1、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2eZAeAZnNA(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 化合物组成的矿物化合物组成的矿物,其电子密度和电子其电子密度和电子密度指数分别为密度指数分别为jjeAn ZnNM22jjeeAn ZnNMjn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)矿物密度电子密度指数视密度石英2.6542.652.648方解石2
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 岩石的体密度：每立方厘米岩石的质量，岩石的体密度：每立方厘米岩石的质量，单位为单位为 。 3cmg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fmab)1 (其中：其中： 、 分别为骨架密度和孔隙分别为骨架密度和孔隙流体密度，
3、流体密度，为孔隙度。为孔隙度。fma 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)岩石的电子密度指数岩石的电子密度指数11. 1)1 (mee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：mafmafbememamefemefe(8-6)(8-7)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。数，得岩石的体积密度，即岩石视密度。1883. 00704. 1e
4、b(8-8)岩石视密度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：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，康普顿散射吸收系射的结果使伽马射线强度降低，康普顿散射吸收系数数： bAZNeA 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。 e(8-9)6 .3ZPe三、岩石的光电吸收截面三、岩石的光电吸收
5、截面 1 1、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，单位为中一个电子发生的平均光电吸收截面，单位为b/b/电子。它与原子序数的关系为：电子。它与原子序数的关系为： 其中：其中：为常数。为常数。 (8-10)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 。 3/cmbniiiVUU1(8-11)其中：其中：UiUi、ViVi分别为组成岩石的第分别为组
6、成岩石的第I I部分的体积光部分的体积光电吸收截面和相对体积。电吸收截面和相对体积。 岩石体积光电吸收截面岩石体积光电吸收截面U U与光电吸收截与光电吸收截面指数面指数PePe存在近似关系存在近似关系beUP/(8-12)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/L1.121.210.121.3
7、6石油石油1.14密度密度0.1190.1360.136密度密度0表表82 岩性参数表岩性参数表四、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，说明物质吸收的伽马光子数越多；说明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值值的增大而降低；的增大而降低；3
8、 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。 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增加增加计数率计数率 图图8-28-2为为Z Z相同而密度不同是的散射伽马能相同而密度不同是的散射伽马能谱的分布曲线。从图上看出谱的分布曲线。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）、计数率最大值对应的伽马射线能量与密度无关；度无关；3 3）、在高能区
9、，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。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数率计数率能量能量(kev)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为补偿密度测井仪的示意图，它包为补偿密度测井仪的示意图，它包括括一个伽马源，两个伽马光子探测器一个伽马源，两个伽马光子探测器。它们。它们安装在滑板上，安装在滑板上，测井时将滑板推靠到井壁上测井时将滑板推靠到井壁上。在下井仪器的上方装有辅助电子线路。在下井仪器的上方装有辅助电
10、子线路。 第二节第二节 密度测井密度测井伽马源图图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 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，伽马光子计数率为：的地层后，伽马光子计数率为： 137CsLeNN0 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、
11、短源距探测器计数率与地层密度的关系(8-13) 如果只存在康普顿效应，则如果只存在康普顿效应，则为康普顿散为康普顿散射吸收系数。同时，由于沉积岩的射吸收系数。同时，由于沉积岩的Z/A0.5Z/A0.5，故：故： LAZNbAeeNN0(8-14)(8-15)LKNNb0lnln即：即：2AeNK其中：其中：(8-16)计数率计数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计数率随地层密度的增加而减小；增加而减小；密度相同，短源距密度相同，短源距计数率高；计数率高；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） 图图
12、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当泥饼密度不同于地层不同于地层密度时，泥密度时，泥饼影响随泥饼影响随泥饼厚度的增饼厚度的增加而增大。加而增大。 图图8-58-5分析分析（1 1）当地层密度与泥饼密度相同时，源距相同、泥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，泥饼厚度不影响计饼厚度不同的直线相交于一点，泥饼厚度不影响计数率；数率
13、；（2 2）当地层密度大于泥饼密度时（交点右侧），随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（小于地层密度）减小（小于地层密度）；（3 3）当地层密度小于泥饼密度时（交点左侧），随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泥饼厚度增加，计数率减小，测量的地层视密度增大（大于地层密度）。大（大于地层密度）。 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：泥饼密
14、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、短源距的探测补偿泥饼的影响，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，以求出经过校器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正的地层密度 和泥饼影响校正值和泥饼影响校正值 。这。这在很大程度上补偿了泥饼的影响，同时在有限范在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。围内补偿了井壁不平产生的影响。 b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b地层密度地层
15、密度泥饼影响校正值泥饼影响校正值D视石灰岩孔隙度视石灰岩孔隙度图图87 密度测井曲线密度测井曲线2 2、视石灰岩孔隙度、视石灰岩孔隙度D0 . 171. 271. 2bfmabmaD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、孔隙流孔隙流体性质有关。体性质有关。2）纯砂岩地层的视石灰岩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
16、。 (8-17)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.求地求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度层孔隙度和视石灰岩孔隙度. .解解: :地层孔隙度地层孔隙度=(2.87-2.60)/(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.求地求
17、地层孔隙度和视石灰岩孔隙度层孔隙度和视石灰岩孔隙度. .解解: :地层孔隙度地层孔隙度=(2.65-2.35)/(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例题分析例题分析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.求地求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度层孔隙度和视石灰岩孔隙度. .解解: :地层孔隙度地层孔隙度=(2.71-2.55)/(2.
18、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1.0.1.0.地层泥地层泥质含量为质含量为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求地层孔隙度和视石灰岩孔隙度岩孔隙度. .解解: : 地层孔隙度地层孔隙度=(2.65-2.25)/(2.65-1.0)=(2.65-2.25
19、)/(2.65-1.0) -0.24 -0.24* *(2.65-2.55)/(2.65-1.0)=0.22(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)=0.27-0.10.00.10.20.3-0.10.00.10.20.30.4白 云 岩流 体 密 度 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2视 石灰 岩 密 度孔隙 度地 层 孔 隙 度图图88 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
20、的关系（白云岩）Df16. 116. 0当当时；时；Df16. 116. 0当当时；时；0.00.10.20.30.00.10.20.30.40.5砂 岩流 体 密 度 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2视 石灰 岩 密 度孔隙 度地 层孔隙 度图图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）D0.00.10.20.30.00.10.20.30.40.5灰 岩流 体 密 度 1.00.8 0.6 0.4 0.2视 石灰 岩 密 度孔隙 度地 层孔隙 度图图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
21、孔隙度、 流体密度的关系（灰岩）流体密度的关系（灰岩）D流体密度流体密度1 1，D流体密度小于流体密度小于1 1，-0.10 -0.05 0.000.050.100.150.200.250.300.35-0.10-0.050.000.050.100.150.200.250.300.35 灰 岩 白云 岩 砂岩流 体密 度 1视 石灰 岩 密 度孔隙 度地 层 密 度 孔隙 度D灰岩：D砂岩：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层岩性的关系（水层）D白云岩：1 1）、确定地层孔隙度）、确定地层孔隙度 在已知地层岩性及孔隙流体性质的条件下，在已知地
22、层岩性及孔隙流体性质的条件下，应用下式即可确定地层孔隙度：应用下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fmabma纯地层纯地层(8-18)fmashmashfmabmav泥质地层泥质地层(8-19)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。 气层：密度视石灰岩孔隙度大，密度低，气层：密度视石灰岩孔隙度大，密度低，中子孔隙度低。中子孔隙度低。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）
23、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中子测井交会图确定地层岩性及孔隙度度。第三节第三节 岩性密度测井岩性密度测井 岩性密度测井利用伽马射线与地层的光电岩性密度测井利用伽马射线与地层的光电效应及康普顿效应，测定地层密度、孔隙度及效应及康普顿效应，测定地层密度、孔隙度及岩性。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岩性密度测井采用的井下仪与密度测井的相似。测井时，井下仪的滑板被推倒井壁上，相似。测井时，井下仪的滑板被推倒井壁上，滑板上装有铯伽马源和长、短源距的伽马光子滑板上装有铯伽马源和长、
24、短源距的伽马光子探测器。探测器。 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，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，探测到的伽马光子数与地层密度有关。在低，探测到的伽马光子数与地层密度有关。在低能谱段，伽马射线主要受光电效应的影响。低能谱段，伽马射线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吸收截面指数数率的比与地层的光电吸收截面指数
25、PePe有线性有线性关系，如图关系，如图8-128-12所示。所示。 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 由此，通过测量高能段、低能段的伽马光子数，即由此，通过测量高能段、低能段的伽马光子数，即可确定地层密度可确定地层密度 、光电吸收截面指数和地层体积光、光电吸收截面指数和地层体积光电吸收截面电吸收截面U U。 岩性密度测井的输出为：岩性密度测井的输出为：地层密度、地层密度的地层密度、地层密度的泥饼校正值、光电吸收截面指数泥饼校正值、光电吸收截面指数PePe和地层体积光电和地层体积光电吸收截面吸收截面U U。如图如图8-138-13所示。所示。 图图8-1
26、3 8-13 实测的实测的PePe曲线图曲线图 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和体积光电吸收截和体积光电吸收截面面U U都可以用来识别岩性。都可以用来识别岩性。 fmaUUU)1 (8-20)1UUma(8-21) 一般流体的体积光电吸收截面远远低于矿物的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（体积光电吸收截面，所以，可以利用（8 82121）计算）计算矿物的体积光电吸收截面。矿物的体积光电吸收截面。 另外，还可以应用另外，还可以应用PePe和孔隙度确定单矿
27、物和孔隙度确定单矿物岩石的岩性。如图岩石的岩性。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值所画的垂线相交值所画的垂线相交一点一点b b；3 3）、根据）、根据b b点所在区域，确定单矿物岩石的岩点所在区域，确定单矿物岩石的岩性。性。 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： mashmashUUUUV)1
28、 (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，），当地层含有这些重矿物时，地层的地层的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。 (8-22)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。层密
29、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值、地层的光电吸收截面指数PePe和体积光电吸收截和体积光电吸收截面面U U。四、地层的视石灰岩孔隙度与岩性、孔隙度及孔隙四、地层的视石灰岩孔隙度与岩性、孔隙度及孔隙流体性质有关。流体性质有关。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。精品课件精品课件！精品课件精品课件！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、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。度及孔隙流体的关系。4 4、已知完全含水纯砂岩地层，其视石灰岩密度孔隙度、已知完全含水纯砂岩地层，其视石灰岩密度孔隙度为为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。
