8第八章密度測(cè)井和巖性密度測(cè)井PPT課件

1、10/25/20211此兩種測(cè)井方法是由此兩種測(cè)井方法是由伽馬源伽馬源向地層發(fā)射伽馬射線，伽馬向地層發(fā)射伽馬射線，伽馬射線與地層介質(zhì)相互作用后，再由伽馬探測(cè)器接收與地射線與地層介質(zhì)相互作用后，再由伽馬探測(cè)器接收與地層介質(zhì)相互作用后產(chǎn)生的伽馬射線（即為層介質(zhì)相互作用后產(chǎn)生的伽馬射線（即為伽馬伽馬- -伽馬測(cè)伽馬測(cè)井井），地層不同，對(duì)伽馬射線的吸收性質(zhì)不同，探測(cè)器），地層不同，對(duì)伽馬射線的吸收性質(zhì)不同，探測(cè)器記錄的伽馬讀數(shù)不同，從而被用來(lái)研究地層性質(zhì)。記錄的伽馬讀數(shù)不同，從而被用來(lái)研究地層性質(zhì)。 第八章第八章 密度測(cè)井和巖性密度測(cè)井密度測(cè)井和巖性密度測(cè)井10/25/20212第八章第八章 密度測(cè)井

2、和巖性密度測(cè)井密度測(cè)井和巖性密度測(cè)井 第一節(jié)第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)的地質(zhì)物理基礎(chǔ) 第二節(jié)第二節(jié) 地層密度測(cè)井地層密度測(cè)井 第三節(jié)第三節(jié) 巖性密度測(cè)井巖性密度測(cè)井 10/25/20213第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)一、巖石的體積密度一、巖石的體積密度b b （即真密度）（即真密度）孔隙中飽含流體的純巖石的體積密度：孔隙中飽含流體的純巖石的體積密度：mafmamafbmafggvvvv(1) 單位體積巖石的質(zhì)量（單位體積巖石的質(zhì)量（g/cm3 ）bgv vvvma10/25/20214第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)一、巖石的

3、體積密度一、巖石的體積密度b （即真密度）（即真密度）（1）組成巖石的骨架礦物不同，）組成巖石的骨架礦物不同，ma不同，石英為不同，石英為2.65，方解石為方解石為2.71，白云石為，白云石為2.87，對(duì)于相同孔隙度的體積密，對(duì)于相同孔隙度的體積密度不同，由此可判斷巖性；另一方面，利用體積密度計(jì)度不同，由此可判斷巖性；另一方面，利用體積密度計(jì)算孔隙度時(shí)，必須得先確定巖性。算孔隙度時(shí)，必須得先確定巖性。（2）孔隙性地層的密度小于致密地層，且隨著）孔隙性地層的密度小于致密地層，且隨著的增加的增加b減小，如果已知巖性減小，如果已知巖性ma,由此可求由此可求。 10/25/20215第一節(jié) 密度測(cè)井、

4、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)二、康普頓散射吸收系數(shù)二、康普頓散射吸收系數(shù)與巖石密度的關(guān)系與巖石密度的關(guān)系 中等能量射線與介質(zhì)發(fā)生康普頓散射，而使其強(qiáng)度減小中等能量射線與介質(zhì)發(fā)生康普頓散射，而使其強(qiáng)度減小,康普頓散射吸收系數(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)減弱程度過單位距離物質(zhì)減弱程度: 沉積巖中大多數(shù)核素沉積巖中大多數(shù)核素z/a均接近于均接近于0.5，常見的砂巖、石，常見的砂巖、石灰?guī)r、白云巖的灰?guī)r、白云巖的z/a的平均值也近似為的平均值也近似為0.5，對(duì)于一定能，對(duì)于一定能量范圍的伽馬射線，量范圍的伽馬射線，e為常數(shù)，所以為常數(shù)，所以與

5、與b有關(guān)。有關(guān)。密度密度測(cè)井利用此關(guān)系，通過康普頓散射吸收系數(shù)來(lái)測(cè)量巖石測(cè)井利用此關(guān)系，通過康普頓散射吸收系數(shù)來(lái)測(cè)量巖石的密度。的密度。 abez na 10/25/20216第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)二、康普頓散射吸收系數(shù)二、康普頓散射吸收系數(shù)與巖石密度的關(guān)系與巖石密度的關(guān)系10/25/20217第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)三、巖石的光電吸收截面與巖性的關(guān)系三、巖石的光電吸收截面與巖性的關(guān)系 1.1.巖石的光電吸收截面指數(shù)巖石的光電吸收截面指數(shù)p pe e 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

6、馬力的一個(gè)參數(shù)，即伽馬光子穿過單位厚度吸收介光子穿過單位厚度吸收介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率。而它與原子序數(shù)關(guān)系。而它與原子序數(shù)關(guān)系為：為： a為常數(shù)，通常為常數(shù)，通常a選取選取10-3.6 。地層巖性不同，。地層巖性不同，z不不同，則同，則pe有不同的值，也就是說(shuō)有不同的值，也就是說(shuō)pe對(duì)巖性敏感，對(duì)巖性敏感，可以用來(lái)確定巖性，可以用來(lái)確定巖性，pe是巖性密度測(cè)井測(cè)量的一是巖性密度測(cè)井測(cè)量的一個(gè)參數(shù)個(gè)參數(shù)。3 6epa z.10/25/20218第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)三、巖石的光電吸收截面與巖性的關(guān)系三、巖石的光電吸收截面與巖性的關(guān)系2.2.巖石的體積

7、光電吸收截面巖石的體積光電吸收截面u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一個(gè)參數(shù)，它是伽馬馬光子吸收能力的一個(gè)參數(shù)，它是伽馬光子穿過單位光子穿過單位體積吸收介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率，體積吸收介質(zhì)時(shí)產(chǎn)生光電效應(yīng)的幾率，以以u(píng)來(lái)表示。來(lái)表示。地層巖性不同，其體積光電吸收截面不同。地層巖性不同，其體積光電吸收截面不同。10/25/20219第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)三、巖石的光電吸收截面三、巖石的光電吸收截面2.2.體積光電吸收截面體積光電吸收截面u u u對(duì)巖性敏感，也是對(duì)巖性敏感，也是巖性密度測(cè)井所要確定的

8、一個(gè)參巖性密度測(cè)井所要確定的一個(gè)參數(shù)數(shù)。巖石的體積光電吸收截面為：。巖石的體積光電吸收截面為： ui、vi分別為組成巖石第分別為組成巖石第i部分的體積光電吸收截面部分的體積光電吸收截面和相對(duì)體積。和相對(duì)體積。如孔隙度為如孔隙度為的純砂巖的的純砂巖的體積光電吸體積光電吸收截面收截面為：為： niiiuuv1 mafu()uu110/25/202110第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)三、巖石的光電吸收截面三、巖石的光電吸收截面3.3.體積光電吸收截面體積光電吸收截面u u與光電吸收截面指數(shù)與光電吸收截面指數(shù)pe的關(guān)系的關(guān)系 體積光電吸收截面體積光電吸收截面u與光電吸收截面指數(shù)與光電吸收

9、截面指數(shù)pe有近似關(guān)系：有近似關(guān)系： 故可由故可由pe求得求得u。ebpu 10/25/202111第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)四、伽馬射線通過物質(zhì)時(shí)的能譜四、伽馬射線通過物質(zhì)時(shí)的能譜 單能伽馬射線束通過介質(zhì)后，射線譜成分就要發(fā)生變化。單能伽馬射線束通過介質(zhì)后，射線譜成分就要發(fā)生變化。 光子與物質(zhì)產(chǎn)生光電效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)時(shí)，光子被吸收，光子與物質(zhì)產(chǎn)生光電效應(yīng)和電子對(duì)效應(yīng)時(shí)，光子被吸收，使射線束減弱，但不改變射線的能譜成分。使射線束減弱，但不改變射線的能譜成分。 而康普頓效應(yīng)卻使光子經(jīng)一次或多次散射而康普頓效應(yīng)卻使光子經(jīng)一次或多次散射, ,一再減弱他們一再減弱他們的能量，使單能伽

10、馬射線變成了一定能量范圍復(fù)雜譜射的能量，使單能伽馬射線變成了一定能量范圍復(fù)雜譜射線。線。10/25/202112第一節(jié) 密度測(cè)井、巖性密度測(cè)井的地質(zhì)物理基礎(chǔ)四、伽馬射線通過物質(zhì)時(shí)的能譜四、伽馬射線通過物質(zhì)時(shí)的能譜下圖是能量為下圖是能量為0.661mev的中能伽馬射線打入密度相同而的中能伽馬射線打入密度相同而原子序數(shù)不同和原子序數(shù)相同而密度不同的地層介質(zhì)時(shí)的原子序數(shù)不同和原子序數(shù)相同而密度不同的地層介質(zhì)時(shí)的伽馬能譜曲線。伽馬能譜曲線。3 6epa z.abez na 10/25/202113第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理一、密度測(cè)井的基本原理1.測(cè)井儀測(cè)井儀 （1）伽馬源、伽馬探測(cè)器

11、、屏蔽體）伽馬源、伽馬探測(cè)器、屏蔽體三部分組成，貼井壁測(cè)量。三部分組成，貼井壁測(cè)量。 伽馬源（伽馬源（cs137）發(fā)射中等能量為發(fā)射中等能量為0.661mev的單能伽馬射線，射線與物的單能伽馬射線，射線與物質(zhì)作用只發(fā)生質(zhì)作用只發(fā)生光電效應(yīng)光電效應(yīng)和和康普散射康普散射。 （2）伽馬探測(cè)器是由單伽馬探測(cè)器）伽馬探測(cè)器是由單伽馬探測(cè)器或雙伽馬探測(cè)器組成?；螂p伽馬探測(cè)器組成。 （3）屏蔽體）屏蔽體使源發(fā)射的光子不能使源發(fā)射的光子不能直接到達(dá)探測(cè)器。直接到達(dá)探測(cè)器。 10/25/202114第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理一、密度測(cè)井的基本原理2.測(cè)井原理測(cè)井原理 由源發(fā)射由源發(fā)射0.661m

12、ev的伽馬射線（排除電子對(duì)形成的可的伽馬射線（排除電子對(duì)形成的可能性）能性）照射地層發(fā)生康普頓效應(yīng)（采用能量窗口，照射地層發(fā)生康普頓效應(yīng)（采用能量窗口，避免光電效應(yīng)的影響）避免光電效應(yīng)的影響）散射射線到達(dá)探測(cè)器散射射線到達(dá)探測(cè)器計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)率率n。 地層密度地層密度b不同，對(duì)伽馬光子的散射吸收能力不同，不同，對(duì)伽馬光子的散射吸收能力不同，儀器記錄的計(jì)數(shù)率不同，儀器記錄的計(jì)數(shù)率不同，增大，增大，n減小。減小。 10/25/202115第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理一、密度測(cè)井的基本原理2.2.測(cè)井原理測(cè)井原理通過距離為通過距離為l l的伽馬光子的計(jì)數(shù)率為：的伽馬光子的計(jì)數(shù)率為：只存在康普

13、頓效應(yīng)時(shí)只存在康普頓效應(yīng)時(shí)：0lnn e abez na abez nlann e0 abenl2nn e0 blnnlnnllnnkl00 aek. n0 5 10/25/202116第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理一、密度測(cè)井的基本原理2.測(cè)井原理測(cè)井原理 在在l一定的情況下，探測(cè)一定的情況下，探測(cè)器記錄的計(jì)數(shù)率器記錄的計(jì)數(shù)率n在半對(duì)在半對(duì)數(shù)坐標(biāo)系中與數(shù)坐標(biāo)系中與b呈線性關(guān)呈線性關(guān)系。可以根據(jù)這種關(guān)系通系?？梢愿鶕?jù)這種關(guān)系通過計(jì)數(shù)率來(lái)求得地層密度。過計(jì)數(shù)率來(lái)求得地層密度。10/25/202117第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理一、密度測(cè)井的基本原理2.測(cè)井原理測(cè)井原理

14、實(shí)際測(cè)井中，泥餅影響不實(shí)際測(cè)井中，泥餅影響不可忽視，在地層密度大于可忽視，在地層密度大于泥餅密度的情況下，隨泥泥餅密度的情況下，隨泥餅厚度的增加，計(jì)數(shù)率增餅厚度的增加，計(jì)數(shù)率增大。反之，計(jì)數(shù)率減小。大。反之，計(jì)數(shù)率減小。10/25/202118第二節(jié) 地層密度測(cè)井一、密度測(cè)井的基本原理一、密度測(cè)井的基本原理2.測(cè)井原理測(cè)井原理為了補(bǔ)償泥餅的影響，采用雙源距探測(cè)器的補(bǔ)償密為了補(bǔ)償泥餅的影響，采用雙源距探測(cè)器的補(bǔ)償密度測(cè)井儀。度測(cè)井儀。長(zhǎng)源距的計(jì)數(shù)率受泥餅影響小，短源距受泥餅影響長(zhǎng)源距的計(jì)數(shù)率受泥餅影響小，短源距受泥餅影響大，用長(zhǎng)源距得到一個(gè)視地層密度大，用長(zhǎng)源距得到一個(gè)視地層密度b，再由長(zhǎng)源距，

15、再由長(zhǎng)源距計(jì)數(shù)率和短源距計(jì)數(shù)率得到泥餅校正值計(jì)數(shù)率和短源距計(jì)數(shù)率得到泥餅校正值 ，則地層，則地層密度密度b= b + 。最終得隨深度變化的一條。最終得隨深度變化的一條b曲線曲線和和曲線。曲線。 10/25/202119第二節(jié) 地層密度測(cè)井10/25/202120第二節(jié) 地層密度測(cè)井二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用1.1.計(jì)算孔隙度計(jì)算孔隙度可用上述公式計(jì)算，也可可用上述公式計(jì)算，也可制作圖版，應(yīng)用圖版求取。制作圖版，應(yīng)用圖版求取。對(duì)泥質(zhì)油氣層須作校正。對(duì)泥質(zhì)油氣層須作校正。 mabdmaf fmab)1 (10/25/202121第二節(jié) 地層密度測(cè)井二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用二、密度測(cè)

16、井資料的應(yīng)用2.識(shí)別氣層，判斷巖性識(shí)別氣層，判斷巖性 密度測(cè)井和中子測(cè)井曲線重疊識(shí)別氣層，判斷巖性密度測(cè)井和中子測(cè)井曲線重疊識(shí)別氣層，判斷巖性。3.確定巖性求解孔隙度確定巖性求解孔隙度 密度密度中子測(cè)井交會(huì)圖法，可以確定巖性求解孔隙中子測(cè)井交會(huì)圖法，可以確定巖性求解孔隙度。度。 10/25/202122第二節(jié) 地層密度測(cè)井二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用 4.識(shí)別煤層識(shí)別煤層10/25/202123第二節(jié) 地層密度測(cè)井二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用二、密度測(cè)井資料的應(yīng)用4.識(shí)別煤層識(shí)別煤層10/25/202124第三節(jié) 巖性密度測(cè)井一、巖性密度測(cè)井的基本原理一、巖性密度測(cè)井的基本原理 伽馬

17、源產(chǎn)生的伽馬源產(chǎn)生的0.661mev0.661mev的單能的單能射線照射地層，其高能譜段射線照射地層，其高能譜段的的，只受康普頓效應(yīng)影響；低能譜段，主要受光電效應(yīng)的，只受康普頓效應(yīng)影響；低能譜段，主要受光電效應(yīng)的影響。影響。 在高能區(qū)設(shè)立窗口，計(jì)數(shù)在高能區(qū)設(shè)立窗口，計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)率計(jì)數(shù)率n nlsls，確定地層密度。低能，確定地層密度。低能區(qū)開設(shè)窗口，計(jì)數(shù)區(qū)開設(shè)窗口，計(jì)數(shù)計(jì)數(shù)率計(jì)數(shù)率n nlithlith，低能窗記錄的低能窗記錄的nlith同高能同高能窗計(jì)數(shù)率窗計(jì)數(shù)率nls的比值的比值nlith/ nls與與1/(pe+0.41)存在線性關(guān)系，存在線性關(guān)系，以以此測(cè)量地層的光電吸收截面指數(shù)。此測(cè)量地

18、層的光電吸收截面指數(shù)。 由于地層的光電吸收截面指數(shù)對(duì)巖性有更高的靈敏度，可由由于地層的光電吸收截面指數(shù)對(duì)巖性有更高的靈敏度，可由p pe e 確定巖性。確定巖性。同時(shí)，根據(jù)同時(shí)，根據(jù) pe 與與 u關(guān)系，可求地層的體積光關(guān)系，可求地層的體積光電吸收截面電吸收截面u。ebpu 10/25/202125第三節(jié) 巖性密度測(cè)井10/25/202126第三節(jié) 巖性密度測(cè)井二、巖性密度測(cè)井資料應(yīng)用二、巖性密度測(cè)井資料應(yīng)用1、識(shí)別巖性、識(shí)別巖性 體積光電吸收截面體積光電吸收截面u和光電吸收截面指數(shù)和光電吸收截面指數(shù)pe，都可以用來(lái)，都可以用來(lái)識(shí)別巖性。識(shí)別巖性。 對(duì)于純地層，體積光電吸收截面：對(duì)于純地層，體積光電吸收截面： 由于由于uma比比uf大很多，如地層的孔隙度不很大，則上式近大很多，如地層的孔隙度不很大，則上式近似為：似為： 或或 mafu()uu1mau()u1 mauu /()1 10/25/202127第三節(jié) 巖性密度測(cè)井二、巖性密度測(cè)井二、巖性密度測(cè)井資料應(yīng)用資料應(yīng)用1、識(shí)別巖性、識(shí)別巖性 利用利用u測(cè)井值和測(cè)井值和其它測(cè)井資料得其它測(cè)井資料得到的孔隙度到的孔隙度，就可得到巖石的就可得到巖石