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2,影响密度测井值的因素 地层密度ρ 地层平均原子序数Z 地层密度ρb,地层平均原子序数Zb ,泥饼厚度 泥饼密度ρ hmc ,泥饼密度ρmc ,及泥饼平均原子序数 Zmc Zmc:当泥饼含60%的重晶石时,实际密度 当泥饼含60%的重晶石时 60% 2.5g/cm 2.5g/cm3,对计数率的影响却相当于不含重晶 石泥饼密度3.55 3.55g/cm 石泥饼密度3.55g/cm3 ,影响不能忽略 :(泥饼视密度 用于综合 泥饼视密度) 综合ρ ρmc* :(泥饼视密度)用于综合ρmc 和 Zmc 的影响.不含重晶石的泥饼ρ 的影响.不含重晶石的泥饼ρmc*= ρmc ,而含 重晶石的泥饼ρ 重晶石的泥饼ρmc*> ρmc
6,探测器接收到的散射伽马射线强度(计数 探测器接收到的散射伽马射线强度( 率)决定于两个过程: 决定于两个过程: (1)源发射的光子经地层一次或多次散射 后能到达探测器的光子数 能到达探测器的光子数 (2)射向探测器的光子被再散射而改变方 射向探测器的光子被再散射而改变方 向或被吸收的光子数 向或被吸收的光子数
ρ b = 1.0704 ρ e + 0.1883
岩石的视密度:密度测井仪器, 岩石的视密度:密度测井仪器,在饱含淡水 的纯石灰岩中刻度, 的纯石灰岩中刻度,在其它地层中得到的密 度称为视密度
ρa = 1.0704ρe + 0.1883
一,密度测井基本原理 康谱顿效应引起的伽马射线减弱系数为 康谱顿效应引起的伽马射线减弱系数为: 伽马射线减弱系数
第八章 密度与岩性密度测井 (Formation density log Litholog) Litho-density log)
密度测井 用伽马射线源向地层发射伽马射线 伽马射线源向地层发射伽马射线 用伽马射线探测器测量伽马光子与地层的 伽马射线探测器测量伽马光子与地层的 康谱顿效应产生的散射伽马射线的 产生的散射伽马射线的计数率 康谱顿效应产生的散射伽马射线的计数率 (强度),得到地层的体积密度 强度) 强度 主要用于识别岩性,计算孔隙度, 主要用于识别岩性,计算孔隙度,计算岩 石的弹性及机械参数 石的弹性及机械参数
ρ
元素 H C O Na Mg Al Si S Cl K Ca A
e
≈ ρ
Z 1 6 8 11 12 13 14 16 17 19 20 2(Z/A) 1.9843 0.9991 1.0000 0.9569 0.9875 0.9636 0.997 0.9981 0.9590 0.9734 0.9988
§1 核物理基础 一,岩石的真密度,电子密度 岩石的真密度, 1.岩石的真密度(体积密度) 1.岩石的真密度(体积密度)ρb 岩石的真密度 单位体积岩石的质量,单位g/cm 单位体积岩石的质量,单位g/cm3 饱和淡水的纯岩石的密度: 饱和淡水的纯岩石的密度:
ρ b = ρ ma (1 φ ) + ρ f φ
3,泥饼影响的实验研究
(1)无泥饼 无泥饼 用下标L表示长源距, S表示短源距 用下标L表示长源距, S表示短源距
ρL ρS
1 = (ln N L B L ) AL 1 = (ln N S B S ) AS
无泥饼影响,所以有:ρL= ρS= ρb,两式合并得: 无泥饼影响,所以有: 两式合并得:
ρ b = ρ ma (1 ) + 1.0000
若骨架的电子密度指数为ρ 若骨架的电子密度指数为ρme,岩石的电子 密度指数ρ 密度指数ρe:
ρ
e
= ρ
me
( 1 ) + 1 . 1101
对于淡水石灰岩,ρ =2.7075,代 对于淡水石灰岩,ρma=2.710,ρme=2.7075,代 入上两式,合并消去φ 入上两式,合并消去φ得:
ρma—岩石骨架的密度 ρf—孔隙流体的密度
2.岩石的电子密度n 2.岩石的电子密度ne 岩石的电子密度 单位体积岩石中的电子数,单位是电子数/cm 单位体积岩石中的电子数,单位是电子数/cm3 由一种原子组成的岩石: 由一种原子组成的岩石: 电子密度: n 电子密度:
e
N Aρ b Z = A
阿佛加得罗常数, NA——阿佛加得罗常数,6.02×1023/mol 阿佛加得罗常数 6.02× 体积密度( 体积密度 ρb——体积密度(g/cm3) 原子的质量数( A——原子的质量数(摩尔质量) 原子的质量数 摩尔质量)
-3 密 度 /gcm
2 ( ∑ ni Z i ) / M
电子密度指数 2.650 2.708 2.863 2.957 1.916 2.074 2.372 1.442 1.852 1.272 1.590 1.110 1.237 0.970 1.247ρ(C H 4 )
-3 视 密 度 /gcm
2.654 2.710 2.870 2.960 1.980 2.165 2.32 1.400 1.800 1.200 1.500
1.060 1.1101 1.0797 1.1407 1.247
1.000 1.146 0.85 ρ(CH 4 )
测出电子密度就能确定体积密度
2.岩石的视密度 2.岩石的视密度 设岩石的骨架密度为ρ 孔隙度为φ 设岩石的骨架密度为ρma,孔隙度为φ,孔 隙中充满淡水,则岩石的体积密度ρ 隙中充满淡水,则岩石的体积密度ρb:
二,泥饼对计数率的影响 1,影响的定性描述 (1)渗透性地层的井壁通常积有泥饼,它 渗透性地层的井壁通常积有泥饼, 对计数率的贡献与仪器的探测深度有关 (2)用蒙特卡罗方法,考察源距分别为30cm 用蒙特卡罗方法,考察源距分别为30cm 30 和50cm的仪器对纯石灰岩骨架的探测深度.计 50cm的仪器对纯石灰岩骨架的探测深度. cm的仪器对纯石灰岩骨架的探测深度 算结果表明,计数的90% 90%来自经向厚度大约 算结果表明,计数的90%来自经向厚度大约 5cm的地层,泥饼的影响不能忽略 cm的地层, 的地层
1 代入上式, 将A,B代入上式,得: ρ b = (ln N B ) A
8,密度测井采用不同源距的两个伽马射线探 密度测井采用不同源距的两个伽马射线探 测器, 补偿泥饼对测量的影响, 测器,以补偿泥饼对测量的影响,称为补偿密 度测井. 度测井. 常用短源距为15~25cm,长源距为35 ~40cm 常用短源距为15~25cm,长源距为35 ~40cm 15~25cm
AL (ln N L B L ) = (ln N S B S ) AS
或写成: 或写成:
AL ln N L = (ln N S B S ) + B L = a 0 + a1 ln N S AS
即长,短源距探测器计数率(对数坐标) 即长,短源距探测器计数率(对数坐标)呈线 性关系,所确定的直线称为"脊线" 性关系,所确定的直线称为"脊线",它与横 坐标的夹角叫"脊角" 坐标的夹角叫"脊角"
0.662Mev 1,选用Cs137 作为源,发射能量为0.662Mev的伽 选用C 作为源,发射能量为0.662Mev的伽 马光子 2,用伽马射线探测器,记录散射伽马计数率, 用伽马射线探测器,记录散射伽马计数率, 散射伽马计数率 且探测起始能量定为0.1~0.2MeV,能在很大程度 0.1~0.2MeV, 且探测起始能量定为0.1~0.2MeV,能在很大程度 上避免光电效应的影响 3,伽马源与伽马射线探测器中点间的距离称 为源距; 为源距; 4,贴井壁测量 5,源与探测器间有伽马吸收物质(铅) 源与探测器间有伽马吸收物质(
由单一化合物组成的岩石: 由单一化合物组成的岩石: 电子密度: 电子密度: n e =
N A ∑ ni Βιβλιοθήκη i Mρb∑nZ
i
i
一个分子中的电子数
式中: 分子中第i 式中:Zi——分子中第i种原子的原子序数 分子中第 分子中第i 分子中第 ni——分子中第i种原子的个数 M——化合物分子的摩尔质量 化合物分子的摩尔质量
N A ρb Z Z = σ c ,e = σ c ,e N A ( ρ b ) A A
=σ
N
c ,e A
∑
M
ni Z i
ρb
电子的康普顿散射截面, =0.25σc,e—电子的康普顿散射截面,Er=0.252.5Mev时 2.5Mev时,近似为常数 如果令μ 几乎是常数, 如果令μm= μ/ρb,则μm几乎是常数, 称它为质量康谱顿减弱系数, 称它为质量康谱顿减弱系数,=μm ρb
2(Z/A)数值表 元素的 2(Z/A)数值表 1.0079 12.011 15.999 22.9898 24.305 26.9815 28.085 32.06 35.453 39.039 40.04
矿物的密度数据表
矿物 石英 方解石 白云石 硬石膏 钾盐 岩盐 石膏 无烟煤 分子式 SiO 2 C aCO 3 CaM g(C O 3 ) 2 CaSO 4 KC l N aCl CaSO 4 2H 2 O
哪个过程起主导作用取决于源距 哪个过程起主导作用取决于源距
7,散射伽马计数率与源距的关系 (1)当源距较小时,密 当源距较小时, 度越大, 度越大,计数率越高 (2)当源距较大时, 当源距较大时, 密度越大, 密度越大,计数率越低 (3)零源距(d0),仪器对 零源距( 密度失去灵敏度的源距, 密度失去灵敏度的源距, 大于零源距的为正源距, 大于零源距的为正源距, 密度测井都采用正源距. 密度测井都采用正源距. (4)视源距da:实际源 视源距da: da 距与零源距之差da=d da=d距与零源距之差da=d- d0
(5)设零源距计数率为N0,源距d时计数率为: 设零源距计数率为N 源距d时计数率为:
N = N 0e
m ρbda
两端取对数: ln N = ln N 0 m ρb d a 两端取对数: 计数率对密度的灵敏度: 计数率对密度的灵敏度: 令: B = ln N 0
