密度测井及岩性密度测井.ppt

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1、第二节第二节 密度测井及岩性密度测井密度测井及岩性密度测井岩性密度测井岩性密度测井授授课课内内容容密度测井密度测井、岩性密度测井的原理、岩性密度测井的原理密度测井计算岩层孔隙度密度测井计算岩层孔隙度教教学学重重点点伽马射线与物质的作用伽马射线与物质的作用密度测井密度测井 密度测井及岩性密度测井都是通过研密度测井及岩性密度测井都是通过研究究伽马射线在地层中传播的减弱情况伽马射线在地层中传播的减弱情况来研来研究地层的。究地层的。1 1、伽马射线与物质的作用、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：的原

2、子之间发生作用，主要产生如下的现象：电子对效应电子对效应 伽马射线通过单位厚度的介质时，因伽马射线通过单位厚度的介质时，因形成电形成电子对而导致伽马射线的强度的减弱子对而导致伽马射线的强度的减弱。通过不同的。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物质时减弱程度不同，减弱的程度可用吸收系数表示：表示：+e-e1 1、伽马射线与物质的作用、伽马射线与物质的作用可以看出：可以看出：mev mev时不形成电子对，时不形成电子对，mevmev时，时，随随 的增大而增大；的增大而增大；即受即受Z Z（原子序数）影响明显。（原子序数）影响明显。1 1、伽马射线与物质的作用、伽马射线与物质的作用

3、康普顿效应康普顿效应 康普顿吸收系数康普顿吸收系数 其中：其中：每个光子与单位面积上的一个电子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）发生康普顿散射的几率（电子的康普顿散射截面）时时 （常数）（常数）。e光子光子1 1、伽马射线与物质的作用、伽马射线与物质的作用可以看出可以看出光子的能量较低光子的能量较低（）时，）时，射线与物质射线与物质的作用以的作用以光电效应为主光电效应为主，吸收系数，吸收系数 。光子的能量为光子的能量为中等中等（）时，）时，射线与物射线与物质的作用质的作用以康普顿效应为主以康普顿效应为主。光子的能量光子的能量较高较高（）时，伽马射线与物质

4、）时，伽马射线与物质的作用以的作用以电子对效应为主电子对效应为主。射线穿过物质时，同时发生三种作用而减弱，射线穿过物质时，同时发生三种作用而减弱，其吸收系数为其吸收系数为1 1、伽马射线与物质的作用、伽马射线与物质的作用实验证明：实验证明：其中：其中：I I0 0-射线源产生的射线源产生的射线的强度；射线的强度；I-I-射线经过射线经过L L厚度的介质后的强度厚度的介质后的强度2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)仪器的结构：仪器的结构：源源探测器探测器源距源距 原理原理2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)w源源 即伽马源产生的是即伽马源产生的

5、是中等能量的光子流中等能量的光子流，自，自然它在穿过物质时，主然它在穿过物质时，主要与其发生康普顿效应要与其发生康普顿效应 原理原理2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)w探测器探测器 与自然伽马测井与自然伽马测井的探测器类似，单位的探测器类似，单位时间内产生的电脉冲时间内产生的电脉冲数与数与射线的强度成射线的强度成正比。正比。原理原理2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)主要产生中等能量的伽主要产生中等能量的伽马光子，所以伽马光子与地马光子，所以伽马光子与地层之间主要发生康普顿效应层之间主要发生康普顿效应.原理原理2 2、密度测井（、密度测井（

6、DEN/FDC)DEN/FDC)对于单探测器对于单探测器 由由 获得的获得的密度为体积密度（体积密密度为体积密度（体积密度测井度测井DENDEN）。）。主要反映泥饼和冲洗带主要反映泥饼和冲洗带的密度。的密度。原理原理2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)对于双探测器对于双探测器 N NS S 主要取决于泥饼的密度主要取决于泥饼的密度 N NL L 主要取决于冲洗带及泥饼的密度主要取决于冲洗带及泥饼的密度 由由N NS S、N NL L共同确定密度共同确定密度 为补偿密度（补偿密度测井为补偿密度（补偿密度测井FDCFDC）主要反映冲洗带的密度）主要反映冲洗带的密度 原理原

7、理2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)原理原理2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)补偿密度测井曲线补偿密度测井曲线 曲线曲线主要反映冲洗带主要反映冲洗带的密度的密度对于厚层半幅点对应于层界面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地层中部的测井值最接近地层的真实的密度。的真实的密度。曲线曲线反映井眼及泥饼的反映井眼及泥饼的情况，其大小与井眼及泥饼密度情况，其大小与井眼及泥饼密度密切相密切相 2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)补偿密度测井曲线补偿密度测井曲线2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)D

8、EN/FDC)影响因素影响因素 主要是井眼情主要是井眼情况，如果极板与井况，如果极板与井壁贴不严使测得的壁贴不严使测得的密度偏低。密度偏低。2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)应用应用划分岩性划分岩性 不同的岩性，其密度不同：不同的岩性，其密度不同：石英石英 2.652.65方解石方解石 2.712.71白云石白云石 2.872.87石膏为石膏为 2.982.98，不同矿物构成的岩石的不同。不同矿物构成的岩石的不同。2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)应用应用判断气层判断气层 天然气的密度很小，导致密度测天然气的密度很小，导致密度测井曲线上井

9、曲线上气层显示为低值气层显示为低值。用密度测井曲线判断气层的条件用密度测井曲线判断气层的条件是是冲洗带必须有气存在冲洗带必须有气存在。2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)应用应用确定岩层的孔隙度确定岩层的孔隙度 方法一：岩心刻度测井法方法一：岩心刻度测井法方法二：用体积模型法进行推导方法二：用体积模型法进行推导2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)应用应用确定岩层的孔隙度确定岩层的孔隙度 方法二：用体积模型法进行推导方法二：用体积模型法进行推导泥质砂岩泥质砂岩2 2、密度测井（、密度测井（DEN/FDC)DEN/FDC)应用应用预测异常压力预测

10、异常压力 3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)岩性密度测井除了测量地层的体积密度之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外还测量对地层岩性非常敏感的光电吸收截光电吸收截面指数面指数 。石英石英 方解石方解石 白云石白云石 1.81 5.08 3.14 1.81 5.08 3.14 3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)井下仪器的结构：井下仪器的结构：伽马源伽马源 长源距探测器长源距探测器 短源距探测器短源距探测器 3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)伽马光子与地层的作用过程伽马光子与地层的作用过程:由伽马源（由伽马源

11、（）产生的伽马光子的能量为）产生的伽马光子的能量为0.661mev0.661mev（中等），所以与地层（中等），所以与地层主要发生康普顿效应主要发生康普顿效应。由于发生了康普顿效应，其伽马光子的能量减弱，变成了由于发生了康普顿效应，其伽马光子的能量减弱，变成了散射伽马光子散射伽马光子。当散射伽马光子的能量还较高时，再次发生康普顿效应，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（能量进一步减弱，直到能量低于某一值（E E0 0）时，康普顿）时，康普顿效应才停止。效应才停止。能量低于某一值（能量低于某一值（E E0 0）后，伽马光子与地层主要发生）后，伽马

12、光子与地层主要发生光光电效应。电效应。原理原理3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)w伽马光子的分类伽马光子的分类:高能段高能段:能量为能量为0.661E0Mev的伽马光子。的伽马光子。低能段低能段:能量低于能量低于E0 Mev的伽马光子。的伽马光子。原理原理w探测器探测器 探测器探测器(短源距和长源距短源距和长源距)每接收到一个伽马每接收到一个伽马光子就产生一个电脉冲，电脉冲的幅度正比于光子就产生一个电脉冲，电脉冲的幅度正比于伽马光子的能量。伽马光子的能量。3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)原理原理w计数率计数率 地面仪器根据电脉冲的幅度将短源距和长源距地

13、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：段与低能段的计数率：N Ns s 短源距、高能段短源距、高能段 N NL L 长源距、高能段长源距、高能段 N Nlith lith 长源距、低能段长源距、低能段3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)原理原理 地层体积密度地层体积密度 的测量的测量 能量为（能量为（0.661E0）伽马光子的多少，取决）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（对长源距测量值为长源距测量值为NL，

14、对短源距测量值为，对短源距测量值为Ns）与）与地层的密度有关。地层的密度有关。用已知密度的地层或模块刻度用已知密度的地层或模块刻度 确定密度与确定密度与计数率的关系：计数率的关系：3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)原理原理 光电吸收截面指数光电吸收截面指数 的测量的测量对于低能段的光子数与两个因素有关：对于低能段的光子数与两个因素有关：与康普顿效应有关：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。子变为低能光子。与光电效应有关：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地层中的光电效应越强就有越多的

15、低能光子被吸收，而光电效应的吸收系数与子被吸收，而光电效应的吸收系数与z z的关系密的关系密切（切（）即与岩性有关。）即与岩性有关。3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)原理原理 光电吸收截面指数光电吸收截面指数 与比值与比值 有很好有很好 的线性关系。的线性关系。其中：其中：N Nlithlith低能段光子计低能段光子计数率；数率；N NL L高能段光子计高能段光子计数率数率3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)岩性密度测井曲线岩性密度测井曲线 曲线曲线 曲线，它们与补偿曲线，它们与补偿密度测井相同密度测井相同 曲线，其特征与曲线，其特征与 类似类似3 3、岩

16、性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)影响因素影响因素与密度测井类似与密度测井类似3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)应用应用识别单矿物岩性识别单矿物岩性 石英石英 方解石方解石 白云石白云石 1.81 5.08 3.14 1.81 5.08 3.14 识别粘土的成分识别粘土的成分 蒙脱石蒙脱石 高岭石高岭石 伊利石伊利石 绿泥石绿泥石 2.04 1.83 3.45 6.30 2.04 1.83 3.45 6.30 3 3、岩性密度测井（、岩性密度测井（LDT)LDT)应用应用识别重矿物及裂缝识别重矿物及裂缝重矿物（如：磁铁矿、赤铁矿、锆石、重晶石重矿物（如：磁铁矿、赤

17、铁矿、锆石、重晶石）值特别高几十值特别高几十几百几百重晶石的重晶石的 （266.8）特别大，所以即使是泥浆）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，也会使相应层位的进入裂缝时，也会使相应层位的 值明显增值明显增大。大。1 1、伽马射线与地层发生的作用有哪些？与、伽马射线与地层发生的作用有哪些？与伽马光子的能量有什么样的关系？伽马光子的能量有什么样的关系？2 2、密度测井和岩性密度测井主要异同点有、密度测井和岩性密度测井主要异同点有哪些？哪些？3 3、如何利用密度测井资料确定地层的孔隙、如何利用密度测井资料确定地层的孔隙度度？习题习题