地球物理测井10(密度测井和岩性密度测井).ppt

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1、10 密度测井和岩性密度测井,10 密度测井和岩性密度测井,密度测井及岩性密度测井都是通过研究伽马射线在地层中传播的减弱情况来研究地层的。,10.1伽马射线与物质的作用,伽马射线（光子流）穿过物质时与构成物质的原子之间发生作用，主要产生如下的现象： 电子对效应 伽马射线通过单位厚度的介质时，因形成电子对而导致伽马射线的强度的减弱。通过不同的物质时减弱程度不同，减弱的程度可用吸收系数表示：,10.1伽马射线与物质的作用,10.1伽马射线与物质的作用,可以看出： mev时不形成电子对， mev时， 随 的增大而增大； 即受Z（原子序数）影响明显。,10.1伽马射线与物质的作用,康普顿效应 康普顿吸

2、收系数 其中： 每个光子与单位面积上的一个电子发生康普顿散射的几率（电子的康普顿散射截面） 时， （常数） 。,10.1伽马射线与物质的作用,光电效应 光电效应的吸收系数 其中： 光子的波长 n 为一常数。,10.1伽马射线与物质的作用,可以看出 光子的能量较低（ ）时，射线与物质的作用以光电效应为主，吸收系数 。 光子的能量为中等（ ）时，射线与物质的作用以康普顿效应为主。 光子的能量较高（ ）时，伽马射线与物质的作用以电子对效应为主。,10.1伽马射线与物质的作用,射线穿过物质时，同时发生三种作用而减弱，其吸收系数为 实验证明： 其中：I0射线源产生的射线的强度 I射线经过L厚度的介质后的

3、强度,10.2 密度测井（DEN或FDC）,10.2.1密度测井的基本原理,仪器的结构： 源 探测器 源距,10.2.1密度测井的基本原理,源 即伽马源产生的是中等能量的光子流，自然它在穿过物质时，主要与其发生康普顿效应,10.2.1密度测井的基本原理,探测器 与自然伽马测井的探测器类似，单位时间内产生的电脉冲数与射线的强度成正比。,10.2.1密度测井的基本原理,与地层密度的关系,10.2.1密度测井的基本原理, 主要产生中等能量的伽马光子，所以伽马光子，所以伽马光子与地层之间主要发生康普顿效应,10.2.1密度测井的基本原理,所以,10.2.1密度测井的基本原理,因为 时 对于沉积岩： 所

4、以,10.2.1密度测井的基本原理,10.2.1密度测井的基本原理,通过已知密度的地层对仪器进行刻度 对未知地层通过研究伽马射线的强度的减弱情况就可以研究地层的体积密度,10.2.1密度测井的基本原理,对于单探测器 由 获得的密度为体积密度（体积密度测井DEN）。 主要反映泥饼和冲洗带的密度。,10.2.1密度测井的基本原理, 对于双探测器 NS 主要取决于泥饼的密度 NL 主要取决于冲洗带及泥饼的密度,10.2.1密度测井的基本原理, 对于双探测器 由NS、NL共同确定密度 为补偿密度（补偿密度测井FDC）主要反映冲洗带的密度,10.2.1密度测井的基本原理,10.2.2 补偿密度测井曲线,

5、 曲线主要反映冲洗带的密度 对于厚层半幅点对应于层界面 地层中部的测井值最接近地层的真实的密度。,10.2.2 补偿密度测井曲线, 曲线反映井眼及泥饼的情况，其大小与井眼及泥饼密度密切相,10.2.2补偿密度测井曲线,10.2.3密度测井的影响因素,主要是井眼情况，如果极板与井壁贴不严使测得的密度偏低。,10.2.4密度测井资料的应用,划分岩性 不同的岩性，其密度不同： 石英 2.65 方解石 2.71 白云石 2.87 石膏为 2.98， 不同矿物构成的岩石的不同。,10.2.4密度测井资料的应用,判断气层 天然气的密度很小，导致密度测井曲线上气层显示为低值。 用密度测井曲线判断气层的条件是

6、冲洗带必须有气存在 。,10.2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度 方法一：岩心刻度测井法 用岩芯的实验分析结果 与 进行回归确定孔隙度与密度的关系 ： 将目的层的密度测井值代入确定的关系式求目的层的孔隙度 。,10.2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度 方法二：用体积模型法进行推导：,10.2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度,10.2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度 这种由密度确定的孔隙度记为 不同的情况下用求密度的孔隙度的公式不同 。,10.2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度 纯地层：,10.2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度 泥质地层：,10.

7、2.4密度测井资料的应用,确定岩层的孔隙度 冲洗带含有残余油气的纯地层 冲洗带含有残余油气的泥质地层,10.3 岩性密度测井（LDT）,岩性密度测井除了测量地层的体积密度之外还测量对地层岩性非常敏感的光电吸收截面指数 。 石英 方解石 白云石 1.81 5.08 3.14 ,10.3.1岩性密度测井的基本原理,井下仪器的结构： 伽马源 长源距探测器 短源距探测器,10.3.1岩性密度测井的基本原理,伽马光子与地层的作用过程: 由伽马源（ ）产生的伽马光子的能量为0.661mev（中等），所以与地层主要发生康普顿效应。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,伽马光子与地层的作用过程: 由于发生了康

8、普顿效应，其伽马光子的能量减弱，变成了散射伽马光子。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,伽马光子与地层的作用过程: 当散射伽马光子的能量还较高时，再次发生康普顿效应，能量进一步减弱，直到能量低于某一值（E0）时，康普顿效应才停止。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,伽马光子与地层的作用过程: 能量低于某一值（E0）后，伽马光子与地层主要发生光电效应。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,伽马光子的分类: 高能段: 能量为0.661E0Mev的伽马光子。 低能段: 能量低于E0 Mev的伽马光子。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,探测器 探测器(短源距和长源距)每接收到一个伽马光子就产生

9、一个电脉冲，电脉冲的幅度正比于伽马光子的能量。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,计数率 地面仪器根据电脉冲的幅度将短源距和长源距探测器产生的电脉冲进行分类计数，获得各自高能段与低能段的计数率： Ns 短源距、高能段 NL 长源距、高能段 Nlith 长源距、低能段,10.3.1岩性密度测井的基本原理,地层体积密度 的测量 能量为（0.661E0）伽马光子的多少，取决于康普顿效应。即高能段伽马光子的多少（对长源距测量值为NL，对短源距测量值为Ns）与地层的密度有关。 用已知密度的地层或模块刻度 确定密度与计数率的关系：,10.3.1岩性密度测井的基本原理,光电吸收截面指数 的测量 对于低能段

10、的光子数与两个因素有关： 与康普顿效应有关： 地层中的康普顿效应越强，有越多的高能光子变为低能光子。 与光电效应有关： 地层中的光电效应越强就有越多的低能光子被吸收，而光电效应的吸收系数与z的关系密切（ ）即与岩性有关。,10.3.1岩性密度测井的基本原理,光电吸收截面指数 与比值 有很好 的线性关系。 其中：Nlith低能段光子计数率 NL高能段光子计数率,10.3.2岩性密度测井曲线,曲线 曲线 它们与补偿密度测井相同 曲线 其特征与 类似,10.3.3影响因素,与密度测井类似,10.3.4岩性密度测井的应用, 密度曲线的应用 与（DEN，FDC）相同,10.3.4岩性密度测井的应用, Pe 曲线的应用 识别单矿物岩性 石英 方解石 白云石 1.81 5.08 3.14 ,10.3.4岩性密度测井的应用, Pe 曲线的应用 识别粘土的成分 蒙脱石 高岭石 伊利石 绿泥石 2.04 1.83 3.45 6.30 ,10.3.4岩性密度测井的应用,Pe曲线的应用 识别重矿物及裂缝 重矿物（如：磁铁矿、赤铁矿、锆石、重晶石） 值特别高几十几百 重晶石的 （266.8）特别大，所以即使是泥浆中含有少量的重晶石，当泥浆在钻井过程中进入裂缝时，也会使相应层位的 值明显增大。,