第8章 密度测井

第八章密度测井和岩性密度测井

•一、密度测井

ρ

•1、岩石的体积密度（即真密度）

b

•孔隙中饱含流体的纯岩石的体积密度：

【1】发生康普顿散射的过程是非弹性碰撞的过程，光子能量降低，原子核外的电子获得能量脱离原子变成反冲电子；

【2】伽马光子与一个电子发生康普顿散射作用的几率用表示，对于能量为0.25MeV 至2.5MeV 的伽马光子，可以看成常数。

e σe σ

【3】一个原子的康普顿散射截面表达式为

【4】单位体积物质的康普顿散射线性吸收系数为

e

c Z σσ

=

3、矿物和岩石的康普顿散射线性衰减系数•康普顿减弱系

•主要矿物岩石的的平均值近似为常数，且入射伽马射线在一定能量范围内的是个常数，故康普顿散射吸收系数的大小只与岩石的体积密度有关。

M Z n A Z i i ∑=/)(/e σ

表3-2 密度数据表

4、密度测井原理

•（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。

•2、测井原理

γ

•由源发射0.661Mev的射线经地层一次或多次散射后到达探测器，另外还有射向探

测器的光子被再散射而改变方向或被吸收

的光子。

地层密度不同，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，ρ增大，N 减小。

b ρb

e A N ρσµ⋅⋅=∑≈5.0L

e

N N ∑−=0b

b e A A B L N N

L N N ρρσ⋅+=−=∑−=5.0ln ln ln 00

5、补偿密度测井

•如果仪器贴井壁，且地层没有泥饼，一个探测器就能测量地层密度；一般储集层都有泥饼，泥饼对探测器的计数率有影响。

地层

长源距探测器短源距探测器伽马源

•密度测井采用不同源距的两个伽马射线探测器：长远距探测器和短源距探测器，称为双源距补偿密度测井。

密度测井曲线实例

6、应用

（1）利用体积密度识别岩性

①在砂泥岩剖面中，泥岩密度通常比砂岩低。泥岩段井眼变化大，推靠不严实，曲线起伏大，而砂岩段井眼规则，岩性也比泥岩稳定，曲线比较光滑；

b ρ

②在碳酸盐岩剖面中，在大段致密碳酸盐岩中，裂缝发育的层段密度低，白云岩和石灰岩也略有差别；

③在膏岩剖面中，密度曲线上硬石膏为

2.96g/cm3，呈明显的高值，而盐岩密度低，加上溶解扩径，呈明显的低值。

（2）计算孔隙度：

•纯地层的孔隙度：

，称为密

度孔隙度。

•地层的石灰岩孔隙度：测井仪器是以饱含淡水的石灰岩为标准刻度的，因此利用上式给出的孔隙度叫“地层的石灰岩孔隙度”；对含水纯岩石

（泥质、油气层须作校正）；密度值一定，只是骨架变化。D φφ=

•地层孔隙度为φ，则利用地层密度测井得到的孔隙度φD 在砂岩、石灰岩和白云岩井段的相互关系：

•砂岩：φD > φ，若φ=0，φD >0；•石灰岩：φD = φ；

•白云岩：φD < φ；

f

ma f b f ma b f f ma f ma b ma D ρρρρρρρρρρρρρρφ−−−=−−+−=−−=1

•例：如果某石英砂岩地层密度测井的视石灰岩孔隙度为20%，则其真孔隙度为多少？如果石英砂岩地层的真孔隙度为20%，则其视石灰岩孔隙度为多少？

•解：由公式：

•再由：φρφρρf ma b +−=)1()/(368.2%200.1%)201(71.23cm g b =×+−×=ρf

ma b ma D ρρρρφ−−=%1.170

.165.2368.265.2=−−=D φ

（3）密度测井和中子测井曲线重叠可以识别气层，判断岩性。

若为天然气层，则密度测井有何变化？（4）密度—中子测井交会图，可以确定岩性，求得孔隙度。

二、岩性密度测井

•1、岩石的光电吸收截面指数和体积光电吸收截面指数

•（1）石油测井中常见元素的光电吸收截面近

似为：

•由于常选用伽马源，伽马射线能量是固定的，故单一元素组成的矿物的线性光电吸收系数为：

•我们定义岩石中一个电子的平均光电吸收截

面为岩石的光电吸收截面指数，用表示，

6

.45.3Z kE ph −=σCs 1376

.4KZ ph =µe P

（2）体积光电吸收指数U

•为使用体积模型，又定义了另一个岩性参数U ，称为体积光电吸收指数或称U 参数，即（3）地层的光电吸收系数和光电吸收指数地层的光电吸收系数：地层的光电吸收指数：e

e ph A P N U ρµ==)/2(φµφµµ

f ma ph +−=)1(φ

φf ma U U U +−=)1(

表3-3 常见岩石和流体的岩性参数

2、伽马射线的能谱成分

图3-8在相同而Z不同的地层中的能谱图3-9 Z相同而不同的地层中的能谱

0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

0.01.0x10

-8

2.0x10-8

3.0x10-8

4.0x10-8

5.0x10-8

6.0x10

-8

7.0x10-8

8.0x10-8

伽马光子计数

能量/MeV