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岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井仪（简称密度仪）是一种测量地层岩石密度的工具，在石油勘探和生产中具有重要的应用价值。
其测井原理是基于射线吸收原理，通过测量射线经过地层物质的散射和吸收程度，确定地层的密度，从而间接推断出化学成分和物理性质。
岩性密度测井仪主要由辐射源、探头、检测器、信号放大器、计算机等组成。
其中，辐射源一般采用铯（Cs-137）或锶（Sr-90）等一定放射性元素，通过电子放射产生γ射线。
探头一般分为双探头和三探头。
双探头分为测量探头和参考探头，用于测量不同岩石密度。
三探头则分别测量低、中、高密度范围内的γ射线强度。
检测器用于接收γ射线，并将接收到的信号转换成电信号进行放大和输出，传送到计算机并进行数据处理和记录。
测井中，岩性密度测井仪应用时，放射源向地层发射脉冲γ射线，探头接收到地层反射的γ射线强度信号，这些信号经过处理后转化为地层密度数值。
密度仪所测量的深度范围一般从数百米至数千米不等，深度范围与测井工具的测井参数有关，同时会受到地层矿物组分、孔隙度、矿物晶格结构等因素的影响。
典型故障分析：1. 探头损坏：在测井运输中或使用过程中，探头可能会受到撞击损坏或失效。
这时，需要更换探头或维修探头，才能保证密度仪的正常使用。
2. 放射源衰减或下线：放射源衰减或下线是密度仪出现故障的主要原因之一。
如果检测到这种情况，需要及时更换放射源才能继续使用。
同时，在更换放射源过程中，必须采取严格的辐射防护措施。
3. 电路故障：电路故障也是密度仪出现故障的常见原因之一，可能会造成测量误差、信号干扰等问题。
在发现电路故障时，需要检查电路元件、维护电路接线等，以确保计算机系统和控制器正常运行。
4. 水分浸润：如果密度仪设备接触到水分，可能会造成设备内部元件短路或失效。
最好的解决方法就是绝缘处理和保持设备的干燥。
5. 软件错误：在使用电子设备及软件时，软件错误是不可避免的。
软件错误可能会导致计算机系统崩溃、数据丢失等问题。
测井曲线基本原理及其应用测井曲线基本原理及其应用一．国产测井系列1、标准测井曲线2．5m底部梯度视电阻率曲线。
地层对比，划分储集层，基本反映地层真电组率。
恢复地层剖面。
自然电位（SP）曲线。
地层对比，了解地层的物性，了解储集层的泥质含量。
2、组合测井曲线（横向测井）含油气层（目的层）井段的详细测井项目。
双侧向测井（三侧向测井）曲线。
深双侧向测井曲线，测量地层的真电组率（RT），试双侧向测井曲线，测量地层的侵入带电阻率（RS）。
0．5m电位曲线。
测量地层的侵入带电阻率。
0.45m底部梯率曲线，测量地层的侵入带电阻率，主要做为井壁取蕊的深度跟踪曲线。
补偿声波测井曲线。
测量声波在地层中的传输速度。
测时是声波时差曲线（AC）自然电位（SP）曲线。
井径曲线（CALP）。
测量实际井眼的井径值。
微电极测井曲线。
微梯度（RML），微电位（RMN），了解地层的渗透性。
感应测井曲线。
由深双侧向曲线计算平滑画出。
[L/RD]*1000=COND。
地层对比用。
3、套管井测井曲线自然伽玛测井曲线（GR）。
划分储集层，了解泥质含量，划分岩性。
中子伽玛测井曲线（NGR）划分储集层，了解岩性粗细，确定气层。
校正套管节箍的深度。
套管节箍曲线。
确定射孔的深度。
固井质量检查（声波幅度测井曲线）二、3700测井系列1、组合测井双侧向测井曲线。
深双侧向测井曲线，反映地层的真电阻率（RD）。
浅双侧向测井曲线，反映侵入带电阻率（RS）。
微侧向测井曲线。
反映冲洗带电阻率（RX0）。
补偿声波测井曲线（AC），测量地层的声波传播速度，单位长度地层价质声波传播所需的时间（MS/M）。
反映地层的致密程度。
补偿密度测井曲线（DEN），测量地层的体积密度（g/cm3），反映地层的总孔隙度。
补偿中子测井曲线（CN）。
测量地层的含氢量，反映地层的含氢指数（地层的孔隙度%）自然电位曲线（SP）自然伽玛测蟛曲线（GR），测量地层的天然放射性总量。
划分岩性，反映泥质含量多少。
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井仪是一种利用核密度原理来测量地层密度的工具。
它是通过辐射源放射出的γ射线与地层中的原子核发生相互作用来测量地层密度的。
岩性密度测井仪主要由辐射源、电子器件和控制装置组成。
辐射源通常使用钴60或铯137，它们放射的γ射线能够穿透岩石并与地层中的原子核发生弹性散射或吸收。
测井仪的探头包含了两个探测器：一个是接收γ射线散射后的弱射线，用于测量强度，另一个是接收γ射线完全通过地层后的强射线，用来校正强度。
测井仪的工作原理如下：1. 辐射源发出的γ射线穿过地层时，与地层中的原子核发生弹性散射或吸收。
2. 一部分散射射线经过散射后，射线的强度会减小，这部分射线经由接收器接收并测量强度。
4. 测量到的两个射线强度之比可以表示地层的密度。
然后，将测量到的数据通过信号处理等装置，转化为岩石密度的数字或曲线，以便地质工作者进行分析和解释。
在使用岩性密度测井仪时，可能会出现一些典型故障，常见的故障有：1. 接收器故障：接收器不能正常接收射线信号，导致测量数据异常或无法得到正确的结果。
2. 辐射源故障：辐射源发生失效或能量减小，导致射线强度不足，无法进行准确测量。
3. 电子器件故障：测井仪内部的电子器件发生故障，导致数据采集、信号处理等功能不能正常工作。
4. 数据传输故障：测井仪与数据采集系统之间的传输线路故障，导致数据传输不稳定或中断。
对这些故障的解决方法主要包括：更换故障的部件、修理故障的部件、进行系统校准和调试、检查传输线路等。
岩性密度测井仪通过测量地层中的射线散射和吸收，来获取地层密度的数据，并通过电子器件和控制装置进行处理和解释。
在使用过程中可能会出现一些故障，需要及时进行检修和维护，以保证测量结果的准确性和可靠性。
密度计的原理和应用1. 密度计的原理密度计是一种用来测量物体密度的仪器。
它基于物质的质量和体积之间的关系来计算或测量密度。
密度计的原理可以采用多种方法，包括浮力法、声波法、压力法等。
•浮力法：浮力法是基于物体在液体中浮力的大小与物体的密度相关的原理。
通过测量物体在液体中的浮力可以确定其密度。
这种方法适用于固体和液体的密度测量。
•声波法：声波法是利用声速与介质的密度和压力有关的原理。
通过测量声波在物体或液体中传播的速度可以推导出物体或液体的密度。
•压力法：压力法是利用压力和物质的密度之间的关系来测量密度的原理。
通过测量压力的变化可以计算物质的密度。
2. 密度计的应用密度计在许多领域都有着广泛的应用。
下面列举了一些常见的应用场景：•材料科学：在材料科学中，密度计被用来测量材料的密度。
通过测量材料的密度，可以评估其质量、纯度以及结构特性。
这对于材料的选择、设计和生产非常重要。
•化学工业：在化学工业中，密度计被广泛应用于液体和固体的测量。
通过测量溶液的密度可以确定其浓度，从而控制反应过程。
密度计还可用于检测石油、化学品和药品等的密度，确保生产过程的质量控制。
•食品行业：在食品行业中，密度计用来测量食品的密度。
通过测量食品的密度，可以评估其质量、含水量以及新鲜度。
密度计还可以用来检测食品中的杂质和控制食品加工过程中的质量。
•医药行业：在医药行业中，密度计被广泛用于药品和药物的研究和生产过程中。
通过测量药物的密度可以评估其纯度和质量。
密度计还可以用来检测药物中的不溶物和控制药物配方的制备。
•环境保护：在环境保护领域，密度计被应用于水质和大气污染监测。
通过测量水体和空气中的物质的密度，可以评估其污染程度，并采取相应的环境保护措施。
•航天航空：在航天航空领域，密度计被用来测量燃料的密度。
通过测量燃料的密度，可以确定其能量密度和性能指标。
这对于研发、设计和生产航天器和飞机非常重要。
3. 总结密度计是一种测量物体密度的重要工具。
绪论电法测井被引入石油工业已经超过半个多世纪。
从那时起，就有许多新的和改良的测井仪器被开发出来并投入使用。
随着测井技术的发展，测井资料解释技巧也取得了很大的发展。
目前，详细分析由精心选择的配套电缆测井服务的测量结果，提供了一种用来导出或推断含油气和含水饱和度、孔隙度、渗透率指数和储集层岩石岩性的精确数值的方法。
已经有数百篇描述各种测井方法及其应用和解释的论文被发表，这些文献在内容上足够丰富，但通常情况下对于测井的普通用户却不适用。
因此，本书将对这些测井方法和解释技术做一个总的回顾，并对由斯伦贝谢公司提供的裸眼井测井项目做一些详细的讨论，包括测井解释的基本方法和基本应用。
讨论过程尽可能的保持简洁、清晰，最大限度的减少数学推导。
希望本书能够成为任何一位对测井感兴趣的人的实用手册。
某些可能对更详细资料感兴趣的人，可以查阅每章后列出的参考文献和其他测井文献。
1.1测井历史世界上第一条电法测井曲线是于1927年在法国东北部阿尔萨斯省的佩彻布朗的一个小油田的油井内被记录到的。
这条测井曲线，使用“点测”方法记录井眼穿过的岩层的单条电阻率曲线。
井下测量设备（叫做探头或电极系）按照固定的间隔在井眼内停下来进行测量，然后计算出电阻率并通过手工绘制在曲线图上。
逐点继续完成这个过程，直到整条测井曲线被记录下来。
第一条测井曲线的一部分如图1-1所示。
图1-1 第一条测井曲线：由亨利-道尔点绘手工绘制在坐标纸上1929年，电阻率测井作为商业性服务被引入委内瑞拉、美国和前苏联，很快又进入荷属东印度（今天的印度尼西亚）。
电阻率测量结果的对比功能和识别潜在油气层方面的用途很快被石油工业所承认。
1931年，自然电位（SP）测量结果与电阻率曲线一起被记录在电测井曲线图上。
同一年，斯伦贝谢兄弟马塞尔和康拉德，完善了连续记录的方法，并研制出第一台笔记录仪。
1936年，胶卷成像记录仪被引入。
到那时，电测井曲线图上已包括SP曲线、短电位、长电位以及长梯度电极系曲线。
补偿密度测井仪器刻度原理及应用
摘要密度测井的主要用途是判断岩性和求孔隙度，在石油测井领域具有非常重要的意义。
本文介绍了补偿密度测井仪器的工作原理，详细阐述了密度测井仪器刻度的原理及刻度方法，分析了刻度时常见问题并提出了解决方案。
关键词地层密度；补偿密度测井；探测器；刻度；解决方法
Compensated Density Logging Tool Calibration Principle and Application
LI Jianfei，HAO Guiqing
1.China Oilfield Services LimitedWell Tech，Beijing 101149
Abstract The main purpose of density logging is seeking to determine lithology and porosity in the oil exploration and survey work，it has very important significance in the logging areas. this paper introduces the principle of compensated density logging instrument，elaborated on the calibration principles and calibration methods of density logging instrument，analysis of the common problems and proposed solutions in actual calibration process.
KeywordsCompensated density; compensated density logging ; detector; calibration; solutions
0 引言
地层密度对于地层评价是一个非常有用和具有特征的参数，密度测井在石油勘探中具有非常重要的意义，是必不可少的一种测井方法。
密度测井的主要用途是判断岩性和求孔隙度，和其他测井资料结合起来，对地层的含油情况做出正确的评价，它还应用于地层压力预测和地震地层学的研究方面。
了解其技术原理、掌握刻度方法，对仪器的正确使用是非常重要的。
1 补偿密度测井仪的工作原理
补偿密度测井仪的基本结构都是由推靠器、探头、电路组成。
仪器的放射源和探测器装在探头上，在测井时，在推靠器的作用下，探头紧靠井壁，放射源向地层发射伽马射线，密度测井仪选用的是Cs137源，它发射的伽马射线能量为0.662MeV ，这些射线和地层物质发生康普顿散射，被散射的伽马射线被探测器记录。
记录值经过适当的标定，根据探测器的读数就可以确定地层的密度
值。
为了补偿泥饼对读数的影响，探头中设置了长、短探测器，为了避免泥浆对读数的影响，探头部分由推靠器推向井壁。
在短源距的探测器上贴有镉片，用于过滤低能伽马射线，使肋线的直线性更好。
探头内的屏蔽体是为了避免接收来的来自源的直接伽马射线和来自背面泥浆柱散射的伽马射线。
2 补偿密度测井仪刻度的原理
在密度测井仪中，对于选定的Cs137 放射源，光子和地层的相互作用中康普顿占绝对优势，当源强和源距选定后，地层的密度越大，探测器接收的伽马射线越少，计数率就越小。
地层的密度越小，探测器接收的伽马射线越多，计数率就越大。
在实际测井中，由于井壁不规则和推靠等因素，仪器测得的密度值（称为视密度）ρa，不仅与地层密度ρb有关，而且还与泥饼的厚度和密度及平均原子序数有关，所以为了消除泥饼的影响，使用双源距补偿的办法来求得地层密度。
使用双源距补偿的办法，可以由长、短源距的计数率直接给出地层的密度值，而不用考虑泥饼的影响。
根据康普顿效应原理，可以得出双源距密度测井的补偿方程：
ρ =｛（T-lnL）+[（T-lnL）-tgα（T-lnS）]tgβ/（tgα+ tgβ）｝/RL （1）
在式（1）中RL为长源距；L，S分别为长短源距计数值；α，β分别为脊角和肋角。
几种补偿密度仪器的工作原理基本相同，下面就以2218密度仪刻度为例来说明其刻度过程。
3 补偿密度测井仪的刻度方法及常见问题
3.1 补偿密度测井仪的刻度方法
几种补偿密度仪器的工作原理基本相同，下面就以2218密度仪刻度为例来说明其刻度方法。
刻度第一步：用镁块刻度。
令ρ=ρ1，Δρ=0。
其中ρ1=ρmg=2.2。
由补偿方程（1）可得ρ1=（T-lnL1），（T-lnL1）-tgα（T-lnS1）=0。
刻度第二步：用铝块刻度。
令ρ=ρ2，Δρ=0。
其中ρ2=ρal=2.8。
由补偿方程（1）可得ρ2=（T-lnL2）（2）
（T-lnL2）-tgα（T-lnS2）=0。
（3）
上述两点刻度后，就可在脊肋图中确定脊线和脊角。
刻度第三步：用反镁块刻度。
令ρ=ρ3，Δρ =0.2。
其中ρ3=ρ反mg=2.48。
由补偿方程（1）可得
ρ3={（T-ln3）+[（T-lnL3）-tgα（T-lnS3）]tgβ/（tgα+ tgβ）}/RL （4）
由上式（2）、（3）、（4）可得：
tgα=ln（L2/L1）/ln（S2/S1）（5）
RL=ln（L1/L2）/（ρ1- ρ2）（6）
由第三步得出的（5）式和（7）式，可确定肋线、肋角，如下图1所示：
令ΔL=lnL1-lnL2，则有eΔL =L1/L2，L1/L2即为刻度摘要中长短源距镁铝计数之比值。
若在某种情况下，刻度出仪器的长源距正常而短源距镁铝比值偏小，则对应于脊线II的情况，这时计数S1，S2分别变为S1′，S2′。
由图中可以看出ln S1′-ln S2′=ln（S1′/ S2′）<ln（S1/S2），脊线II的脊角则大于脊线I的脊角。
对其它密度仪器，其工作原理基本相同，刻度时比如2227和2228等都是四点刻度，但其刻度原理都基本类似。
3.2 补偿密度测井仪刻度时的常见问题及解决方法
在维修保养密度仪器时，长短源距信号必须调节到符合要求。
可是由于示波器，探针或经验等问题造成了密度信号的偏差从而导致在刻度密度仪器时，刻度值超出允许范围。
理解了上述刻度原理，我们就可以很快发现原因并找到对策。
假如某支仪器刻度时如上所述，长源距正常，短源距比值偏低。
短源距比值偏低说明ln（S1/S2）偏低，脊角增大，则S1，S2计数都偏低。
发生这种情况有下面几种原因：一是探测电路门槛过高；二是探测器性能降低；三是高压偏低。
要解决上述问题就只需从上述三个方面入手，检查哪一项不符合要求，或调低门槛值或更换探测器或使高压正常，从而解决问题。
如果在实验室内检查上述三项都正常，可仪器短源距比值仍然偏低，那就会判断出短源距的探测器的位置不准确，要重新调节，因为tgα=RL/RS，若RS偏小，就会使α变大，造成上述结果。
同理，长源距比值超范围，解决思路与上述基本相同。
4 结论
深刻理解了密度仪器的刻度原理，我们就能对密度仪器刻度中出现的问题比如刻度偏大或偏小等做到心中有数，对于发生问题的原因才能够迅速做出判断，对症下药，对相关的电路参数进行调节，从而快速解决问题，大大提高了工作效
率。
参考文献
[1]胡澍.地球物理测井仪器[M].北京：石油工业出版社，1990.
[2]张利光.补偿密度测井仪的刻度及适用条件[J].核电子学与探测技术，2003(5).
[3]BAKER ATLAS. Documentation of Montrose Training Centreof BAKER ATLAS. 1992.
注：“本文中所涉及到的图表、公式、注解等请以PDF格式阅读”。
