地球物理测井课件第3章2节.ppt

* 第3章 核测井 地球物理测井 第3章 核测井 一、自然伽马测井 二、密度测井 三、中子测井 定义 密度测井是一种孔隙度测井方法，它测量由伽马源放出的并经过岩层散射和吸收而被探测器所接收到的伽马射线的强度，用来研究岩层性质、确定孔隙度的一种方法。 采用康普顿效应,轰击粒子和探测的对象都是伽马光子 §3.2 密度测井 一、 γ射线与物质的作用 光电效应 γ射线穿过物质时，与构成物质的原子之间的相互作用，主要与核外电子产生如下作用／效应： 康普顿-吴有训散射 电子对效应 §3.2.1 密度测井的核物理基础 γ射线穿过物质时，与构成物质的原子中的电子相碰撞， γ光子将其能量交给电子，使电子脱离原子而运动， γ光子本身则整个被吸收。被释放出来的电子叫做光电子，这种效应叫光电效应。 1、光电效应 光电效应与射线的能量以及吸收物质的原子序数关系密切：随着原子序数增加而迅速增大；随γ射线能量增大光电效应迅速减小。 射线 光电子 原子核 电子 能量较大的γ射线穿过物质和电子碰撞时，γ光子把一部分能量转交给电子，使电子的运动方向与γ光子的初始方向成θ角方向射出，此电子称为康普顿电子， γ光子朝着与初始方向成φ角方向散射。 2、康普顿-吴有训散射 这种效应称为康普顿-吴有训散射/效应。 γ射线通过物质时，康普顿散射导致γ射线强度减弱，用散射吸收系数表示。 射线（E） 原子核 电子 散射 射线 康普顿电子 当γ射线能量大于1.022MeV时与物质发生作用，光子转化为一个正电子和一个负电子，其本身被吸收，这种效应叫电子对效应。 3、电子对效应 原子核 电子 +e -e γ射线通过物质时，以上三种作用都可能发生，但能量低时(0.66MeV以下)以光电效应为主；能量较高时(0.66－1.022MeV)以康普顿散射为主；能量很高时以电子对效应为 主(1.022MeV以上)。 0.1 0.2 0.5 1 2 5 10 20 50 100 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 吸收系数，cm 定量，McV 射线在铝中的吸收系数随能量的变化 总效应 光电效应 电子对形成 康普顿效应 由于γ射线通过物质时与物质产生的三种作用，伽马光子被吸收，所以伽马光子的数量随着穿过物质厚度加大而逐渐减小，伽马射线的强度也在逐浙减弱，并随着吸收物质的吸收系数增大而加剧，关系式： 4、γ射线的吸收 γ射线初始强度 总吸收系数／三种作用 二、岩石的密度 真密度 电子密度 电子密度指数 视密度 1、岩石的真密度 岩石的真密度是指每立方厘米岩石的质量，单位是 g/cm3 。 如: 方解石的密度：2.71 g/cm3 纯水的密度： 1.00 g/cm3 孔隙度为?、饱含淡水的纯灰岩的密度： ?b ＝2.71(1-? )+1.00 ? 即单位体积中岩石骨架和孔隙流体的质量总和。 岩石的真密度也称体积密度。通常所说的密度就是指真密度。 不同的矿物具有不同的密度，如下表所示 上表说明： （1）不同岩石的骨架密度不同，所以在井剖面中根据密度能够把不同岩性的地层区分开。尤其是其它地球物理方法难以区分的盐岩与硬石膏、硬石膏与致密灰岩、致密灰岩与白云岩、石膏与高孔隙度灰岩等，根据密度的差别对将其区分开。 （2）孔隙性地层相当于致密地层中岩石骨架的一部分被密度小的水、原油或天然气所代替，故其密度小于致密地层。孔隙度越大，地层的密度越小，所以密度测井资料可用以求地层的孔隙度。 2、岩石的电子密度ne 岩石电子密度指单位体积岩石中的电子数，用ne表示，单位：电子数/厘米3。 岩石若由一种原子组成，则 NA——表示1克原子物质中的原子个数； A——克原子量； ?b /A——每立方厘米中该物质的克原子数； Z——原子序数。 3、岩石的电子密度指数?e 为了方便，在密度测井中引入电子密度指数的概念： 由单一元素组成的物质，其电子密度指数为： 由单一化合物组成的物质，其电子密度指数为： ni和zi分别为该分子中第i种原子的数目和原子序数，?nizi是一个分子的电子数，M是克分子量。 对构成地层的大多数元素和化合物来说, 和 均接近于1。 因此， ?e ? ?b 4、岩石的视密度?a 用密度测井仪测得的密度值即岩石的视密度。 §3.2.2 密度测井基本原理 伽马源 伽马射线 进入地层 经岩石散射和吸收 （康普顿效应） 记录到达探测器的伽马射线强度 一、基本原理 所选伽马源是能量范围为0.66～l.33Mev的钴、锌和铯等能量中等的伽马源。这时的吸收系数基本上是以康普顿