第八章密度测井
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*
S x S mc (1 x S ) b
*
b mc
*
1 1 xL 1 xS
L
xL 1 xS
mc
*
S
1 xS xS
b
b
1 A
(ln N B )
将后式代入前式得：
b L
xL xS xL
( L S ) L
哪个过程起主导作用取决于源距
7、散射伽马计数率与源距的关系 （1）当源距较小时，密 度越大，计数率越高 （2）当源距较大时， 密度越大，计数率越低 （3）零源距(d0)，仪器对 密度失去灵敏度的源距， 大于零源距的为正源距， 密度测井都采用正源距。 （4）视源距da：实际源 距与零源距之差da=d- d0
第八章 密度与岩性密度测井
（Formation density log Litho-density log）
密度测井 用伽马射线源向地层发射伽马射线 用伽马射线探测器测量伽马光子与地层的 康谱顿效应产生的散射伽马射线的计数率 (强度)，得到地层的体积密度 主要用于识别岩性、计算孔隙度、计算岩 石的弹性及机械参数
测出电子密度就能确定体积密度
2.岩石的视密度 设岩石的骨架密度为ρma，孔隙度为φ，孔 隙中充满淡水，则岩石的体积密度ρb：
b ma (1 ) 1 . 0000
若骨架的电子密度指数为ρme，岩石的电子 密度指数ρe：
e me (1 ) 1 . 1101
3、泥饼影响的实验研究
(1)无泥饼 用下标L表示长源距, S表示短源距
L S
1 AL 1 AS (ln N (ln N
L
BL ) BS )
S
无泥饼影响,所以有：ρL= ρS= ρb，两式合并得：
(ln N
L
B L)
AL AS
(ln N
S
BS )
或写成：
ln N
L
-3
2 ( ni Z i ) / M
电子密度指数 2 .6 5 0 2 .7 0 8 2 .8 6 3 2 .9 5 7 1 .9 1 6 2 .0 7 4 2 .3 7 2 1 .4 4 2 1 .8 5 2 1 .2 7 2 1 .5 9 0 1 .11 0 1 .2 3 7 0 .9 7 0 1 .2 4 7 ρ (C H 4 )
视 密 度 /g · m c 2 .6 4 8 2 .7 1 0 2 .8 7 6 2 .9 7 7 1 .8 6 3 2 .0 3 2 2 .3 5 1 1 .3 5 5 1 .7 9 6 1 .1 7 3 1 .5 1 4 1 .0 0 0 1 .1 3 5 0 .8 5 0 ρ a (C H 4 )
二 .岩石的电子密度指数和视密度 1.电子密度指数 电子密度指数ρe:
e
2ne N
A
单一元素组成的岩石: 2 n e 2 ( Z ) e b
N
A
A
单一化合物组成的岩石:
e
2ne N
A
2 niZ i M
b
e
元 素 的 2(Z/A)数 值 表 元素 H C O Na Mg Al Si S Cl K Ca A 1.0079 12.011 15.999 22.9898 24.305 26.9815 28.085 32.06 35.453 39.039 40.04 Z 1 6 8 11 12 13 14 16 17 19 20 2(Z/A) 1.9843 0.9991 1.0000 0.9569 0.9875 0.9636 0.997 0.9981 0.9590 0.9734 0.9988
e
N A b Z A
NA——阿佛加得罗常数，6.02×1023/mol ρb——体积密度（g/cm3) A——原子的质量数（摩尔质量）
由单一化合物组成的岩石： 电子密度： n e
N
A
M
ni Z i
b
niZ i
一个分子中的电子数
式中：Zi——分子中第i种原子的原子序数 ni——分子中第i种原子的个数 M——化合物分子的摩尔质量
-3
0 .9 9 8 5 0 .9 9 9 1 0 .9 9 7 7 0 .9 9 9 0 0 .9 6 5 7 0 .9 5 8 1 1 .0 2 2 2
无烟煤
1 .0 3 0
烟煤
1 .0 6 0
淡水 矿化水 原油 甲烷
1 .11 0 1 1 .0 7 9 7 1 .1 4 0 7 1 .2 4 7
对于淡水石灰岩,ρma=2.710,ρme=2.7075,代 入上两式，合并消去φ得：
b 1 . 0704 e 0 . 1883
岩石的视密度：密度测井仪器，在饱含淡水 的纯石灰岩中刻度，在其它地层中得到的密 度称为视密度
a 1 . 0704 e 0 . 1883
一、密度测井基本原理 康谱顿效应引起的伽马射线减弱系数为：
b L 1 K ( L S )
Δρ—代表泥饼的影响，称为泥饼影响补偿值， 普通泥浆Δρ>0，重晶石泥浆Δρ<0
密度测井通常记录ρb和Δρ两条曲线
2.理想脊肋图
b L
1 K ( L S ) 1 AL K
L
1 AL
(ln N L B L )
N AbZ A
c ,e
c ,e c ,e N A (
N
A
Z A
b)
M
ni Z i
b
σc,e—电子的康普顿散射截面，Er=0.252.5Mev时，近似为常数
如果令μm= μ/ρb，则μm几乎是常数， 称它为质量康谱顿减弱系数，=μm ρb
1、选用Cs137 作为源,发射能量为0.662Mev的伽 马光子
矿物的密度数据表
矿物 石英 方解石 白云石 硬石膏 钾盐 岩盐 石膏 分子式 S iO 2 C aC O 3 C a M g (C O 3 ) 2 C aSO 4 KCl N aC l C a S O 4· H 2O 2 密 度 /g · m c 2 .6 5 4 2 .7 1 0 2 .8 7 0 2 .9 6 0 1 .9 8 0 2 .1 6 5 2 .3 2 1 .4 0 0 1 .8 0 0 1 .2 0 0 1 .5 0 0 H 2O H 2O + N a C l N (C H 2 ) CH4 1 .0 0 0 1 .1 4 6 0 .8 5 ρ (C H 4 )
xL xS xL
1 K
( L S )
令：
K
将L和S与计数率的关系式代入得：
1 1 AL b (ln N S B S ) (ln N L B L ) (ln N L B L ) AL K AS
上式说明， ρb主要决定于长源距计数率求出的 密度
tg
tg tg
1
AL
K 1 AS
1
1 K 1
tg
k
1 tg tg tg b (ln N L B L ) (ln N S B S ) A L tg tg tg tg
(一)、出厂刻度（得到仪器的脊肋图） 1、脊线刻度：用两个不同密度（已知）的刻度块
如果对ρb＝1.9、 2.0、2.1、2.2、2.3、 2.4、2.5、2.6、2.7、 2.8、2.9g/cm3，分 别在有限范围内改 变泥饼视密度和厚 度，可绘成“脊肋 图”，泥饼影响线 称为肋线
三、双探测器计算ρb的方法 1.计算ρb的方程
L x L mc (1 x L ) b
2、影响密度测井值的因素 地层密度b，地层平均原子序数Zb ，泥饼厚度 hmc ，泥饼密度mc ，及泥饼平均原子序数 Zmc
Zmc：当泥饼含60%的重晶石时，实际密度 2.5g/cm3，对计数率的影响却相当于不含重晶 石泥饼密度3.55g/cm3 ,影响不能忽略
mc* ：（泥饼视密度）用于综合mc 和 Zmc 的影响。不含重晶石的泥饼mc*= mc ，而含 重晶石的泥饼mc*> mc
ln N L B L 1 AL K 1 AS (ln N S B S ) KA L K 1
b
每给定一个ρb 值，就能作出一条肋线，而 上式描述的是以ρb为参量的一簇平行线 肋线斜率： 肋角β ：
1 AL K 1 AS
1 AL arctg K 1 A S
（3）保持ρmc*=1.5g/cm3不变，对ρb＝3.0、 2.5、2.0 g/cm3三种地层分别改变泥饼厚度时， 各曲线变化趋势与第二种情况相同，并且都趋向 ρb＝ ρmc*=1.5g/cm3的脊线点
（4）保持ρb＝2.5g/cm3不变,分别改变ρmc*(1.5、 2.0、3.0 g/cm3)和泥饼厚度，当ρmc*< ρb时, lnNL和lnNS的关系曲线在脊线下方，起始部分相 同,而后分别趋向于ρmc*（ 1.5、2.0）的脊点上； 当ρmc*> ρb时,关系曲线在脊线上方，起于ρb＝ 2.5，止于ρb＝ ρmc*=3.0的脊点上
1 AS K
(ln N L B L )
(ln N S B S )
(1)当Δρ=0时,即没有泥饼影响,得脊线方程：
ln N L B L AL AS (ln N S B S )
脊线的斜率为:AL/AS
脊角α为:
arctg
AL AS
理想脊肋示意图
(2)当Δρ≠0时，有泥饼影响,得肋线方程:
tg
1
AL
K 1 AS
1 K 1
tg
理想脊肋示意图
四、密度测井仪刻度方法
1 1 AL b (ln N S B S ) (ln N L B L ) (ln N L B L ) AL K AS
tg 百度文库
AL AS
AL AS
(ln N S B S ) B L a 0 a 1 ln N S
即长、短源距探测器计数率（对数坐标）呈线 性关系，所确定的直线称为“脊线”，它与横 坐标的夹角叫“脊角”
（2）给定的ρb和ρmc*（ρb＝2.5g/cm3， ρmc*=1.5g/cm3),当泥饼厚度由小到大，直至 充分大时，lnNL和lnNS将呈偏离“脊线”的曲 线段，它起于ρb（泥饼厚度为0），止于 ρmc*（泥饼厚度充分大，地层无影响）
（5）设零源距计数率为N0，源距d时计数率为:
N N 0e
m bda
两端取对数： ln N ln N 0 m b d a 计数率对密度的灵敏度： A 令：
B ln N 0
d ln N d b mda
将A、B代入上式，得： b
1 A
(ln N B )
2、用伽马射线探测器，记录散射伽马计数率， 且探测起始能量定为0.1~0.2MeV,能在很大程度 上避免光电效应的影响 3、伽马源与伽马射线探测器中点间的距离称 为源距; 4、贴井壁测量
5、源与探测器间有伽马吸收物质（铅）
6、探测器接收到的散射伽马射线强度（计数
率）决定于两个过程： （1）源发射的光子经地层一次或多次散射 后能到达探测器的光子数 （2）射向探测器的光子被再散射而改变方 向或被吸收的光子数
§1 核物理基础
一、岩石的真密度、电子密度
1.岩石的真密度(体积密度)ρb 单位体积岩石的质量，单位g/cm3 饱和淡水的纯岩石的密度：
b ma (1 ) f
ρma—岩石骨架的密度 ρf—孔隙流体的密度
2.岩石的电子密度ne
单位体积岩石中的电子数，单位是电子数/cm3 由一种原子组成的岩石： 电子密度： n
8、密度测井采用不同源距的两个伽马射线探 测器，以补偿泥饼对测量的影响，称为补偿密 度测井。 常用短源距为15~25cm，长源距为35 ~40cm
二、泥饼对计数率的影响 1、影响的定性描述 （1）渗透性地层的井壁通常积有泥饼，它 对计数率的贡献与仪器的探测深度有关 （2）用蒙特卡罗方法，考察源距分别为30cm 和50cm的仪器对纯石灰岩骨架的探测深度。计 算结果表明，计数的90%来自经向厚度大约 5cm的地层，泥饼的影响不能忽略
S x S mc (1 x S ) b
*
b mc
*
1 1 xL 1 xS
L
xL 1 xS
mc
*
S
1 xS xS
b
b
1 A
(ln N B )
将后式代入前式得：
b L
xL xS xL
( L S ) L
哪个过程起主导作用取决于源距
7、散射伽马计数率与源距的关系 （1）当源距较小时，密 度越大，计数率越高 （2）当源距较大时， 密度越大，计数率越低 （3）零源距(d0)，仪器对 密度失去灵敏度的源距， 大于零源距的为正源距， 密度测井都采用正源距。 （4）视源距da：实际源 距与零源距之差da=d- d0
第八章 密度与岩性密度测井
（Formation density log Litho-density log）
密度测井 用伽马射线源向地层发射伽马射线 用伽马射线探测器测量伽马光子与地层的 康谱顿效应产生的散射伽马射线的计数率 (强度)，得到地层的体积密度 主要用于识别岩性、计算孔隙度、计算岩 石的弹性及机械参数
测出电子密度就能确定体积密度
2.岩石的视密度 设岩石的骨架密度为ρma，孔隙度为φ，孔 隙中充满淡水，则岩石的体积密度ρb：
b ma (1 ) 1 . 0000
若骨架的电子密度指数为ρme，岩石的电子 密度指数ρe：
e me (1 ) 1 . 1101
3、泥饼影响的实验研究
(1)无泥饼 用下标L表示长源距, S表示短源距
L S
1 AL 1 AS (ln N (ln N
L
BL ) BS )
S
无泥饼影响,所以有：ρL= ρS= ρb，两式合并得：
(ln N
L
B L)
AL AS
(ln N
S
BS )
或写成：
ln N
L
-3
2 ( ni Z i ) / M
电子密度指数 2 .6 5 0 2 .7 0 8 2 .8 6 3 2 .9 5 7 1 .9 1 6 2 .0 7 4 2 .3 7 2 1 .4 4 2 1 .8 5 2 1 .2 7 2 1 .5 9 0 1 .11 0 1 .2 3 7 0 .9 7 0 1 .2 4 7 ρ (C H 4 )
视 密 度 /g · m c 2 .6 4 8 2 .7 1 0 2 .8 7 6 2 .9 7 7 1 .8 6 3 2 .0 3 2 2 .3 5 1 1 .3 5 5 1 .7 9 6 1 .1 7 3 1 .5 1 4 1 .0 0 0 1 .1 3 5 0 .8 5 0 ρ a (C H 4 )
二 .岩石的电子密度指数和视密度 1.电子密度指数 电子密度指数ρe:
e
2ne N
A
单一元素组成的岩石: 2 n e 2 ( Z ) e b
N
A
A
单一化合物组成的岩石:
e
2ne N
A
2 niZ i M
b
e
元 素 的 2(Z/A)数 值 表 元素 H C O Na Mg Al Si S Cl K Ca A 1.0079 12.011 15.999 22.9898 24.305 26.9815 28.085 32.06 35.453 39.039 40.04 Z 1 6 8 11 12 13 14 16 17 19 20 2(Z/A) 1.9843 0.9991 1.0000 0.9569 0.9875 0.9636 0.997 0.9981 0.9590 0.9734 0.9988
e
N A b Z A
NA——阿佛加得罗常数，6.02×1023/mol ρb——体积密度（g/cm3) A——原子的质量数（摩尔质量）
由单一化合物组成的岩石： 电子密度： n e
N
A
M
ni Z i
b
niZ i
一个分子中的电子数
式中：Zi——分子中第i种原子的原子序数 ni——分子中第i种原子的个数 M——化合物分子的摩尔质量
-3
0 .9 9 8 5 0 .9 9 9 1 0 .9 9 7 7 0 .9 9 9 0 0 .9 6 5 7 0 .9 5 8 1 1 .0 2 2 2
无烟煤
1 .0 3 0
烟煤
1 .0 6 0
淡水 矿化水 原油 甲烷
1 .11 0 1 1 .0 7 9 7 1 .1 4 0 7 1 .2 4 7
对于淡水石灰岩,ρma=2.710,ρme=2.7075,代 入上两式，合并消去φ得：
b 1 . 0704 e 0 . 1883
岩石的视密度：密度测井仪器，在饱含淡水 的纯石灰岩中刻度，在其它地层中得到的密 度称为视密度
a 1 . 0704 e 0 . 1883
一、密度测井基本原理 康谱顿效应引起的伽马射线减弱系数为：
b L 1 K ( L S )
Δρ—代表泥饼的影响，称为泥饼影响补偿值， 普通泥浆Δρ>0，重晶石泥浆Δρ<0
密度测井通常记录ρb和Δρ两条曲线
2.理想脊肋图
b L
1 K ( L S ) 1 AL K
L
1 AL
(ln N L B L )
N AbZ A
c ,e
c ,e c ,e N A (
N
A
Z A
b)
M
ni Z i
b
σc,e—电子的康普顿散射截面，Er=0.252.5Mev时，近似为常数
如果令μm= μ/ρb，则μm几乎是常数， 称它为质量康谱顿减弱系数，=μm ρb
1、选用Cs137 作为源,发射能量为0.662Mev的伽 马光子
矿物的密度数据表
矿物 石英 方解石 白云石 硬石膏 钾盐 岩盐 石膏 分子式 S iO 2 C aC O 3 C a M g (C O 3 ) 2 C aSO 4 KCl N aC l C a S O 4· H 2O 2 密 度 /g · m c 2 .6 5 4 2 .7 1 0 2 .8 7 0 2 .9 6 0 1 .9 8 0 2 .1 6 5 2 .3 2 1 .4 0 0 1 .8 0 0 1 .2 0 0 1 .5 0 0 H 2O H 2O + N a C l N (C H 2 ) CH4 1 .0 0 0 1 .1 4 6 0 .8 5 ρ (C H 4 )
xL xS xL
1 K
( L S )
令：
K
将L和S与计数率的关系式代入得：
1 1 AL b (ln N S B S ) (ln N L B L ) (ln N L B L ) AL K AS
上式说明， ρb主要决定于长源距计数率求出的 密度
tg
tg tg
1
AL
K 1 AS
1
1 K 1
tg
k
1 tg tg tg b (ln N L B L ) (ln N S B S ) A L tg tg tg tg
(一)、出厂刻度（得到仪器的脊肋图） 1、脊线刻度：用两个不同密度（已知）的刻度块
如果对ρb＝1.9、 2.0、2.1、2.2、2.3、 2.4、2.5、2.6、2.7、 2.8、2.9g/cm3，分 别在有限范围内改 变泥饼视密度和厚 度，可绘成“脊肋 图”，泥饼影响线 称为肋线
三、双探测器计算ρb的方法 1.计算ρb的方程
L x L mc (1 x L ) b
2、影响密度测井值的因素 地层密度b，地层平均原子序数Zb ，泥饼厚度 hmc ，泥饼密度mc ，及泥饼平均原子序数 Zmc
Zmc：当泥饼含60%的重晶石时，实际密度 2.5g/cm3，对计数率的影响却相当于不含重晶 石泥饼密度3.55g/cm3 ,影响不能忽略
mc* ：（泥饼视密度）用于综合mc 和 Zmc 的影响。不含重晶石的泥饼mc*= mc ，而含 重晶石的泥饼mc*> mc
ln N L B L 1 AL K 1 AS (ln N S B S ) KA L K 1
b
每给定一个ρb 值，就能作出一条肋线，而 上式描述的是以ρb为参量的一簇平行线 肋线斜率： 肋角β ：
1 AL K 1 AS
1 AL arctg K 1 A S
（3）保持ρmc*=1.5g/cm3不变，对ρb＝3.0、 2.5、2.0 g/cm3三种地层分别改变泥饼厚度时， 各曲线变化趋势与第二种情况相同，并且都趋向 ρb＝ ρmc*=1.5g/cm3的脊线点
（4）保持ρb＝2.5g/cm3不变,分别改变ρmc*(1.5、 2.0、3.0 g/cm3)和泥饼厚度，当ρmc*< ρb时, lnNL和lnNS的关系曲线在脊线下方，起始部分相 同,而后分别趋向于ρmc*（ 1.5、2.0）的脊点上； 当ρmc*> ρb时,关系曲线在脊线上方，起于ρb＝ 2.5，止于ρb＝ ρmc*=3.0的脊点上
1 AS K
(ln N L B L )
(ln N S B S )
(1)当Δρ=0时,即没有泥饼影响,得脊线方程：
ln N L B L AL AS (ln N S B S )
脊线的斜率为:AL/AS
脊角α为:
arctg
AL AS
理想脊肋示意图
(2)当Δρ≠0时，有泥饼影响,得肋线方程:
tg
1
AL
K 1 AS
1 K 1
tg
理想脊肋示意图
四、密度测井仪刻度方法
1 1 AL b (ln N S B S ) (ln N L B L ) (ln N L B L ) AL K AS
tg 百度文库
AL AS
AL AS
(ln N S B S ) B L a 0 a 1 ln N S
即长、短源距探测器计数率（对数坐标）呈线 性关系，所确定的直线称为“脊线”，它与横 坐标的夹角叫“脊角”
（2）给定的ρb和ρmc*（ρb＝2.5g/cm3， ρmc*=1.5g/cm3),当泥饼厚度由小到大，直至 充分大时，lnNL和lnNS将呈偏离“脊线”的曲 线段，它起于ρb（泥饼厚度为0），止于 ρmc*（泥饼厚度充分大，地层无影响）
（5）设零源距计数率为N0，源距d时计数率为:
N N 0e
m bda
两端取对数： ln N ln N 0 m b d a 计数率对密度的灵敏度： A 令：
B ln N 0
d ln N d b mda
将A、B代入上式，得： b
1 A
(ln N B )
2、用伽马射线探测器，记录散射伽马计数率， 且探测起始能量定为0.1~0.2MeV,能在很大程度 上避免光电效应的影响 3、伽马源与伽马射线探测器中点间的距离称 为源距; 4、贴井壁测量
5、源与探测器间有伽马吸收物质（铅）
6、探测器接收到的散射伽马射线强度（计数
率）决定于两个过程： （1）源发射的光子经地层一次或多次散射 后能到达探测器的光子数 （2）射向探测器的光子被再散射而改变方 向或被吸收的光子数
§1 核物理基础
一、岩石的真密度、电子密度
1.岩石的真密度(体积密度)ρb 单位体积岩石的质量，单位g/cm3 饱和淡水的纯岩石的密度：
b ma (1 ) f
ρma—岩石骨架的密度 ρf—孔隙流体的密度
2.岩石的电子密度ne
单位体积岩石中的电子数，单位是电子数/cm3 由一种原子组成的岩石： 电子密度： n
8、密度测井采用不同源距的两个伽马射线探 测器，以补偿泥饼对测量的影响，称为补偿密 度测井。 常用短源距为15~25cm，长源距为35 ~40cm
二、泥饼对计数率的影响 1、影响的定性描述 （1）渗透性地层的井壁通常积有泥饼，它 对计数率的贡献与仪器的探测深度有关 （2）用蒙特卡罗方法，考察源距分别为30cm 和50cm的仪器对纯石灰岩骨架的探测深度。计 算结果表明，计数的90%来自经向厚度大约 5cm的地层，泥饼的影响不能忽略