测井原理10_密度测井
密度测井
二 密度测井的理论基础与补偿密度测井的基本测量方法 • 1．密度测井的方法 • 伽玛射线源，伽玛射线探测器(闪烁计数器)，铅屏。 • Density log探测深度很浅，一般仅10+cm，定向窗口铅 屏,定向发射放置，以加强记录。 • 泥饼影响--采用补偿密度测井，长、短两种源距的测量 结果，通过一定的计算，以求得在泥饼影响条件下被 探测岩石的真实体积密度值。 • 2．补偿密度测井原理
• （2）含油气纯地层：主要探测是冲洗带附近介质
• 油气影响,φ增大。
• （3）单矿物加泥质地层 • 解释井段内纯泥岩层若为分散介质时，密度测井孔隙可看成为有效孔隙。 • 3．与声波、中子结合判断气层等
• 五、确定岩性的其它方法
• 1．岩性一密度测井
• 确定岩性,对岩性具较高的分辨力，测量由伽玛源放出的伽玛射线与岩石相互 作用之后，在光电吸收能级(1＜200KeV)范围内接收器接收到光电吸收截面 • 当自然伽玛能量一定时,τ是Z的单一函数，Z增加，τ增加 • Z决定化学成分即岩性 • 沉积岩中常见的一些元素 • τ=KZ4.6 K—与入射伽玛射线能量有关，在岩性密度测定中，K与入射能级范 围有关，不同能量范围平均值， τ /z=10-3..6 把定义为有效光电吸收截面指数用 Pe表示，单位巴/电子，实际中用U=Peρe ,单位，巴/cm3 ， • U—单位体积的光电吸收截面指数简称体积截面 • 优点：Pe曲线上对于重矿物易识别，因为质子数很大。 • 确定泥质含量的方法： • 1．自然伽玛法，自然伽玛法 • 2．自然电位指示法
三、 密度刻度
• 直接用密度记录测井曲线，需对密度测井仪进行制度
• 一级刻度：在标准刻度井内进行的刻度 • 二级刻度：利用根据标准刻度井制作的刻度器对仪器进行制度为二级刻度。 • Al 2.7g/cm3 Mg 1.76g/cm3 • 三级刻度：一种便携式带标定源的刻度器。利用标定源所放出已知强度的 信号模拟某种地层密度放射伽玛射线强度。常用于现场对仪器进行刻度。
地球物理测井密度测井及岩性密度测井
.Z
.(
NA A
. )
σ＝σe.ne
因此可得到物质的康普顿吸收系数与其体 密度之间的关系：
地球物理测井.放射性测井
若将伽马射线的能量限制在0.2～1.02MeV范围内，则可 使物质对伽玛射线的吸收系数以康普顿散射吸收系数为主。 这种情况下，一定强度的伽玛射线穿过厚度为L的物质后， 由于物质对散射的吸收而造成的射线强度衰减具有以下规律:
吸收系数：单位长度物质对伽马射线的吸收概率
分别以t、σ、τ表示电子对效应、康普顿效应、光电 效应的吸收系数，则物质对伽马射线的的总吸收系数为 三种吸收系数之和，即：
＝t+σ+τ
地球物理测井.放射性测井
二、伽马射线的吸收
具有一定能量，一定强度的伽马射线穿过厚度为L的物 质后，由于物质对射线的吸收而造成射线强度衰减。其衰 减遵循伽马射线强度衰减规律：
地球物理测井.放射性测井
（2）讨论泥饼对记数率的影响：
L
S
1 AL 1 ABL ) BS )
(ln
NL
BL )
AL AS
(ln
NS
BS )
b (a )L
显然，地层的真密度等于长源距测得的视密 度加上一个校正值。
其他部分和自然伽马基本相同
地球物理测井.放射性测井
伽马源的选择
我们知道，伽马射线与物质的相互作用主要有三种， 而只有康普顿效应才与地层的密度成正比关系。因此密度 测井的原理和技术手段首先要保证被探测的伽马射线的强 度主要反应伽马光子在地层中的康普顿效应。
因此密度测井选用Cs137为伽马源，它发射能量为 0.661MeV。这就排除了形成电子对的可能。如果将记录伽 马射线的阈值定为0.1，即只记录那些能量较高的一次散射 或多次散射伽马射线，这就避免了光电吸收的影响。
密度测井及岩性密度测井
2、密度测井（DEN/FDC)
原理
③ Cs主137 要产生中档能量旳伽马 光子，所以伽马光子与地层 之间主要发生康普顿效应.
④
e
zN A A
2、密度测井（DEN/FDC)
原理
Ⅰ对于单探测器
由 b 取f得(N旳)密度为
体积密度（体积密度测井 DEN）。 主要反应泥饼和冲洗带旳 密度。
Ⅱ光子旳能量为中档（ Er 0.1 ~）5m时ev，γ射线与物质旳 作用以康普顿效应为主。
Ⅲ光子旳能量较高（ Er 5m）ev时，伽马射线与物质旳 作用以电子对效应为主。
Ⅳγ射线穿过物质时，同步发生三种作用而减弱，
其吸收系数为
1、伽马射线与物质旳作用
试验证明：
I I 0e L
其中：I0-γ射线源产生旳γ射线旳强度； I-γ射线经过L厚度旳介质后旳强度
2、密度测井（DEN/FDC)
原理
Ⅱ 对于双探测器
NS 主要取决于泥饼旳密度 NL 主要取决于冲洗带及泥饼旳密度
由NS、NL共同拟定密度
b f (NL, NS ) 为补偿密度（补偿密度测井 FDC）主要反应冲洗带旳密度
2、密度测井（DEN/FDC)
原理
2、密度测井（DEN/FDC)补偿密度测井曲线
2、密度测井（DEN/FDC)
原理
仪器旳构造： γ源 探测器 源距
2、密度测井（DEN/FDC)
原理
γ源
C 137
55 s
137 56
Ba
0 1
e
(0.661mev)
即伽马源产生旳是中
档能量旳光子流，自然
它在穿过物质时，主要
测井原理与综合解释
测井原理与综合解释测井原理是指利用地球物理仪器和技术，对地下岩石层进行实时监测和测量的过程。
通过测井原理，可以获得有关地下岩石层中所含矿物、岩性、含水性、温度、压力等参数的信息，从而帮助地质学家和工程师进行油气勘探和开发。
测井原理主要依赖于以下几种物理现象和原理：1. 电性测井原理：利用地层中的电性差异，通过测量电阻率、电导率等指标来判断地层的性质。
例如，导电层岩石通常具有良好的含油性能。
2. 密度测井原理：根据地下岩石的密度差异，通过测量岩石的密度来判断地层的性质。
例如，含有矿物质量高的岩石通常具有较高的密度。
3. 声波测井原理：利用地层中声波的传播速度来判断地层的性质。
不同类型的岩石对声波的传播速度有不同的影响。
4. 核磁共振测井原理：利用地层中核磁共振现象，通过测量核磁共振信号来判断地层的性质。
不同类型的岩石对核磁共振信号有不同的响应。
综合解释是指通过将不同类型的测井数据进行综合分析和解释，得出地下岩石层的具体性质和分布。
综合解释的过程包括以下几个步骤：1. 数据校正和质量评估：初步检查测井数据的准确性和有效性，排除可能的误差和异常点。
2. 数据融合：将来自不同类型测井仪器的数据进行融合，形成一个统一的数据集。
3. 数据解释：根据测井原理和地质知识，对数据进行解释，得出地层的特征和性质。
可以使用图表、剖面图等方式展示解释结果。
4. 建模和预测：根据解释结果，建立地下岩石层的模型，并利用模型进行预测和评估。
这可以帮助决策者进行油气资源勘探和开发的决策。
综合解释需要综合考虑不同类型的测井数据，以及地质知识和经验。
准确地解释地下岩石层的性质和分布，对于油气勘探和开发具有重要意义。
补偿密度测井的测井原理
补偿密度测井的测井原理补偿密度测井是一种常用的地球物理测井方法，用于确定地下岩石的密度。
本文将详细介绍补偿密度测井的测井原理，并逐步回答相关问题。
第一节：引言在石油勘探开发过程中，了解地下岩石的密度对于判断储层类型、预测含油气性能具有重要意义。
补偿密度测井作为一种非侵入式的测井方法，已被广泛应用于油田勘探开发领域。
第二节：密度测井的基本原理2.1 密度测井的目的密度测井的目的是测量地下岩石的密度，并通过密度参数的反演计算出岩石的物性参数，为储层评价提供基础数据。
2.2 密度测井的工作原理补偿密度测井利用测井仪器发射的伽马射线穿过地层，并在探测范围内测量射线的强度。
由于地下岩石的密度不同，射线在穿过岩石时会发生衰减。
通过测量下行射线的强度和上行射线的强度比值，可以推导出地层的密度。
第三节：补偿密度测井的步骤3.1 数据采集与处理在进行补偿密度测井前，需要安装测井仪器并将其下井。
当测井仪器下井后，通过传感器实时采集地下射线的强度数据。
这些原始数据会以电信号的形式传回地面。
3.2 校正与补偿由于地面设备的限制和地下环境的干扰，原始数据可能会出现误差。
因此，需要对数据进行校正与补偿。
校正包括对仪器漂移、噪声等因素进行修正，以确保测量的准确性。
3.3 密度计算与解释在校正与补偿之后，即可利用密度计算公式来计算地下岩石的密度。
根据射线强度的变化情况，可以获得不同井段的密度数据。
通过对密度数据进行解释分析，可以得出地层的性质、储层类型等相关信息。
第四节：补偿密度测井的应用4.1 储层类型识别补偿密度测井可以通过计算地下岩石的密度，帮助识别储层类型。
不同岩石类型的密度差异较大，通过密度测井可以快速确定地下岩石的储层类型，为后续勘探开发工作提供指导。
4.2 含油气性评价岩石密度与其中的含油气性质有关。
通过补偿密度测井可以获得地下岩石的密度数据，进而评估储层中的油气含量。
这对于资源评价、油藏开发等具有重要意义。
4.3 井间对比与地层对比通过不同井段的密度数据，可以进行井间对比和地层对比。
密度测井 第二版
e
Z
NA A
b
对于沉积岩来说，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也近似等于0.5，
所以对于一定能量范围的伽马射线（σe为常数），
∑只与ρb有关。密度测井利用此关系，通过记录康
普顿散射的射线来测量岩石的密度。
勘探开发工程监督管理中心
一、密度测井的地质物理基础
（Formation Density Log, FDL）
密度测井：根据伽马射线与地层的康普顿效应 （Compton Effect）测定地层密度（Density）的测井 方法。
（Litho Density Log, LDL）
岩性密度测井：利用伽马射线与地层的光电效应 （Photoelectric Effect）和康普顿效应（Compton Effect）同时测定地层的岩性（Lithology）和密度 （Density）的测井方法，是密度测井的改进和扩展。
电子 原子核
伽马射线
图7-1（a）
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一、密度测井的地质物理基础
2
伽马射线与物质的作用
（2）、康普顿效应
γ射线的能量为中等数值，γ射线 与原子的外层电子发生碰撞时，把 一部分能量传给电子，使电子从某 一方向射出，此电子称之为康普顿 电子，损失了部分能量的射线向另 一方向散射出去称为散射γ射线。 如图7-1（b）所示。这种现象称为 康普顿效应。
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二、密度测井
1 密度测井的基本原理
实际测井中，泥饼影响不可忽视，为此，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ρb’，再由长、短源距计数率得到泥 饼校正值△ρ，则地层密度ρb= ρb’+ △ρ。最终 得到随深度变化的一条ρb曲线和△ρ曲线。
第8章密度测井
⑴ 电子对效应--当能量大于1.02MeV的伽马射线穿过原子核附近时，在 原子核库仑场的作用下形成一对正、负电子，伽马射线本身被吸收，这种过 程称为电子对效应。
电子对效应
伽马射线穿过单位距离的物质时，由于电子对效应使其强度减弱，用吸 收系数k表示。经验表明k与原子序数Z的平方成正比。
⑵ 康普顿效应--当伽马射线的能量中等时，伽马射线与原子中的电子发生 碰撞，把一部分能量传给电子，使电子沿某一方向射出，损失了部分能量的 伽马射线沿另一方向射出，这种效应为康普顿效应，碰撞后射出的电子叫作 康普顿电子。
右图为补偿地层测井 曲线，图中右侧的密度
校正值Δρ 曲线用来表
示测井曲线的质量，不 代表真正的校正值，利
用密度校正值Δρ 曲线与
井径曲线配合，即可判 断测井质量是否可靠。
补偿地层测井曲线
三、 密度刻度
直接用密度记录测井曲线，需对密度测井仪进行制度
一级刻度：在标准刻度井内进行的刻度
二级刻度：利用根据标准刻度井制作的刻度器对仪器进行制度 为二级刻度。
Al 2.7g/cm3
Mg 1.76g/cm3
三级刻度：一种便携式带标定源的刻度器。利用标定源所放出 已知强度的信号模拟某种地层密度放射伽马射线强度。常用 于现场对仪器进行刻度。
用充满水的石灰岩对仪器进行刻度，得出体积密度
ρb与电子密度系数ρe之间的关系：线通过物质的吸收规律
γ射线通过物质时，与物质发生作用其能量不断减弱，强度逐渐 减小的过程称为γ射线被吸收。吸收规律
I=I0e- μ L
lnI=lnI0-N0σcρbL/2
I0——初始强度；L——距离；μ——物质总吸收系数。
→距放射源为L处，接收到强度I是体积密度的函数。
测井教程第8章 密度测井
二、密度测井的理论基础与补偿密度测井的基本测量方法
为了克服井孔对密度测井结果的影响，目前使用的密度 测井仪均采用推靠装臵将装有伽马源和探测器的一臂推向 井壁进行测量。同时将伽马源放在一个带定向窗口的铅屏 内，使之只向一个方向发射，探测器也定向放臵，以增强 对岩层散射伽马射线的记录。 采用这种装臵之后，可以大大减小井孔的影响，但井壁 不规则、仪器与井壁接触不良，特别是有意义地层上泥饼 的影响等仍不可能消除。为使密度测井结果能较可靠地反 映被探测岩石的体积密度，目前广泛使用补偿密度测井。 即利用长、短两种源距的测量结果，通过一定的计算，以 求得在泥饼影响条件下被探测岩石的真实体积密度值。
密度测井就是利用此原理进行测井的。 实际在进行密度测井时，井下仪器中放入一个伽马射线源 ，并在离伽马源一定距离处放臵一个伽马射线探测器(如闪烁计 数器)以测定散射伽马射线的强度。
二、密度测井的理论基础与补偿密度测井的基本测量方法
在源距选定后，对仪器进行刻度，找到散射伽马射线强 度N和介质体积密度ρb的定量关系，则记录散射伽马射线强 度（记数率）就可以测得地层的密度。 在具体测井时，为了防止由伽马源直接辐射进入探测器 的伽马射线，在伽马源与探测器之间安臵铅屏以屏蔽这部 分射线。 需要指出的是，在目前所使用伽马源的能量情况下，密 度测井的探测深度很浅，通常仅十多厘米。 因此，井孔的影响相当严重。根据理论计算证明，当仪 器处在井内泥浆中进行测量时，由泥浆散射进入接收器的 伽马射线大大超过其周围岩石，所以，用这种方式进行测 井是十分不利的。
（2）康普顿效应0.25-2.MeV；
（3）电子对形成＞1.02MeV
（1）光电效应： 当伽玛射线能量较低（低于0.25Mev）时，它与组成物质元 素原子中的电子相碰撞之后，把能量全部转交电子，使电子获 得能量后脱离其电子壳层而飞出，同时伽玛射线被吸收而消失。 这一过程称为光电效应，被释放出来的电子叫光电子。产生光 电效应的几率，与入射伽玛射线能量和组成物质原子序数有关 （2）康普顿一吴有训效应 能量较高伽玛射线与物质中原子核外电子碰撞时，一部分 能量转交给电子，使之脱离原子电子壳层而飞出，同时伽玛射 线改变自己运动方向，继续与其它电子相撞。每碰撞一次，能 量损失一部分，并改变其运动方向，形成所谓康普顿一吴有训 效应。伽玛射线经多次碰撞之后，能量不断降低，最后以光电 效应结束。
密度测井的基本原理
密度测井的基本原理英文回答：Density Well Logging: Basic Principles.Density well logging is a geophysical method used to determine the density of the subsurface formations. The density of a formation is a key parameter for hydrocarbon exploration and production, as it can be used to estimate porosity, lithology, and hydrocarbon saturation.The basic principle of density well logging is to measure the attenuation of gamma rays emitted by a radioactive source. Gamma rays are highly energetic photons that are emitted by the decay of certain radioactive isotopes. When gamma rays pass through a formation, they interact with the electrons in the formation and are either scattered or absorbed. The amount of scattering and absorption depends on the density of the formation.Denser formations scatter and absorb more gamma rays than less dense formations. Therefore, by measuring the attenuation of gamma rays, it is possible to determine the density of the formation.Density well logging is performed using a logging tool that is lowered into the borehole. The logging tool contains a radioactive source and a gamma ray detector. The gamma ray detector measures the intensity of the gamma rays that are backscattered from the formation.The density of the formation is calculated from the intensity of the backscattered gamma rays. The higher the intensity of the backscattered gamma rays, the denser the formation.Density well logging is a valuable tool for hydrocarbon exploration and production. It can be used to identify hydrocarbon-bearing formations, estimate porosity, lithology, and hydrocarbon saturation, and monitor the production of hydrocarbons.中文回答：密度测井的基本原理。
密度测井原理
密度测井原理
嘿，朋友们！今天咱来聊聊这神奇的密度测井原理呀！你说这密度测井啊，就像是给地层做一次特别的“体检”。
想象一下，地层就像一个巨大的“神秘盒子”，我们得想办法知道里面装的啥。
这时候密度测井就派上用场啦！它就像一个超级侦探，能透过地层的表面，探测到深处的秘密。
咱先来说说这个“侦探”是咋工作的。
它主要靠伽马射线来行动。
伽马射线就像一群小精灵，欢快地在地层中穿梭。
遇到地层中的物质，它们就会和这些物质“互动”一下，然后反馈出一些信息。
这就好比你去一个陌生的地方，你得和那里的人交流，才能了解那个地方的情况呀。
这些小精灵反馈的信息呢，就能让我们知道地层的密度啦。
那为什么要知道地层的密度呢？这可重要啦！就好像你要了解一个人的性格一样，地层的密度能告诉我们很多关于它的事情呢。
比如说，不同的岩石密度可不一样，通过密度我们就能大致判断出地层里都有啥岩石。
你看啊，如果地层的密度比较大，那可能就是比较坚硬的岩石；要是密度小一些呢，也许就是比较松软的物质。
这不就像我们通过一个人的行为举止来判断他的性格一样吗？是不是挺有意思的！
而且啊，密度测井还能帮助我们找到石油、天然气这些宝贝呢！就好像在一个大宝藏里，它能给我们指引找到宝贝的方向。
你说这密度测井是不是很厉害？它就像一把神奇的钥匙，能打开地层这个神秘宝库的大门。
咱们生活中很多地方都需要这样的技术呀！它能让我们更好地了解地下的情况，为我们的能源开发、地质研究提供重要的依据。
所以啊，可别小看了这密度测井原理，它可是在默默地为我们的生活和发展贡献着力量呢！这就是密度测井原理，一个看似普通却无比重要的存在！。
第十章 岩性密度测井仪器汇总
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内时, e 是一个常数。
几种核素的Z/A
核素 H
C
O
Na Si Cl Ca Mg
Z/A 0.492 0.499 0.500 0.479 0.498 0.479 0.499 0.495
三种岩石的Z/A
岩性
c)存在背景值从高能到低能有一个线性增高的趋势，这个附加背景计数 可以看成是测量能谱上的线性高能尾巴，因而从一个窗口到下一个窗口 所通过的值是按相同的数（n）增加的。 即 N1-N2＝n，N1＇-N2＇＝3n
则稳谱条件：
N1
N1 N2 3
N2
由此可以定义一个修正的格式因子CFF
CFF
伽玛射线通过物质时的能谱
低能区计 数率对Z变 化敏感
高能区 对密度 变化敏 感
低能区计数率：NS=f(e,U)
高能区计数率：NH=f(e)
电子密度指数：e≈b
2. 密度的测量
使用伽马源放出能量为0.661 MeV的伽马光子，与地层 主要发生康谱顿效应,则伽马射线经地层后的衰减系数：
k b
两个闪烁晶体光电倍增管探测器，一个离 源较近（约11.43cm），较簿的钢窗 ，叫 短源距探测器，一个离源较远（约 36.83cm），Be（Z＝4）窗 ，叫长源距探 测器。
每个探测器都附有高压电源和脉冲放大器， 探测器按正比方式工作，输出脉冲幅度正 比于记录的伽马射线能量。为保证正确的
线性比例，必须采取稳峰措施。
A为克原子量；
Z为原子序数；
b为密度(g/cm3)。
入射伽马能量中等时,主要产生康谱顿效应。
特别关注
康普顿效应吸收系数
地球物理测井方法原理
地球物理测井方法原理
地球物理测井方法是通过在地下钻井孔内采集各种物理测量数据，用于研究地下岩石、水等介质的性质和分布情况。
其原理主要包括以下几种方法：
1. 电测井（电阻率测井）：通过测量电阻率的大小来推断岩石和水等介质的性质。
岩石的电阻率与其孔隙度、孔隙液的含水性相关。
2. 密度测井：利用放射性射线经过地下介质时发生的散射和吸收现象，测量射线的衰减情况，来推断介质的密度、孔隙度等参数。
3. 声波测井（声阻抗测井）：通过发射声波信号，并测量声波在地下介质中传播的速度和衰减程度，来推断岩石的弹性性质、孔隙度等参数。
4. 中子测井：利用中子与地下介质中核素发生散射和吸收的现象，测量中子流量的变化，来推断介质的孔隙度、含水性等。
5. 磁测井（自然电磁场测井）：利用地球自然磁场或人工产生的磁场对地下岩石的磁性进行测量，来推断岩石磁性、含油气性等。
这些测井方法的原理是基于地下介质对电、密度、声波、中子或磁场的响应特性，在测井仪器记录和分析数据后，可以获得地下介质的性质和分布信息，为油气勘
探、水资源管理、地热研究等提供重要依据。
密度测井
高能大于 800keV
中能800150keV
理 都 成
工 大 学
成都理工大学 周文
CHENGDU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
一、密度测井（FDC）原理及应用
1.1基本原理
体积密度的确定：
康普顿效应（散射）的碰撞次数与地 层中的物质的电子密度（电子数/平方 厘米）有关，而电子密度与岩石的体 积密度有关（岩石密度与岩石骨架成 份、孔隙流体、孔隙度大小等有关）， 有： 2Z
时组合测井得到自然伽玛（ＧＲ）、 井径曲线，可以测量中子（ＣＮＬ） 测井曲线。
1.3曲线解释
①岩石密度 （间接判断岩性） 对于充满流体（水、油）的砂岩、石 灰岩、白云岩等地层，测井读数可 以看作地层的体积密度值。
理 都 成
工 大 学
成都理工大学 周文
CHENGDU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
b
e b (
b——岩石密度； e ——电子密度；
Z——原子序数；A——原子量
A
)
图2—10 补赏双源距地层密度测井 仪（FDC）示意图
理 都 成
工 大 学
成都理工大学 周文
CHENGDU UNIVERSITY OF TECHNOLOGY
一、密度测井（FDC）原理及应用
1.2曲线特征
测得的曲线包括：体积密度 b ，同
f mVm m dVm dP m g mVm dZ 2D dZ
2
Gr m (1 K F )
式中：
K Vm dVm dZ
2
—速度变化引起的压差 —摩擦引起的损失
f V F m m 2D
密度测井
中海油田服务公司测井事业部 2003年 2003年1月10日 10日
主要内容
1. 概述 2. 密度测井原理 3. 测井仪器 4. 地质应用
1. 概况
自然伽马测井是利用岩石中放射性元素发 射的伽马射线的总强度, 射的伽马射线的总强度,来探测地层岩石的泥质 含量等。它采用的是被动测量方式。 含量等。它采用的是被动测量方式。 密度测井采用的是主动测量方式。 密度测井采用的是主动测量方式。它利用 人工放射性物质产生的射线， 人工放射性物质产生的射线，来探测地层的体 积密度（即岩石的总体密度， 积密度（即岩石的总体密度，包括固体骨架和 孔隙中的流体）。 孔隙中的流体）。 为了消除井眼尺寸的影响， 为了消除井眼尺寸的影响，采用补偿密度 测井。 测井。
（2222 ZDL）
密度测井刻度
刻度目的:将密度测井的计数率转换成密度值。 刻度目的:将密度测井的计数率转换成密度值。 刻度原理: 刻度原理: 一级刻度:在至少模拟三种不同密度地层的标准刻度井中进行。例如， 一级刻度:在至少模拟三种不同密度地层的标准刻度井中进行。例如， 美国休斯顿大学的刻度井中模拟三种不含泥的纯石灰岩地层： 美国休斯顿大学的刻度井中模拟三种不含泥的纯石灰岩地层：
康普顿过程示意图
散射光子能量
散射光子能量 原子 e 康普顿反冲电子
光电吸收
当伽马射线能量较低（低于0.25MeV 0.25MeV） 当伽马射线能量较低（低于0.25MeV）时， 它与组成物质的元素原子中的电子相碰撞之后， 它与组成物质的元素原子中的电子相碰撞之后， 把自身的全部能量转交给电子， 把自身的全部能量转交给电子，使电子获得能 量并脱离其电子壳层而飞出， 量并脱离其电子壳层而飞出，同时伽马射线被 吸收而消失。这一过程称为“光电效应” 吸收而消失。这一过程称为“光电效应”。被 释放出来的电子称为“光电子” 释放出来的电子称为“光电子”。 产生光电效应的几率随着入射伽马射线能 量的增加而减小， 量的增加而减小，随着元素原子序数的增大而 增大。 增大。
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0.9985 0.9991 0.9977 0.9990 0.9657 0.9581 1.0222 266.8
4.786 13.767 8.999 14.948 16.305 9.580 8.112 1070.13 5
方解石 白云岩 硬石膏 钾盐 岩盐 石膏 重晶石
CaSO4
KCl NaCl
CaSO4 ⋅ 2 H 2 O
1、泥饼对计数率的影响（实验） （1）地层没有泥饼时，用长、短源距计数率 都可得到地层密度，而且两者结果一致。 （2）当存在泥饼时，长、短源距计数率将偏 离正常位置。
图10-3中的直线， 10-3 称为“脊线 脊线”，其斜 脊线 率为AL/AS，该线与横 轴的夹角称为“脊 脊
图10-3 无泥饼时的实验曲线
概念：电子密度 电子密度指数
（10-5） （10-6）
将式（10-4）代入，可得电子密度指数为 （10-7）
表（10-1）列出了地层中常见矿物的真密度与电 子密度指数的关系。从表中可看出,地层中常见矿 物及流体的比值 均接近1,就有 .
化合物 石 英
分子式
ρma ρ(g / cm3 )
ρ 电子/cm3 e
BaSO
4
化合物 分子式 无烟煤 烟煤 淡水 盐水 原油
C:H:O= 93：3：4 ： ： C:H:O= 82：5：13 ： ：
ρma ρ(g / cm3 )
3 2∑ ni Z i ρe电子/cm M
1.700 1.400 1.000 1.086 0.850
1.749 1.468 1.110
一般而言，伽马光子会随着源距的增强而减小。 则有：
因一般储集层都有泥饼，密度测井都采用不同源 距的两个伽马射线探测器，称为双源距补偿密度测 井。常用短源距为15—25cm，长源距35—40cm。
长源距 探测器
短源距 探测器
伽马源
图10-2 双源距补偿密度测井仪器结构
第二节 泥饼影响及密度测井仪刻度方法
2.650 2.708 2.864 2.957 1.916 2.074 2.372 4.011
2∑ ni Z i M
U / cm3 巴 (体 ) 积
SiO 2
CaMg(CO3 ) 2
2.654 2.710 2.870 2.960 1.984 2.165 2.320 4.500
第十一章 密度测井
岩石体积密度是单位体积岩石的质量, 单位是g/cm3.岩石体积密度是表征岩石性 质的一个重要参数. 用伽马源发射的伽马射线照射地层,根 据康普顿效应测量地层体积密度的测井方 法成为地层密度测井(formation density logging).因为其发射的射线和探测的射线 都是伽马射线,因此也称为伽马-伽马测井. 密度测井与声速测井和中子孔隙度测 井一起,构成岩性-孔隙度测井系列.
第一节 密度测井基本原理
1、康普顿效应与介质密度的关系 伽马射线与物质的相互作用包括： 光电效应 康普顿效应 电子对效应 吸收系数： 吸收系数 表征单位厚度的介质对伽马射线的吸收能力。 （10-1） （10-2） （10-3）
由上三式可见，只有康普顿效应与介 质密度关系比较简单。（10-2）式表明康 普顿散射引起的伽马射线减弱程度与介质 密度 或电子密度 成正比。 （10-2）式是对单一元素物质表示的， 对于多种化合物也同样遵循这一关系，例 如对于多中原子构成的矿物，其关系为： （10-4）
角”。
图10-4中，泥饼影响 曲线称为“肋线”。此 图说明，不论泥饼密度 和泥饼厚度大小如何变 化，根据 和 在图
上得到一点，然后沿该 点附近肋线趋势移动到 脊线上便得地层密度。 图10-4 双源距补偿密度测井脊肋图
2、补偿密度测井计算地层密度的方法
3、密度测井仪器刻度方法
密度测井仪器刻度至少要有两种不同密度的标准地 层或刻度块作为刻度标准，其中一种地层还要分有泥 饼和无泥饼两种情况。 刻度标准有一、二、三级刻度器。一般刻度井是 已知密度和孔隙度的纯石灰岩，饱含淡水。
第三节 密度测井的地质应用
1、计算地层的孔隙度
可将岩石分成两部分密度的加权平均值。
根据不同模型，选用不同的响应方程来计算密度 孔隙度。
2、划分岩性
考虑到以上特点，常将密度孔隙度与补偿中子 孔隙度重叠显示以此来区分岩性。
LDT图10-5 某层系的LDT-CNL-GR曲线 10- 某层系的LDT CNL-GR曲37为伽马源，发射能量为 0.661MeV的伽马光子。发生的核衰变方程如下：
探测器接收到的伽马 射线强度包括两个过程： （1）伽马源发射的光子 经地层多次散射后能到达 探测器的光子数； （2）被探测器散射而改 变方向或被吸收的光子数。
图10-1 密度测井计数率与源距的关系 10-
3、划分裂缝带或气层
1.03 1.06
0.282 0.264
H 2O
120 K mg/Kg
1.1101 0.397
1.185 1.0797 0.956 0.970 1.1407 0.121
n(CH) 2
由此推论,任何岩石的体积密度与其电子密度 指数都有确定的关系.而电子密度指数完全取决于 电子密度,后者又决定于康普顿吸收系数,因而可 以根据康普顿效应来测量岩石密度. 为了能够使伽马射线与物质的作用以康普顿效 应为主,要保证伽马光子能量在0.1MeV—1.022MeV 之间。
当源距很小时，前一过程为主；当源距大时，后一过程为主。 这样，密度大的地层中计数率随源距变化要比密度小的快。（见 上图）两条直线的交点对应的源距称为零源距 零源距，表示仪器失去对 零源距 密度的灵敏度。小于零源距叫负源距 负源距，大于零源距叫正源距 正源距，密 负源距 正源距 度测井都采用正源距。实际距离与零源距之差称为视源距 视源距。 视源距