地层密度测井

2、线性光电吸收系数 当伽马射线的能量大于原子核外电子的结合能时，发生光电效应的概 Z 4.1 n 率。 0.0089 A 3、体积光电吸收截面 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个 参数，它是指每立方厘米物质的光电吸收截面，以U来表示，单位 b / cm3 地层岩性不同，其体积光电吸收截面不同。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：
N N 0e

若只存在康普顿散射，则 收系数，所以： 由于沉积岩的Z/A 0.5，故
即为康普顿散射吸
eZN A
A
N N0e
b L
N N0 e

e N A
2
Biblioteka Baidu L
两边取对数，则得： 其中：
ln N ln N 0
K e N A 2 为常数。
e NA b L ln N 0 K b L 2
U
U Vi
i 1 i
n
式中 U i 、 i 分别为组成岩石的第i部分的体积光电吸收截面和相对体积。 V 例如孔隙度为 的纯砂岩的体积光电吸收截面为：
U (1 )U ma U f
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。
Pe U / b
Z . N A . b e A
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，所以对于一定能量范围的伽马 射线（ e 为常数），康普顿散射吸收系数只与岩石的体积密度有 关。 密度测井利用此关系，通过记录康普顿散射的射线的强度来测 量岩石的体积密度。
为了补偿泥饼的影响，密度测井采 用两个探测器（长源距和短源距），得 到两个计数率 N LS 和 N SS ，利用长 源距计数率 NLS 得到一个视地层密 度 b ，再由 N LS 和 N SS 得到一 个泥饼影响校正值 ，则地层密度 b b ，密度测井同时输出 b 和 两条曲线。密度测井还可以输 出石灰岩孔隙度测井曲线，因为测量使 用的仪器是在饱含淡水的石灰岩地层中 刻度的。图8-6是密度测井曲线图。
b
G V
孔隙中饱含流体的纯岩石的体积密度：
b
Gma G f V

ma .V ma f .V
V
ma (1 ) f .
其中：
V ma V V
二、康普顿散射吸收系数 中等能量伽马射线与介质发生康普顿散射，结果使伽马射线 强度减小，反映伽马射线被吸收的参数（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）：
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 3 每立方厘米体积岩石的质量叫岩石的体积密度，单位是 g cm 。组 成岩石的骨架矿物不同，岩石骨架的密度不同，如石英为2.654，方解 石为2.710，白云石为2.870，对于相同孔隙度得到的体积密度也就不 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。
可见探测器在记录的计数率N在 半对数坐标系上与 和L呈线性关 系，图8-4是两种源距下的 与计 数率N的关系曲线图。源距选定后， 对仪器进行刻度找到 和N的这种 关系，则记录散射伽马光子计数率 N就可以测得地层密度。 当井壁上有泥饼存在，且泥饼 的密度与地层的密度不同时，泥饼 对测量值有一定的影响，如图8-5 所示。在地层密度大于泥饼密度的 情况下，如果泥饼厚度增大，则在 密度相同的地层中，伽马光子计数 率增大。
四、伽马射线通过物质时的能谱
中等能量的单色伽马射线通过物质时，由于和物质发生光电效应与康普顿 效应，部分伽马光子会在发生光电效应中被吸收，伽马射线强度要逐渐减小， 而在发生康普顿效应中，则会使伽马光子的能量逐渐下降，因为每个伽马光 子的康普顿散射次数不同，因而形成每种能量的伽马光子的强度不同的能谱 分布。 图8-1为能量0.661MeV的中能伽马射线打入密度相同而原子序数不同的三 种地层介质的伽马能谱曲线。位于低能区即光电效应区，随着原子序数的增 加而伽马计数率下降。 图８－２是原子序数相同而密度不同的伽马能谱分布， 由图可见在高能区即康普顿效应区，计数率将随密度增加而下降。

三、岩石的光电吸收截面
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 子与岩石中一个电子发生光电效应的平均光电吸收截面，单位b/电子。而它 3.6 与原子序数的关系为： Pe aZ 式中a为常数，地层岩性不同，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。
第二节
地层密度测井
一、密度测井的基本原理
图8-3是常用的一种密度测井仪器示意图，该仪 器包括有一个伽马源，两个接受伽马射线的探测器， 即长源距探测器和短源距探测器。他们安装在滑板 上，测井是被推靠到井壁上。在下井仪器的上方装 有辅助电子线路。 137 通常用 Cs 作伽马源，它发射的伽马射线具有 中等能量（0.661MeV）,用它照射物质只能产生康普 顿散射和光电效应。由于地层的密度不同，则对伽 马光子的散射和吸收的能力不同，探测器接受到的 伽马光子的计数率也就不同。我们已知通过距离为L 的伽马光子的计数率为： L
在已知岩性和孔隙流体的情况下，就可以由密度测井的测量值求纯岩石的孔 隙度。它可以由公式计算，也可以应用图版求取。典型的泥岩和泥岩夹层的密度 为2.2-2.65克/立方厘米。通常泥岩和储集层中泥质的密度较岩石骨架的密度小， 所以在求含泥质地层的孔隙度时，应考虑泥质影响，否则求出的孔隙度偏大。 ２、识别气层，判断岩性 密度测井和中子测井曲线重叠可以识别气层，判断岩性。 ３、确定岩性求孔隙度 密度－中子测井交会图法，可以确定岩性求解孔隙度。
如右图，是密度测井曲线图， 它同时输出密度曲线、泥饼校正 值曲线。密度测井还可以输出石 灰岩孔隙度曲线，因为测量使用 的仪器是在饱含淡水的石灰岩地 层中刻度的。
二、密度测井资料的应用 １、确定岩石的孔隙度
b ma (1 ) f .

ma b ma f