地層密度測井

地層密度測井第一頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日二、康普頓散射吸收系數(shù)中等能量伽馬射線與介質(zhì)發(fā)生康普頓散射，結果使伽馬射線強度減小，反映伽馬射線被吸收的參數(shù)（康普頓散射吸收系數(shù)——由康普頓效應引起的伽馬射線通過單位距離物質(zhì)減弱程度）：

沉積巖中大多數(shù)核素Z/A均接近于0.5，常見的砂巖、石灰?guī)r、白云巖的Z/A的平均值也近似為0.5，所以對于一定能量范圍的伽馬射線（為常數(shù)），康普頓散射吸收系數(shù)只與巖石的體積密度有關。密度測井利用此關系，通過記錄康普頓散射的射線的強度來測量巖石的體積密度。第二頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日2、線性光電吸收系數(shù)

當伽馬射線的能量大于原子核外電子的結合能時，發(fā)生光電效應的概率。1、巖石的光電吸收截面指數(shù)Pe

它是描述發(fā)生光電效應時物質(zhì)對伽馬光子吸收能力的一個參數(shù)，即伽馬光子與巖石中一個電子發(fā)生光電效應的平均光電吸收截面，單位b/電子。而它與原子序數(shù)的關系為：式中a為常數(shù)，地層巖性不同，Pe有不同的值，也就是說Pe對巖性敏感，可以用來確定巖性，Pe是巖性密度測井測量的一個參數(shù)。三、巖石的光電吸收截面3、體積光電吸收截面

體積光電吸收截面也是描述發(fā)生光電效應時物質(zhì)對伽馬光子吸收能力的個參數(shù)，它是指每立方厘米物質(zhì)的光電吸收截面，以U來表示，單位地層巖性不同，其體積光電吸收截面不同。U對巖性敏感，也是巖性密度測井所要確定的一個參數(shù)。巖石的體積光電吸收截面為：第三頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日式中、分別為組成巖石的第i部分的體積光電吸收截面和相對體積。例如孔隙度為的純砂巖的體積光電吸收截面為：體積光電吸收截面U與光電吸收截面指數(shù)Pe有近似關系：故可由Pe求得U。四、伽馬射線通過物質(zhì)時的能譜中等能量的單色伽馬射線通過物質(zhì)時，由于和物質(zhì)發(fā)生光電效應與康普頓效應，部分伽馬光子會在發(fā)生光電效應中被吸收，伽馬射線強度要逐漸減小，而在發(fā)生康普頓效應中，則會使伽馬光子的能量逐漸下降，因為每個伽馬光子的康普頓散射次數(shù)不同，因而形成每種能量的伽馬光子的強度不同的能譜分布。圖8-1為能量0.661MeV的中能伽馬射線打入密度相同而原子序數(shù)不同的三種地層介質(zhì)的伽馬能譜曲線。位于低能區(qū)即光電效應區(qū)，隨著原子序數(shù)的增加而伽馬計數(shù)率下降。圖８－２是原子序數(shù)相同而密度不同的伽馬能譜分布，由圖可見在高能區(qū)即康普頓效應區(qū)，計數(shù)率將隨密度增加而下降。第四頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日第五頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日第二節(jié)地層密度測井一、密度測井的基本原理圖8-3是常用的一種密度測井儀器示意圖，該儀器包括有一個伽馬源，兩個接受伽馬射線的探測器，即長源距探測器和短源距探測器。他們安裝在滑板上，測井是被推靠到井壁上。在下井儀器的上方裝有輔助電子線路。通常用作伽馬源，它發(fā)射的伽馬射線具有中等能量（0.661MeV）,用它照射物質(zhì)只能產(chǎn)生康普頓散射和光電效應。由于地層的密度不同，則對伽馬光子的散射和吸收的能力不同，探測器接受到的伽馬光子的計數(shù)率也就不同。我們已知通過距離為L的伽馬光子的計數(shù)率為：

若只存在康普頓散射，則即為康普頓散射吸收系數(shù)，所以：由于沉積巖的Z/A0.5，故

第六頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日兩邊取對數(shù)，則得：其中：為常數(shù)?？梢娞綔y器在記錄的計數(shù)率N在半對數(shù)坐標系上與和L呈線性關系，圖8-4是兩種源距下的與計數(shù)率N的關系曲線圖。源距選定后，對儀器進行刻度找到和N的這種關系，則記錄散射伽馬光子計數(shù)率N就可以測得地層密度。當井壁上有泥餅存在，且泥餅的密度與地層的密度不同時，泥餅對測量值有一定的影響，如圖8-5所示。在地層密度大于泥餅密度的情況下，如果泥餅厚度增大，則在密度相同的地層中，伽馬光子計數(shù)率增大。第七頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日為了補償泥餅的影響，密度測井采用兩個探測器（長源距和短源距），得到兩個計數(shù)率和，利用長源距計數(shù)率得到一個視地層密度，再由和得到一個泥餅影響校正值，則地層密度，密度測井同時輸出和兩條曲線。密度測井還可以輸出石灰?guī)r孔隙度測井曲線，因為測量使用的儀器是在飽含淡水的石灰?guī)r地層中刻度的。圖8-6是密度測井曲線圖。第八頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日如右圖，是密度測井曲線圖，它同時輸出密度曲線、泥餅校正值曲線。密度測井還可以輸出石灰?guī)r孔隙度曲線，因為測量使用的儀器是在飽含淡水的石灰?guī)r地層中刻度的。

第九頁，共十一頁，編輯于2023年，星期日二、密度測井資料的應用２、識別氣層，判斷巖性密度測井和中子測井曲線重疊可以識別氣層，判斷巖性。３、確定巖性求孔隙度密度－中子測井交會圖法，可以確定巖性求解孔隙度。１、確定巖石的孔隙度

在已知巖性和孔隙流體的情況下，就可以由密度測井的測量值求純巖石的孔隙度。它可以由公式計算，也可以應用圖版求取。典型的泥巖和泥巖夾層的密