第八章密度测井精选文档.ppt

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1、第八章密度测井本讲稿第一页，共四十七页一、岩石体密度一、岩石体密度 单原子组成的矿物的电子密度及电子密度指数单原子组成的矿物的电子密度及电子密度指数(8-1)(8-2)1 1、矿物的电子密度及电子密度指数、矿物的电子密度及电子密度指数第一节第一节 密度测井和岩性密度测井的地质基础密度测井和岩性密度测井的地质基础本讲稿第二页，共四十七页 化合物组成的矿物化合物组成的矿物,其电子密度和电子密其电子密度和电子密度指数分别为度指数分别为jn第第i i种原子的原子数。种原子的原子数。化合物的摩尔质量化合物的摩尔质量(8-3)(8-4)本讲稿第三页，共四十七页矿物密度电子密度指数视密度石英2.6542.6

2、52.648方解石2.712.70752.71白云石2.872.8632.876硬石膏2.962.9572.977石膏2.322.3722.351钾盐钾盐1.9841.9161.863岩盐岩盐2.1652.0742.032表表81 密度数据密度数据本讲稿第四页，共四十七页 岩岩石石的的体体密密度度：每每立立方方厘厘米米岩岩石石的的质质量量，单位为单位为 。常见的几种主要矿物的体密度为：常见的几种主要矿物的体密度为：石英为石英为2.652.65；方解石为方解石为2.712.71；白云石为白云石为2.872.87。2 2、岩石体密度、岩石体密度本讲稿第五页，共四十七页其中：其中：、分别为骨架密度和

3、孔隙分别为骨架密度和孔隙流体密度，流体密度，为孔隙度。为孔隙度。孔隙内饱含淡水的纯岩石的体积密度与孔隙内饱含淡水的纯岩石的体积密度与孔隙度的关系孔隙度的关系为：为：(8-5)本讲稿第六页，共四十七页岩石的电子密度指数岩石的电子密度指数淡水的电子密度指数为淡水的电子密度指数为1.1101.110岩石体积密度与其电子密度指数的关系：岩石体积密度与其电子密度指数的关系：(8-6)(8-7)本讲稿第七页，共四十七页岩石视密度岩石视密度 根据方解石和淡水的体积密度及电子密度指数，得根据方解石和淡水的体积密度及电子密度指数，得岩石的体积密度，即岩石视密度。岩石的体积密度，即岩石视密度。(8-8)岩石视密度

4、与其电子密度指数的关系：岩石视密度与其电子密度指数的关系：本讲稿第八页，共四十七页二、康普顿散射吸收系数二、康普顿散射吸收系数 中等能量的伽马射线和物质发生康普顿散射，散射中等能量的伽马射线和物质发生康普顿散射，散射的结果使伽马射线强度降低，康普顿散射吸收系数的结果使伽马射线强度降低，康普顿散射吸收系数：当入射伽马射线的能量在一定范围内时当入射伽马射线的能量在一定范围内时,是常数，所以，康普顿散射吸收系数是常数，所以，康普顿散射吸收系数仅与岩石密仅与岩石密度有关。度有关。且正比于岩石密度。且正比于岩石密度。(8-9)本讲稿第九页，共四十七页三、岩石的光电吸收截面三、岩石的光电吸收截面 1 1、

5、岩石的光电吸收截面指数、岩石的光电吸收截面指数PePe岩石的光电吸收截面指数：指伽马光子与岩石中岩石的光电吸收截面指数：指伽马光子与岩石中一个电子发生的平均光电吸收截面，单位为一个电子发生的平均光电吸收截面，单位为b/b/电电子。它与原子序数的关系为：子。它与原子序数的关系为：其中：其中：为常数。为常数。(8-10)本讲稿第十页，共四十七页2 2、体积光电吸收截面、体积光电吸收截面U U 体积光电吸收截面体积光电吸收截面U U：每立方厘米物质的：每立方厘米物质的光电吸收截面。单位为光电吸收截面。单位为 。(8-11)其中：其中：UiUi、ViVi分别为组成岩石的第分别为组成岩石的第I I部分的

6、体积光电吸收截部分的体积光电吸收截面和相对体积。面和相对体积。岩石体积光电吸收截面岩石体积光电吸收截面U U与光电吸收截面指与光电吸收截面指数数PePe存在近似关系存在近似关系(8-12)本讲稿第十一页，共四十七页矿物矿物密度密度电子密度指数电子密度指数 PePeU U石英石英2.652.651.814.79方解石方解石2.712.715.0813.77白云石白云石2.872.863.149.0石膏石膏2.322.3723.428.11硬石膏硬石膏2.962.9575.0514.95淡水淡水1.01.110.3850.4盐水盐水0.2mg/L0.2mg/L1.121.210.121.36石油石

7、油1.14密度密度0.1190.1360.136密度密度表表82 岩性参数表岩性参数表本讲稿第十二页，共四十七页四、伽马射线通过物质时的能谱四、伽马射线通过物质时的能谱 图图8-18-1为为0.661MeV0.661MeV伽马射线打入密度相同伽马射线打入密度相同而原子序数不同的三种地层的伽马能谱曲线。而原子序数不同的三种地层的伽马能谱曲线。由图看出：由图看出：1 1）在低能区，原子序数越大，计数率越低在低能区，原子序数越大，计数率越低，说明，说明物质吸收的伽马光子数越多；物质吸收的伽马光子数越多；2 2）计数率最大值对应的伽马光子能量随）计数率最大值对应的伽马光子能量随Z Z值的增大值的增大而

8、降低；而降低；3 3）高能区，计数率几乎与高能区，计数率几乎与Z Z无关。无关。本讲稿第十三页，共四十七页 图图8-1 8-1 密度相同密度相同,Z,Z不同的介质中测得的不同的介质中测得的 散射吸收伽马能谱散射吸收伽马能谱 能量能量（kev)过渡带随过渡带随Z Z值值增加右移增加右移Z Z增加增加计计数数率率本讲稿第十四页，共四十七页 图图8-28-2为为Z Z相同而密度不同是的散射伽马能谱的相同而密度不同是的散射伽马能谱的分布曲线。从图上看出分布曲线。从图上看出:1)1)、低能区，随密度增加，计数率减小；、低能区，随密度增加，计数率减小；2 2）、）、计数率最大值对应的伽马射线能量与密度无关

9、；计数率最大值对应的伽马射线能量与密度无关；3 3）、在高能区，计数率随密度增加而减小。）、在高能区，计数率随密度增加而减小。本讲稿第十五页，共四十七页图图8-2 Z8-2 Z相同而密度不同地层的散射吸收伽马能谱响应相同而密度不同地层的散射吸收伽马能谱响应 不变的过渡带不变的过渡带密度增加密度增加计计数数率率能量能量(kev)本讲稿第十六页，共四十七页一、密度测井的基本原理一、密度测井的基本原理 1 1、井下仪、井下仪 图图8-38-3为为补补偿偿密密度度测测井井仪仪的的示示意意图图，它它包包括括一一个个伽伽马马源源，两两个个伽伽马马光光子子探探测测器器。它它们们安安装装在在滑滑板板上上，测测

10、井井时时将将滑滑板板推推靠靠到到井井壁壁上上。在在下下井井仪仪器的上方装有辅助电子线路。器的上方装有辅助电子线路。第二节第二节 密度测井密度测井本讲稿第十七页，共四十七页伽马源图图8-3 8-3 密度测井仪示意图密度测井仪示意图泥饼泥饼长源距探测器长源距探测器短源距探测器短源距探测器地层地层伽马源伽马源本讲稿第十八页，共四十七页 中等能量的伽马射线源（中等能量的伽马射线源（）产生的）产生的伽马射线的能量为伽马射线的能量为0.661MeV0.661MeV，其穿过地层时，其穿过地层时，与地层产生光电效应和康普顿效应。伽马射线与地层产生光电效应和康普顿效应。伽马射线通过距离为通过距离为L L的地层后

11、，伽马光子计数率为：的地层后，伽马光子计数率为：2 2、测量原理、测量原理1 1）、长、短源距探测器计数率与地层密度的关系）、长、短源距探测器计数率与地层密度的关系(8-13)本讲稿第十九页，共四十七页 如果只存在康普顿效应，则如果只存在康普顿效应，则为康普顿散射吸为康普顿散射吸收系数。同时，由于沉积岩的收系数。同时，由于沉积岩的Z/A0.5Z/A0.5，故：，故：(8-14)(8-15)即：即：其中：其中：(8-16)本讲稿第二十页，共四十七页计计数数率率地层密度地层密度长源距探测器长源距探测器短源距探测器短源距探测器计数率随地层密度的增计数率随地层密度的增加而减小；加而减小；密度相同，短源

12、距计密度相同，短源距计数率高；数率高；图图8-4 8-4 计数率与地层密度的关系计数率与地层密度的关系 （无泥饼）（无泥饼）本讲稿第二十一页，共四十七页图图8-5、长、短长、短源距计源距计数率与数率与泥饼厚泥饼厚度、地度、地层密度层密度的关系的关系 地层密度地层密度计计数数率率泥饼厚度增加泥饼厚度增加泥饼密度泥饼密度地层密度地层密度测井值测井值地层密度地层密度泥饼密度泥饼密度地层密度地层密度测井值测井值地层密度地层密度当泥饼密度不当泥饼密度不同于地层密度同于地层密度时，泥饼影响时，泥饼影响随泥饼厚度的随泥饼厚度的增加而增大。增加而增大。本讲稿第二十二页，共四十七页 图图8-58-5分析分析（1

13、 1）当地层密度与泥饼密度相同时，源距相同、泥饼厚当地层密度与泥饼密度相同时，源距相同、泥饼厚度不同的直线相交于一点，泥饼厚度不影响计数率；度不同的直线相交于一点，泥饼厚度不影响计数率；（2 2）当地层密度大于泥饼密度时（交点右侧），随泥饼厚当地层密度大于泥饼密度时（交点右侧），随泥饼厚度的增加，计数率增大，测量的地层视密度减小（小于地度的增加，计数率增大，测量的地层视密度减小（小于地层密度）层密度）；（3 3）当地层密度小于泥饼密度时（交点左侧），随泥饼当地层密度小于泥饼密度时（交点左侧），随泥饼厚度增加，计数率减小，测量的地层视密度增大（大于厚度增加，计数率减小，测量的地层视密度增大（大于

14、地层密度）。地层密度）。本讲稿第二十三页，共四十七页2 2）、测量原理）、测量原理 密度测井测量的地层视密度与下列因素有关：密度测井测量的地层视密度与下列因素有关：泥饼密度与地层密度的关系、泥饼厚度。为了补泥饼密度与地层密度的关系、泥饼厚度。为了补偿泥饼的影响，测量时，将长、短源距的探测器偿泥饼的影响，测量时，将长、短源距的探测器测量的伽马光子的计数率合并，以求出经过校正测量的伽马光子的计数率合并，以求出经过校正的地层密度的地层密度 和泥饼影响校正值和泥饼影响校正值 。这在。这在很大程度上补偿了泥饼的影响，同时在有限范围很大程度上补偿了泥饼的影响，同时在有限范围内补偿了井壁不平产生的影响。内补

15、偿了井壁不平产生的影响。本讲稿第二十四页，共四十七页如图如图8-6、87所示。所示。图图8-6 8-6 密度测井曲线实例密度测井曲线实例二、密度测井资料的应用二、密度测井资料的应用1 1、密度测井的输出、密度测井的输出地层密度地层密度泥饼影响校正值泥饼影响校正值视石灰岩孔隙度视石灰岩孔隙度本讲稿第二十五页，共四十七页图图87 密度测井曲线密度测井曲线本讲稿第二十六页，共四十七页2 2、视石灰岩孔隙度、视石灰岩孔隙度讨论：有定义不难看出：讨论：有定义不难看出：1）地层的视石灰岩孔隙度与岩性、）地层的视石灰岩孔隙度与岩性、孔隙度、孔隙度、孔隙流体性孔隙流体性质有关。质有关。2）纯砂岩地层的视石灰岩

16、孔隙度大于其孔隙度；）纯砂岩地层的视石灰岩孔隙度大于其孔隙度；3）含气纯灰岩的视石灰岩孔隙度大于其孔隙度；）含气纯灰岩的视石灰岩孔隙度大于其孔隙度；4）含水纯白云岩的视石灰岩孔隙度小于其孔隙度。）含水纯白云岩的视石灰岩孔隙度小于其孔隙度。(8-17)本讲稿第二十七页，共四十七页2.2.含水纯白云岩地层的密度为含水纯白云岩地层的密度为2.6,2.6,地层水密度为地层水密度为1.0.1.0.求地层孔求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度隙度和视石灰岩孔隙度.解解:地层孔隙度地层孔隙度=(2.87-2.60)/(2.87-1.0)=0.14=(2.87-2.60)/(2.87-1.0)=0.14 地层视石灰岩

17、孔隙度地层视石灰岩孔隙度=(2.71-2.60)/(2.71-1.0)=0.06=(2.71-2.60)/(2.71-1.0)=0.061.1.含水纯砂岩地层的密度为含水纯砂岩地层的密度为2.35,2.35,地层水密度为地层水密度为1.0.1.0.求地层孔求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度隙度和视石灰岩孔隙度.解解:地层孔隙度地层孔隙度=(2.65-2.35)/(2.65-1.0)=0.18=(2.65-2.35)/(2.65-1.0)=0.18 地层视石灰岩孔隙度地层视石灰岩孔隙度=(2.71-2.35)/(2.71-1.0)=0.21=(2.71-2.35)/(2.71-1.0)=0.21例题分

18、析例题分析本讲稿第二十八页，共四十七页3.3.含油气纯灰岩地层的密度为含油气纯灰岩地层的密度为2.55,2.55,油气密度为油气密度为0.6.0.6.求地层孔隙求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度度和视石灰岩孔隙度.解解:地层孔隙度地层孔隙度=(2.71-2.55)/(2.71-0.6)=0.08=(2.71-2.55)/(2.71-0.6)=0.08 地层视石灰岩孔隙度地层视石灰岩孔隙度=(2.71-2.55)/(2.71-1.0)=0.09=(2.71-2.55)/(2.71-1.0)=0.09例题分析例题分析4.含水泥质砂岩的密度为含水泥质砂岩的密度为2.25,2.25,地层水密度为地层水密度为

19、1.0.1.0.地层泥质含地层泥质含量为量为0.24,0.24,泥岩密度为泥岩密度为2.55.2.55.求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度.解解:地层孔隙度地层孔隙度=(2.65-2.25)/(2.65-1.0)=(2.65-2.25)/(2.65-1.0)-0.24*(2.65-2.55)/(2.65-1.0)=0.22 -0.24*(2.65-2.55)/(2.65-1.0)=0.22 地层视石灰岩孔隙度地层视石灰岩孔隙度=(2.71-2.25)/(2.71-1.0)=0.27=(2.71-2.25)/(2.71-1.0)=0.27本讲稿第二十九页，共四十七页图图88

20、 视石灰岩密度孔隙度与地层孔隙度、视石灰岩密度孔隙度与地层孔隙度、流体密度的关系（白云岩）流体密度的关系（白云岩）当当时；时；当当时；时；本讲稿第三十页，共四十七页图图89 视石灰岩密度孔隙度与地层孔隙度、视石灰岩密度孔隙度与地层孔隙度、流体密度的关系（砂岩）流体密度的关系（砂岩）本讲稿第三十一页，共四十七页图图810 视石灰岩密度孔隙度与地层孔隙度、视石灰岩密度孔隙度与地层孔隙度、流体密度的关系（灰岩）流体密度的关系（灰岩）流体密度流体密度1 1，流体密度小于流体密度小于1 1，本讲稿第三十二页，共四十七页图图8 811 11 视石灰岩密度孔隙度与地层岩性的关系（水层）视石灰岩密度孔隙度与地

21、层岩性的关系（水层）本讲稿第三十三页，共四十七页1 1）、确定地层孔隙度）、确定地层孔隙度 在在已已知知地地层层岩岩性性及及孔孔隙隙流流体体性性质质的的条条件件下下，应应用用下下式即可确定地层孔隙度：式即可确定地层孔隙度：3 3、地层密度测井资料的应用、地层密度测井资料的应用纯地层纯地层(8-18)泥质地层泥质地层(8-19)本讲稿第三十四页，共四十七页2）、密度曲线与中子测井曲线重叠识别气层。、密度曲线与中子测井曲线重叠识别气层。气气层层：密密度度视视石石灰灰岩岩孔孔隙隙度度大大，密密度度低低，中中子孔隙度低。子孔隙度低。注：声波时差确定的孔隙度是地层原生孔隙度；注：声波时差确定的孔隙度是地

22、层原生孔隙度；密度确定的孔隙度是地层总孔隙度（原生孔隙度次生孔隙度）密度确定的孔隙度是地层总孔隙度（原生孔隙度次生孔隙度）3）、密度、密度-中子测井交会图确定地层岩性及孔隙度中子测井交会图确定地层岩性及孔隙度。本讲稿第三十五页，共四十七页第三节第三节 岩性密度测井岩性密度测井 岩岩性性密密度度测测井井利利用用伽伽马马射射线线与与地地层层的的光光电电效效应及康普顿效应，测定地层密度、孔隙度及岩性。应及康普顿效应，测定地层密度、孔隙度及岩性。一、岩性密度测井的基本原理一、岩性密度测井的基本原理 1 1、井下仪、井下仪 岩性密度测井采用的井下仪与密度测井的相似。测岩性密度测井采用的井下仪与密度测井的

23、相似。测井时，井下仪的滑板被推倒井壁上，滑板上装有铯伽井时，井下仪的滑板被推倒井壁上，滑板上装有铯伽马源和长、短源距的伽马光子探测器。马源和长、短源距的伽马光子探测器。本讲稿第三十六页，共四十七页2 2、测量原理、测量原理 铯伽马源产生的伽马射线的能量为铯伽马源产生的伽马射线的能量为0.661MeV0.661MeV，这种能量的伽马光子通过地层时，其高能段的伽这种能量的伽马光子通过地层时，其高能段的伽马射线，只受康普顿效应的影响，探测到的伽马马射线，只受康普顿效应的影响，探测到的伽马光子数与地层密度有关。在低能谱段，伽马射线光子数与地层密度有关。在低能谱段，伽马射线主要受光电效应的影响。低能段的

24、伽马光子计数主要受光电效应的影响。低能段的伽马光子计数率与高能段的伽马光子计数率的比与地层的光电率与高能段的伽马光子计数率的比与地层的光电吸收截面指数吸收截面指数PePe有线性关系，如图有线性关系，如图8-128-12所示。所示。本讲稿第三十七页，共四十七页图图8-12 8-12 计数率比与计数率比与PePe的关系曲线的关系曲线 本讲稿第三十八页，共四十七页由此，通过测量高能段、低能段的伽马光子数，即可确定地由此，通过测量高能段、低能段的伽马光子数，即可确定地层密度层密度 、光电吸收截面指数和地层体积光电吸收截面、光电吸收截面指数和地层体积光电吸收截面U U。岩性密度测井的输出为：岩性密度测井

25、的输出为：地层密度、地层密度的泥饼地层密度、地层密度的泥饼校正值、光电吸收截面指数校正值、光电吸收截面指数PePe和地层体积光电吸收截面和地层体积光电吸收截面U U。如图如图8-138-13所示。所示。本讲稿第三十九页，共四十七页图图8-13 8-13 实测的实测的PePe曲线图曲线图 本讲稿第四十页，共四十七页二、岩性密度测井资料的应用二、岩性密度测井资料的应用 1 1、确定岩性、确定岩性 地层的光电吸收截面指数地层的光电吸收截面指数PePe和体积光电吸收截面和体积光电吸收截面U U都可以用来识别岩性。都可以用来识别岩性。(8-20)(8-21)一般流体的体积光电吸收截面远远低于矿物的体积光

26、电一般流体的体积光电吸收截面远远低于矿物的体积光电吸收截面，所以，可以利用（吸收截面，所以，可以利用（8 82121）计算矿物的体积光电吸）计算矿物的体积光电吸收截面。收截面。本讲稿第四十一页，共四十七页 另外，还可以应用另外，还可以应用PePe和孔隙度确定单矿物岩石和孔隙度确定单矿物岩石的岩性。如图的岩性。如图8-148-14所示。所示。图版的使用方法：图版的使用方法：1 1）、有孔隙度确定一点）、有孔隙度确定一点a;a;2 2）、过）、过a a点做水平线与有点做水平线与有PePe值所画的垂线相交一点值所画的垂线相交一点b b；3 3）、根据）、根据b b点所在区域，确定单矿物岩石的岩性。点

27、所在区域，确定单矿物岩石的岩性。本讲稿第四十二页，共四十七页图图8-14 8-14 光电吸收截面指数与孔隙度及流体性质的关系光电吸收截面指数与孔隙度及流体性质的关系本讲稿第四十三页，共四十七页2 2、计算储层的泥质含量、计算储层的泥质含量 泥质含量可有下式计算：泥质含量可有下式计算：3 3、识别重矿物、识别重矿物 一些重矿物的一些重矿物的PePe值比较大，如重晶石（值比较大，如重晶石（Pe=266.8Pe=266.8），），锆石（锆石（Pe=69.1Pe=69.1），当地层含有这些重矿物时，地层的），当地层含有这些重矿物时，地层的PePe显著增大，据此可识别重矿物。显著增大，据此可识别重矿物。

28、(8-22)本讲稿第四十四页，共四十七页小结小结一、地层密度为单位体积地层的质量。与地层岩性、一、地层密度为单位体积地层的质量。与地层岩性、孔隙度、孔隙流体性质有关。孔隙度、孔隙流体性质有关。二、密度测井的输出为地层的视石灰岩孔隙度、地层密二、密度测井的输出为地层的视石灰岩孔隙度、地层密度及密度的校正值。度及密度的校正值。三、岩性密度测井的输出为地层密度、密度的校正值、三、岩性密度测井的输出为地层密度、密度的校正值、地层的光电吸收截面指数地层的光电吸收截面指数PePe和体积光电吸收截面和体积光电吸收截面U U。四、地层的视石灰岩孔隙度与岩性、孔隙度及孔隙流四、地层的视石灰岩孔隙度与岩性、孔隙度

29、及孔隙流体性质有关。体性质有关。本讲稿第四十五页，共四十七页五、应用密度测井资料可以解决以下问题：五、应用密度测井资料可以解决以下问题：1 1、确定地层岩性；、确定地层岩性；2 2、确定地层孔隙度；、确定地层孔隙度；3 3、识别气层；、识别气层；4 4、识别地层中的重矿物；、识别地层中的重矿物；5 5、计算地层的泥质含量。、计算地层的泥质含量。本讲稿第四十六页，共四十七页思考题思考题1 1、讨论泥饼厚度及密度对密度测量值的影响。、讨论泥饼厚度及密度对密度测量值的影响。2 2、讨论密度测量值与孔隙流体密度的关系。、讨论密度测量值与孔隙流体密度的关系。3 3、讨论视石灰岩密度孔隙度与地层岩性、孔隙度及、讨论视石灰岩密度孔隙度与地层岩性、孔隙度及孔隙流体的关系。孔隙流体的关系。4 4、已知完全含水纯砂岩地层，其视石灰岩密度孔隙度为、已知完全含水纯砂岩地层，其视石灰岩密度孔隙度为0.280.28，求地层密度和地层孔隙度。，求地层密度和地层孔隙度。本讲稿第四十七页，共四十七页