第8章 密度测井和岩性密度测井(20100419定稿)

第八章密度测井和岩性密度测井测量人工伽玛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+光电效应内容：第一节地质物理基础第二节密度测井第三节岩性密度测井一、岩石的体积密度VGb单位体积岩石的质量。对含水纯岩石：fmafmamafmabVVVVGG)1(单位：(g/cm3)其中：VVVmaVmaVV第一节地质物理基础(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。maf（盐水泥浆）（淡水泥浆）1.10.1fmab)1(如石英为2.65，方解石为2.71，白云石为2.87，二、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，当入射伽玛射线的能量在一定范围(0.25~2.5MeV)内时,是一个常数。AZNbAee三、岩石光电吸收截面1.岩石的光电吸收截面指数Pe：伽玛射线与岩石中的一个电子发生光电效应的平均光电吸收截面，与原子序数有关。Pe—是岩性密度测井测量的一个参数。2.体积光电吸收截面U：每立方厘米物质的光电吸收截面。U—是岩性密度测井测量的一个参数。Pe、U是岩性密度测井测量的参数niiiVUU1fmaUUU)1(物质：地层：6.3ZaPebePU/四、伽玛射线通过物质时的能谱低能段以光电效应为主，高能段以康普顿效应为主一、测井仪(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、屏蔽体三部分组成。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—使源发射的光子不能直接到达探测器。第二节、密度测井Cs-1370.661Mev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。beAN5.0LeNN0bbeAABLNLnNLLnNLnN5.000由上两式可得：计数率与密度呈负线性关系，且距离越大，计数率越小。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。bbeAABLNLnNLLnNLnN5.000)(1LnNBAb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。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。其中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、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。还有一条石灰岩孔隙度(在饱含水的石灰岩地层中刻度的)。三、密度测井资料应用1)确定地层孔隙度(仅可用于含水纯地层，泥质地层和含油气层需要做校正);2)密度测井与中子测井曲线交会识别气层3)密度—中子测井交会确定岩性、求孔隙度fmab)1(fmabma1、岩性密度测井基本原理在高能段——康普顿效应：与密度有关（密度测井）在低能段——光电效应：与岩性有关（Z增大，计数率下降）高能窗记录NLS和NSS，确定岩石体积密度。低能窗记录Nlith，同高能窗计数率NLS的比值，由线性关系求Pe。同时，根据Pe与U关系，可求体积光电吸收截面Ub/UPe第三节岩性密度测井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：二、岩性密度测井的应用fmaUUU)1(maUU)1()1/(UUma由于Uma比Uf大很多，如地层的孔隙度不很大，则上式近似为：则：利用测井值U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，用来识别岩性。还可以应用右图图版识别岩性。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：mashmashUUUUV)1(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。评价点附近泥岩读数评价点骨架值思考题1、密度、岩性密度测井分别主要应用伽玛射线的什么效应？2、怎么利用密度测井求取孔隙度？补充说明1个问题：关于扩径的问题：如果钻井采用泥浆不好，会破坏井壁，导致密度测量极板无法推靠井壁，测量结果受井内泥浆影响较大，会使密度测量结果偏小，严重失真。实际使用时需要使用相关图版校正后再使用。如不能有效校正，应尽量避免使用密度资料。中子测井资料也同样。