岩石密度是岩石单位体积的密度,包括固体和流体,岩石密度是岩石基本集合相(固相、液相和气相)的单位体积质量,岩石的密度与岩石组成矿物及岩石的结构有关。石油工业上用放射源向地层发射高能粒子轰击地层的原子来测量岩石密度。

康普顿散射吸收系数

中等能量伽马射线与介质发生康普顿散射,结果使伽马射线强度减小,反映伽马射线被吸收的参数(康普顿散射吸收系数—由康普顿效应引起的伽马射线通过单位距离物质减弱程度。

沉积岩中大多数核素Z/A均接近于0.5,常见的砂岩、石灰岩、白云岩的Z/A的平均值也近似为0.5,所以对于一定能量范围的伽马射线,康普顿散射吸收系数只与岩石的体积密度有关。密度测井利用此关系,通过记录康普顿散射的射线的强度来测量岩石的体积密度。

光电吸收截面

岩石的光电吸收截面指数Pe

它是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的一个参数,即伽马光子与岩石中一个电子发生光电效应的平均光电吸收截面,单位b/电子。地层岩性不同,Pe有不同的值,也就是说Pe对岩性敏感,可以用来确定岩性,Pe是岩性密度测井测量的一个参数。

线性光电吸收系数:

当伽马射线的能量大于原子核外电子的结合能时,发生光电效应的概率。

体积光电吸收截面

体积光电吸收截面也是描述发生光电效应时物质对伽马光子吸收能力的个参数,它是指每立方厘米物质的光电吸收截面,以U来表示,地层岩性不同,其体积光电吸收截面不同。U对岩性敏感,也是岩性密度测井所要确定的一个参数。

地层密度测井基本原理

密度测井仪器包括有一个伽马源,两个接受伽马射线的探测器,即长源距探测器和短源距探测器。它们安装在滑板上,测井是被推靠到井壁上。在下井仪器的上方装有辅助电子线路。伽马源发射的伽马射线具有中等能量,用它照射物质只能产生康普顿散射和光电效应。由于地层的密度不同,则对伽马光子的散射和吸收的能力不同,探测器接受到的伽马光子的计数率也就不同。

当井壁上有泥饼存在,且泥饼的密度与地层的密度不同时,泥饼对测量值有一定的影响。在地层密度大于泥饼密度的情况下,如果泥饼厚度增大,则在密度相同的地层中,伽马光子计数率增大。

为了补偿泥饼的影响,密度测井采用两个探测器(长源距和短源距),得到两个计数率。利用长源距计数率得到一个视地层密度 ,再得到一个泥饼影响校正值 ,则地层密度就可以计算出来。密度测井同时输出两条曲线,密度测井还可以输出石灰岩孔隙度测井曲线,因为测量使用的仪器是在饱含淡水的石灰岩地层中刻度的。

密度测井资料的应用

  1. 确定岩石的孔隙度:在已知岩性和孔隙流体的情况下,就可以由密度测井的测量值求纯岩石的孔隙度。它可以由公式计算,也可以应用图版求取。典型的泥岩和泥岩夹层的密度为2.2-2.65克/立方厘米。通常泥岩和储集层中泥质的密度较岩石骨架的密度小,所以在求含泥质地层的孔隙度时,应考虑泥质影响,否则求出的孔隙度偏大。
  2. 识别气层,判断岩性:天然气相对地层水和石油而言,其密度很低,密度井时,期密度值也较低,帮由公式计算的孔隙比实际孔隙度偏大,而在中子测井曲线上气层表现为低孔隙度,因此二者曲线重叠即可识别气层。
  3. 确定岩性求孔隙度:通过密度—中子测井交会图法,可以确定岩性求解孔隙度。