔隙度巖石的骨架成分巖石的骨架成分地球物理測井地球物理測井核測井核測井地層密度測井地層密度測井（二）、巖性密度測井原理（二）、巖性密度測井原理1 1、下井儀：一

38、個源、下井儀：一個源 2 2個探測器個探測器2 2、測量原理、測量原理分別記錄高能區(qū)和低能區(qū)的計數(shù)分別記錄高能區(qū)和低能區(qū)的計數(shù)率、將計數(shù)率進行處理。高能區(qū)率、將計數(shù)率進行處理。高能區(qū)的計數(shù)率的計數(shù)率H=fH=f1 1( (e e ) ) b b，低能區(qū)低能區(qū)的計數(shù)率的計數(shù)率S=fS=f2 2( (e e、u) u) 輸出的測井曲線有：輸出的測井曲線有：PePe、U U 、b b巖性密度測井探測器窗巖性密度測井探測器窗口及伽馬射線的測定口及伽馬射線的測定 巖性密度測井巖性密度測井高能譜區(qū)：康普頓散射區(qū)，計高能譜區(qū)：康普頓散射區(qū)，計數(shù)率相同，說明此段數(shù)率相同，說明此段只反映巖只反映巖石的密度石的密

39、度。低能譜區(qū)：與巖性有關的光電低能譜區(qū)：與巖性有關的光電效應，效應，反映反映U或或Pe。巖性密度測井巖性密度測井（三）資料的解釋及應用（三）資料的解釋及應用1 1、常見巖石的、常見巖石的P Pe e 、U U、 b b值值 從表中得出以下結論：從表中得出以下結論：1 1）、不同巖性，）、不同巖性，P Pe e 、U U、 b b不同不同2 2）、）、U U的差別最大的差別最大3 3）、流體的）、流體的P Pe e 、U U相對骨架來講是很小的相對骨架來講是很小的礦物礦物名稱名稱石石英英方解方解石石白云白云石石石石膏膏硬石硬石膏膏巖巖鹽鹽淡淡水水鹽水鹽水油氣油氣1.22.0CH2CH4PePe1

40、.8065.0843.1423.425.0554.1690.3580.8071.20.1190.125U4.7913.779.008.1114.959.650.400.961.480.110.12地球物理測井地球物理測井核測井核測井地層密度測井地層密度測井巖性密度測井曲線識別巖性巖性密度測井曲線識別巖性 云云巖巖灰灰?guī)r巖巖性密度測井巖性密度測井中子中子- -密度曲線識別巖性及流體密度曲線識別巖性及流體砂巖線砂巖線灰?guī)r線灰?guī)r線白云巖線白云巖線含氣含氣泥質含泥質含量增加量增加中子中子- -密度曲線識別巖性及流體密度曲線識別巖性及流體自然電位測井自然電位測井側向測井側向測井中子測井中子測井中子測井中

41、子測井中子測井也是一種核測井方法，它主要利用中子測井也是一種核測井方法，它主要利用中子射線中子射線與地層的相互作用與地層的相互作用來劃分儲集層和確定地層孔隙度，來劃分儲集層和確定地層孔隙度，其次還能用于區(qū)分氣層。其次還能用于區(qū)分氣層。中子測井可分為：中子測井可分為：中子伽馬測井中子伽馬測井、中子熱中子測井中子熱中子測井、超熱中子測井超熱中子測井等等目前，主要用目前，主要用補償中子測井補償中子測井和和超熱中子測超熱中子測井井確定地層孔隙度。確定地層孔隙度。測井時，中子源隨井下儀器放入鉆孔中，由中子源放出的快中測井時，中子源隨井下儀器放入鉆孔中，由中子源放出的快中子經(jīng)過一系列碰撞而減弱到熱能狀態(tài)，

42、再經(jīng)過一定距離的擴散，子經(jīng)過一系列碰撞而減弱到熱能狀態(tài)，再經(jīng)過一定距離的擴散，最后被吸收。因此，中子在空間的分布是和物質的最后被吸收。因此，中子在空間的分布是和物質的減速性質及減速性質及吸收性質吸收性質有關。中子有關。中子- -中子測井就是通過測量源附近中子分布中子測井就是通過測量源附近中子分布狀態(tài)來研究巖層減速性質或吸收性質的方法。由于氫對中子具狀態(tài)來研究巖層減速性質或吸收性質的方法。由于氫對中子具有特別大的減速能力，所以有特別大的減速能力，所以巖石的減速性質主要由巖層中含氫巖石的減速性質主要由巖層中含氫量的多少決定量的多少決定。因而在不含結晶水的滲透性巖層中，巖層的減。因而在不含結晶水的滲透性巖層中，巖層的減速性質主要和孔隙度有關。速性質主要和孔隙度有關。巖層的吸收性質主要由巖層中某些巖層的吸收性質主要由巖層中某些吸收能力特別強的元素所決