地層密度測(cè)井

1、地層密度測(cè)井第1頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二二、康普頓散射吸收系數(shù) 中等能量伽馬射線與介質(zhì)發(fā)生康普頓散射，結(jié)果使伽馬射線強(qiáng)度減小，反映伽馬射線被吸收的參數(shù)（康普頓散射吸收系數(shù)由康普頓效應(yīng)引起的伽馬射線通過單位距離物質(zhì)減弱程度）： 沉積巖中大多數(shù)核素Z/A均接近于0.5，常見的砂巖、石灰?guī)r、白云巖的Z/A的平均值也近似為0.5，所以對(duì)于一定能量范圍的伽馬射線（ 為常數(shù)），康普頓散射吸收系數(shù)只與巖石的體積密度有關(guān)。 密度測(cè)井利用此關(guān)系，通過記錄康普頓散射的射線的強(qiáng)度來測(cè)量巖石的體積密度。第2頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二2、線性光電吸收系數(shù)

2、 當(dāng)伽馬射線的能量大于原子核外電子的結(jié)合能時(shí)，發(fā)生光電效應(yīng)的概率。1、巖石的光電吸收截面指數(shù)Pe 它是描述發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)物質(zhì)對(duì)伽馬光子吸收能力的一個(gè)參數(shù)，即伽馬光 子與巖石中一個(gè)電子發(fā)生光電效應(yīng)的平均光電吸收截面，單位b/電子。而它 與原子序數(shù)的關(guān)系為： 式中a為常數(shù)，地層巖性不同，Pe有不同 的值，也就是說Pe對(duì)巖性敏感，可以用來確定巖性，Pe是巖性密度測(cè)井測(cè)量的一個(gè)參數(shù)。三、巖石的光電吸收截面3、體積光電吸收截面 體積光電吸收截面也是描述發(fā)生光電效應(yīng)時(shí)物質(zhì)對(duì)伽馬光子吸收能力的個(gè)參數(shù)，它是指每立方厘米物質(zhì)的光電吸收截面，以U來表示，單位 地層巖性不同，其體積光電吸收截面不同。U對(duì)巖性敏感，也

3、是巖性密度測(cè)井所要確定的一個(gè)參數(shù)。巖石的體積光電吸收截面為：第3頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二式中 、 分別為組成巖石的第i部分的體積光電吸收截面和相對(duì)體積。例如孔隙度為 的純砂巖的體積光電吸收截面為：體積光電吸收截面U與光電吸收截面指數(shù)Pe有近似關(guān)系：故可由Pe求得U。四、伽馬射線通過物質(zhì)時(shí)的能譜中等能量的單色伽馬射線通過物質(zhì)時(shí)，由于和物質(zhì)發(fā)生光電效應(yīng)與康普頓效應(yīng)，部分伽馬光子會(huì)在發(fā)生光電效應(yīng)中被吸收，伽馬射線強(qiáng)度要逐漸減小，而在發(fā)生康普頓效應(yīng)中，則會(huì)使伽馬光子的能量逐漸下降，因?yàn)槊總€(gè)伽馬光子的康普頓散射次數(shù)不同，因而形成每種能量的伽馬光子的強(qiáng)度不同的能譜分布。圖

4、8-1為能量0.661MeV的中能伽馬射線打入密度相同而原子序數(shù)不同的三種地層介質(zhì)的伽馬能譜曲線。位于低能區(qū)即光電效應(yīng)區(qū)，隨著原子序數(shù)的增加而伽馬計(jì)數(shù)率下降。 圖是原子序數(shù)相同而密度不同的伽馬能譜分布，由圖可見在高能區(qū)即康普頓效應(yīng)區(qū)，計(jì)數(shù)率將隨密度增加而下降。第4頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二第5頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理 圖8-3是常用的一種密度測(cè)井儀器示意圖，該儀器包括有一個(gè)伽馬源，兩個(gè)接受伽馬射線的探測(cè)器，即長(zhǎng)源距探測(cè)器和短源距探測(cè)器。他們安裝在滑板上，測(cè)井是被推靠到井壁上。在下井儀器的

5、上方裝有輔助電子線路。 通常用 作伽馬源，它發(fā)射的伽馬射線具有中等能量（0.661MeV）,用它照射物質(zhì)只能產(chǎn)生康普頓散射和光電效應(yīng)。由于地層的密度不同，則對(duì)伽馬光子的散射和吸收的能力不同，探測(cè)器接受到的伽馬光子的計(jì)數(shù)率也就不同。我們已知通過距離為L(zhǎng)的伽馬光子的計(jì)數(shù)率為： 若只存在康普頓散射，則 即為康普頓散射吸收系數(shù)，所以：由于沉積巖的Z/A 0.5，故 第6頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二兩邊取對(duì)數(shù)，則得： 其中： 為常數(shù)。 可見探測(cè)器在記錄的計(jì)數(shù)率N在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系上與 和L呈線性關(guān)系，圖8-4是兩種源距下的 與計(jì)數(shù)率N的關(guān)系曲線圖。源距選定后，對(duì)儀器進(jìn)行刻度找到

6、 和N的這種關(guān)系，則記錄散射伽馬光子計(jì)數(shù)率N就可以測(cè)得地層密度。 當(dāng)井壁上有泥餅存在，且泥餅的密度與地層的密度不同時(shí)，泥餅對(duì)測(cè)量值有一定的影響，如圖8-5所示。在地層密度大于泥餅密度的情況下，如果泥餅厚度增大，則在密度相同的地層中，伽馬光子計(jì)數(shù)率增大。第7頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二 為了補(bǔ)償泥餅的影響，密度測(cè)井采用兩個(gè)探測(cè)器（長(zhǎng)源距和短源距），得到兩個(gè)計(jì)數(shù)率 和 ，利用長(zhǎng)源距計(jì)數(shù)率 得到一個(gè)視地層密度 ，再由 和 得到一個(gè)泥餅影響校正值 ，則地層密度 ，密度測(cè)井同時(shí)輸出 和 兩條曲線。密度測(cè)井還可以輸出石灰?guī)r孔隙度測(cè)井曲線，因?yàn)闇y(cè)量使用的儀器是在飽含淡水的石灰?guī)r

7、地層中刻度的。圖8-6是密度測(cè)井曲線圖。第8頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二 如右圖，是密度測(cè)井曲線圖，它同時(shí)輸出密度曲線、泥餅校正值曲線。密度測(cè)井還可以輸出石灰?guī)r孔隙度曲線，因?yàn)闇y(cè)量使用的儀器是在飽含淡水的石灰?guī)r地層中刻度的。第9頁(yè)，共11頁(yè)，2022年，5月20日，10點(diǎn)46分，星期二二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用、識(shí)別氣層，判斷巖性密度測(cè)井和中子測(cè)井曲線重疊可以識(shí)別氣層，判斷巖性。、確定巖性求孔隙度密度中子測(cè)井交會(huì)圖法，可以確定巖性求解孔隙度。、確定巖石的孔隙度 在已知巖性和孔隙流體的情況下，就可以由密度測(cè)井的測(cè)量值求純巖石的孔隙度。它可以由公式計(jì)算，也可以應(yīng)用圖版求取。典型的泥巖和泥巖夾層的密度為2.2-2.65克/立方厘米。通常泥巖和儲(chǔ)集層中泥