8第八章密度测井和岩性密度测井

17:37:491此两种测井方法是由伽马源向地层发射伽马射线，伽马射线与地层介质相互作用后，再由伽马探测器接收与地层介质相互作用后产生的伽马射线（即为伽马-伽马测井），地层不同，对伽马射线的吸收性质不同，探测器记录的伽马读数不同，从而被用来研究地层性质。第八章密度测井和岩性密度测井17:37:49第八章密度测井和岩性密度测井2第八章密度测井和岩性密度测井第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础第二节地层密度测井第三节岩性密度测井17:37:49第八章密度测井和岩性密度测井3第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础一、岩石的体积密度ρb（即真密度）–孔隙中饱含流体的纯岩石的体积密度：mafmamafbmafGGVVVV(1)单位体积岩石的质量（g/cm3）bGVVVVma17:37:49第八章密度测井和岩性密度测井4第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础一、岩石的体积密度ρb（即真密度）–（1）组成岩石的骨架矿物不同，ρma不同，石英为2.65，方解石为2.71，白云石为2.87，对于相同孔隙度的体积密度不同，由此可判断岩性；另一方面，利用体积密度计算孔隙度时，必须得先确定岩性。–（2）孔隙性地层的密度小于致密地层，且随着φ的增加ρb减小，如果已知岩性ρma,由此可求φ。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井5第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础二、康普顿散射吸收系数Σ与岩石密度的关系–中等能量射线与介质发生康普顿散射，而使其强度减小,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，对于一定能量范围的伽马射线，σe为常数，所以Σ与ρb有关。密度测井利用此关系，通过康普顿散射吸收系数来测量岩石的密度。AbezNA17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井6第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础二、康普顿散射吸收系数Σ与岩石密度的关系17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井7第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面与岩性的关系–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，即伽马光子穿过单位厚度吸收介质时产生光电效应的几率。而它与原子序数关系为：•a为常数，通常a选取10-3.6。地层岩性不同，Z不同，则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。36ePaZ.17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井8第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面与岩性的关系–2.岩石的体积光电吸收截面U•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一个参数，它是伽马光子穿过单位体积吸收介质时产生光电效应的几率，以U来表示。地层岩性不同，其体积光电吸收截面不同。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井9第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面–2.体积光电吸收截面U•U对岩性敏感，也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：•Ui、Vi分别为组成岩石第i部分的体积光电吸收截面和相对体积。如孔隙度为φ的纯砂岩的体积光电吸收截面为：niiiUUV1mafU()UU117:37:50第八章密度测井和岩性密度测井10第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础三、岩石的光电吸收截面–3.体积光电吸收截面U与光电吸收截面指数Pe的关系•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。ebPU17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井11第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础四、伽马射线通过物质时的能谱–单能伽马射线束通过介质后，射线谱成分就要发生变化。–光子与物质产生光电效应和电子对效应时，光子被吸收，使射线束减弱，但不改变射线的能谱成分。–而康普顿效应却使光子经一次或多次散射,一再减弱他们的能量，使单能伽马射线变成了一定能量范围复杂谱射线。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井12第一节密度测井、岩性密度测井的地质物理基础四、伽马射线通过物质时的能谱–下图是能量为0.661MeV的中能伽马射线打入密度相同而原子序数不同和原子序数相同而密度不同的地层介质时的伽马能谱曲线。36ePaZ.AbezNA17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井13第二节地层密度测井一、密度测井的基本原理–1.测井仪•（1）伽马源、伽马探测器、屏蔽体三部分组成，贴井壁测量。•伽马源（Cs137）—发射中等能量为0.661Mev的单能伽马射线，射线与物质作用只发生光电效应和康普散射。•（2）伽马探测器是由单伽马探测器或双伽马探测器组成。•（3）屏蔽体—使源发射的光子不能直接到达探测器。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井14第二节地层密度测井一、密度测井的基本原理–2.测井原理•由源发射0.661Mev的伽马射线（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，ρ增大，N减小。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井15第二节地层密度测井一、密度测井的基本原理–2.测井原理•通过距离为L的伽马光子的计数率为：•只存在康普顿效应时：0LNNeAbezNAAbezNLANNe0AbeNL2NNe0bLnNLnNLLnNKL00AeK.N0517:37:50第八章密度测井和岩性密度测井16第二节地层密度测井一、密度测井的基本原理–2.测井原理•在L一定的情况下，探测器记录的计数率N在半对数坐标系中与ρb呈线性关系。可以根据这种关系通过计数率来求得地层密度。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井17第二节地层密度测井一、密度测井的基本原理–2.测井原理•实际测井中，泥饼影响不可忽视，在地层密度大于泥饼密度的情况下，随泥饼厚度的增加，计数率增大。反之，计数率减小。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井18第二节地层密度测井一、密度测井的基本原理–2.测井原理•为了补偿泥饼的影响，采用双源距探测器的补偿密度测井仪。•长源距的计数率受泥饼影响小，短源距受泥饼影响大，用长源距得到一个视地层密度ρbˊ，再由长源距计数率和短源距计数率得到泥饼校正值Δρ，则地层密度ρb=ρbˊ+Δρ。最终得随深度变化的一条ρb曲线和Δρ曲线。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井19第二节地层密度测井17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井20第二节地层密度测井二、密度测井资料的应用–1.计算孔隙度•可用上述公式计算，也可制作图版，应用图版求取。对泥质油气层须作校正。mabDmaffmab)1(17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井21第二节地层密度测井二、密度测井资料的应用–2.识别气层，判断岩性•密度测井和中子测井曲线重叠识别气层，判断岩性。–3.确定岩性求解孔隙度•密度—中子测井交会图法，可以确定岩性求解孔隙度。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井22第二节地层密度测井二、密度测井资料的应用–4.识别煤层17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井23第二节地层密度测井二、密度测井资料的应用–4.识别煤层17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井24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0.661Mev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NLS，确定地层密度。低能区开设窗口，计数γ计数率Nlith，低能窗记录的Nlith同高能窗计数率NLS的比值Nlith/NLS与1/(Pe+0.41)存在线性关系，以此测量地层的光电吸收截面指数。–由于地层的光电吸收截面指数对岩性有更高的灵敏度，可由Pe确定岩性。同时，根据Pe与U关系，可求地层的体积光电吸收截面U。ebPU17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井25第三节岩性密度测井17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井26第三节岩性密度测井二、岩性密度测井资料应用–1、识别岩性•体积光电吸收截面U和光电吸收截面指数Pe，都可以用来识别岩性。•对于纯地层，体积光电吸收截面：•由于Uma比Uf大很多，如地层的孔隙度不很大，则上式近似为：或mafU()UU1maU()U1maUU/()117:37:50第八章密度测井和岩性密度测井27第三节岩性密度测井二、岩性密度测井资料应用–1、识别岩性•利用U测井值和其它测井资料得到的孔隙度φ，就可得到岩石的骨架的体积光电吸收截面Uma，用来识别单矿物岩石岩性。17:37:50第八章密度测井和岩性密度测井28第三节岩性密度测井二、岩性密度测井资料应用–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，都比一般矿物高若干倍，地层中含有重矿物时，Pe显著增大，据此可以识别重矿物。1mashshmaUU()VUU