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第十一章 密度测井 岩石体积密度是单位体积岩石的质量,单位是g/cm3.岩石体积密度是表征岩石性质的一个重要参数. 用伽马源发射的伽马射线照射地层,根据康普顿效应测量地层体积密度的测井方法成为地层密度测井(formation density logging).因为其发射的射线和探测的射线都是伽马射线,因此也称为伽马-伽马测井. 密度测井与声速测井和中子孔隙度测井一起,构成岩性-孔隙度测井系列. 第一节 密度测井基本原理 1、康普顿效应与介质密度的关系 伽马射线与物质的相互作用包括： 光电效应 （10-1） 康普顿效应 （10-2） 电子对效应 （10-3） 吸收系数： 表征单位厚度的介质对伽马射线的吸收能力。 由上三式可见，只有康普顿效应与介质密度关系比较简单。（10-2）式表明康普顿散射引起的伽马射线减弱程度与介质密度 或电子密度 成正比。 （10-2）式是对单一元素物质表示的，对于多种化合物也同样遵循这一关系，例如对于多中原子构成的矿物，其关系为： （10-4） 概念：电子密度 （10-5） 电子密度指数 （10-6） 将式（10-4）代入，可得电子密度指数为 （10-7） 表（10-1）列出了地层中常见矿物的真密度与电子密度指数的关系。从表中可看出,地层中常见矿物及流体的比值 均接近1,就有 . 化合物 分子式 石 英 2.654 2.650 0.9985 4.786 方解石 2.710 2.708 0.9991 13.767 白云岩 2.870 2.864 0.9977 8.999 硬石膏 2.960 2.957 0.9990 14.948 钾盐 1.984 1.916 0.9657 16.305 岩盐 2.165 2.074 0.9581 9.580 石膏 2.320 2.372 1.0222 8.112 重晶石 4.500 4.011 266.8 1070.135 化合物 分子式 无烟煤 C:H:O= 93：3：4 1.700 1.749 1.03 0.282 烟煤 C:H:O= 82：5：13 1.400 1.468 1.06 0.264 淡水 1.000 1.110 1.1101 0.397 盐水 120 K mg/Kg 1.086 1.185 1.0797 0.956 原油 0.850 0.970 1.1407 0.121 由此推论,任何岩石的体积密度与其电子密度指数都有确定的关系.而电子密度指数完全取决于电子密度,后者又决定于康普顿吸收系数,因而可以根据康普顿效应来测量岩石密度. 为了能够使伽马射线与物质的作用以康普顿效应为主,要保证伽马光子能量在0.1MeV—1.022MeV之间。 2、密度测井信息提取方法 密度测井选用Cs137为伽马源，发射能量为0.661MeV的伽马光子。发生的核衰变方程如下： 探测器接收到的伽马射线强度包括两个过程： （1）伽马源发射的光子经地层多次散射后能到达探测器的光子数； （2）被探测器散射而改变方向或被吸收的光子数。 图10-1 密度测井计数率与源距的关系 当源距很小时，前一过程为主；当源距大时，后一过程为主。这样，密度大的地层中计数率随源距变化要比密度小的快。（见上图）两条直线的交点对应的源距称为零源距，表示仪器失去对密度的灵敏度。小于零源距叫负源距，大于零源距叫正源距，密度测井都采用正源距。实际距离与零源距之差称为视源距。 一般而言，伽马光子会随着源距的增强而减小。 则有： 因一般储集层都有泥饼，密度测井都采用不同源距的两个伽马射线探测器，称为双源距补偿密度测井。常用短源距为15—25cm，长源距35—40cm。 伽马