伽马测井课件

第二节第二节 伽伽 马马 测测 井井伽马测井概念伽马测井概念：是依据天然或人工：是依据天然或人工伽马源伽马源在地层和井眼中生成在地层和井眼中生成的辐射场，测量和分析伽马射线的辐射场，测量和分析伽马射线强度强度和和能谱能谱，研究地层的岩性、，研究地层的岩性、矿物成分、密度、孔隙度、流体运移及相关地质及工程问题的矿物成分、密度、孔隙度、流体运移及相关地质及工程问题的测井方法。测井方法。伽马测井分类伽马测井分类：按伽马源的种类划分为三类按伽马源的种类划分为三类 自然伽马测井：自然伽马测井：研究分散在地层中的研究分散在地层中的天然放射性核素天然放射性核素生成的伽生成的伽 马辐射场；马辐射场；散射伽马测井：散射伽马测井：测量测量点状伽马源点状伽马源生成的生成的散射散射伽马辐射场；伽马辐射场；示踪伽马测井：示踪伽马测井：测量由载体携带的测量由载体携带的放射性示踪剂放射性示踪剂发射的伽马辐发射的伽马辐 射场。射场。第二节第二节伽伽马马测测井伽马测井概念：是依据天然或人工伽马井伽马测井概念：是依据天然或人工伽马伽马测井课件伽马测井课件自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井自然伽马测井自然伽马测井：只测量和利用自然伽马射线的：只测量和利用自然伽马射线的总强度总强度，而不，而不能利用辐射场的能谱和其他特性，按其原理应称为能利用辐射场的能谱和其他特性，按其原理应称为自然伽马自然伽马强度测井强度测井；自然伽马能谱测井自然伽马能谱测井：不仅能测：不仅能测 量量总强度总强度，而且还能分析，而且还能分析伽马伽马 能谱能谱，同时也包含空间和时间，同时也包含空间和时间 信息，获取的信息量增加了到信息，获取的信息量增加了到 原来的原来的2-32-3个数量级。个数量级。都以都以天然伽马辐射场天然伽马辐射场为基础。为基础。自然伽马能谱测井自然伽马测井：只测量和利用自然伽马射线的总强自然伽马能谱测井自然伽马测井：只测量和利用自然伽马射线的总强一、地层的放射性核素和伽马辐射体一、地层的放射性核素和伽马辐射体 岩岩石石的的自自然然放放射射性性是是由由岩岩石石中中放放射射性性核核素素及及其其含含量量决决定定的的。自自然然界界的的元元素素有有9292种种。天天然然核核素素约约有有330330多多种种。在在自自然然界界中中原原子子量量A A小小于于209209的的核核素素多多数数是是稳稳定定的的，只只有有少少数数是是放放射射性性的的，例例如如K K4040；而；而A209A209的核素全部都是的核素全部都是放射性的放射性的。自自然然界界中中有有三三个个天天然然放放射射系系，即即铀铀系系、钍钍系系和和锕锕系系，其其初初始始的的核核素素分分别别为为U U238238、ThTh232232和和U U235235。U U238238的的丰丰度度为为99.273999.2739，而而U U235235的的丰丰度度只只有有0.7205%0.7205%，所所以以锕锕系系对对岩岩石石放放射射性性的的贡贡献献可可以以忽忽略略。岩岩石石的的自自然然放放射射性性主主要要是是由由U U238 238 和和ThTh232232开开头头的的两两个个放放射射系系和和放放射射性性核核素素K K4040决决定定的的。对对自自然然伽伽马马测测井井来来说说，只只考考虑虑这这些些核核素素就就足足够了。够了。一、地层的放射性核素和伽马辐射体一、地层的放射性核素和伽马辐射体岩石的自然岩石的自然c)c)岩浆岩中，铀的含量从岩浆岩中，铀的含量从酸性、中性、基性到超基性岩逐渐减酸性、中性、基性到超基性岩逐渐减 少少；在；在氧化环境中，氧化环境中，U4+(不溶于水不溶于水)U6+(可溶于水可溶于水)；U6+以络阳离子以络阳离子（UO2）2+的形式存在，以溶液形式运移，进入还原环境，又转化为的形式存在，以溶液形式运移，进入还原环境，又转化为U4+而沉积；而沉积；1.1.铀、钍和钾的地球化学特征铀、钍和钾的地球化学特征a)a)化学性质活泼，典型的亲氧元素，在化合物中化学性质活泼，典型的亲氧元素，在化合物中呈正四价和正六价呈正四价和正六价；b)b)自然界中自然界中U U6+6+和和U U4+4+相互转化相互转化，这是铀的地球化学过程的主要特点；，这是铀的地球化学过程的主要特点；（1 1）铀）铀(U)(U)：它有三种天然放射性同位素，即238U、235U和234U。其相对丰度分别为99.275%，0.720%和0.005%。铀的地球化学特征：铀的地球化学特征：c)岩浆岩中，铀的含量从酸性、中性、基性到超基性岩逐渐减岩浆岩中，铀的含量从酸性、中性、基性到超基性岩逐渐减少少 络阳离子（络阳离子（UOUO2 2）2+2+在地表水和地层水中的运移与沉积：在地表水和地层水中的运移与沉积：a)a)以溶解的以溶解的(U0(U02 2）S0S04 4的形式运移的形式运移，在下述条件下沉积：，在下述条件下沉积：pH7;pH7;和和P0P04 4、As0As04 4、V0V04 4、Si0Si04 4形成相应的盐类矿物；被有机或无机物形成相应的盐类矿物；被有机或无机物吸附；遇还原剂，被还原成不溶性四价铀矿物；吸附；遇还原剂，被还原成不溶性四价铀矿物；b)b)呈呈NaNa4 4U0U02 2(C0(C03 3)3 3 形式迁移形式迁移，在下述条件下沉积：，在下述条件下沉积：pH10.8;pH10.8;遇遇到有机物、到有机物、FeFe2 2或其他还原剂；与钙或镁的碳酸盐作用形成不或其他还原剂；与钙或镁的碳酸盐作用形成不溶性盐类；溶性盐类；c)c)以各类腐殖酸盐络合物形式运移以各类腐殖酸盐络合物形式运移，在下述条件下沉积：腐殖酸，在下述条件下沉积：腐殖酸氧化，络合物被破坏；吸附作用；与某些盐类作用形成不溶性氧化，络合物被破坏；吸附作用；与某些盐类作用形成不溶性盐；盐；d)d)呈铀的胶溶体呈铀的胶溶体U0U02 2(OH)(OH)2 2的形式运移的形式运移，在下述条件下沉积：被带，在下述条件下沉积：被带负电荷的硅酸胶体及负电荷的硅酸胶体及FeFe（OH)OH)3 3吸附；与还原剂相遇。吸附；与还原剂相遇。不论经过何种方式，铀的沉积均与不论经过何种方式，铀的沉积均与吸附、还原吸附、还原及有机物作用及有机物作用有关。因此，在沉积岩中处于还原环有关。因此，在沉积岩中处于还原环境的境的富含有机质的粘土岩富含有机质的粘土岩铀含量铀含量最高最高。络阳离子（络阳离子（UO2）2+在地表水和地层水中的运移与沉积：在地表水和地层水中的运移与沉积：铀系中的几个典型核素：铀系中的几个典型核素：镭镭(Ra)(Ra)：镭有四个同位素，其中镭有四个同位素，其中226226RaRa是是238238U U的一个子体。由于在采油井水驱前沿的一个子体。由于在采油井水驱前沿的镭在井眼周围的富集，使自然伽马总强度增强能指示储层水淹级别的高低；的镭在井眼周围的富集，使自然伽马总强度增强能指示储层水淹级别的高低；氡氡(Rn)(Rn)：氡有三个同位素，其中氡有三个同位素，其中222222RnRn是铀系的一个子体，氡是易溶于水和有机是铀系的一个子体，氡是易溶于水和有机溶液的气体，易被吸附在各种物质的表面上。在构造破碎带常有氡富集；溶液的气体，易被吸附在各种物质的表面上。在构造破碎带常有氡富集；铋铋(Bi)(Bi)：214214214214BiBiBiBi是铀系中的主要伽马辐射体是铀系中的主要伽马辐射体是铀系中的主要伽马辐射体是铀系中的主要伽马辐射体，特征伽马射线的能量是特征伽马射线的能量是特征伽马射线的能量是特征伽马射线的能量是1.76MeV1.76MeV1.76MeV1.76MeV。在在自然伽马能谱测井中，主要根据自然伽马能谱测井中，主要根据214214BiBi的这一特征峰确定铀在地层中的含量；的这一特征峰确定铀在地层中的含量；钋钋(Po)(Po)：钋有七个同位素，其中钋有七个同位素，其中218218Po,Po,214214PoPo和和210210PoPo是铀系的子体。是铀系的子体。218218PoPo和和9 9BeBe混混合可制造中子源，在铀矿普查时可利用合可制造中子源，在铀矿普查时可利用210210PoPo寻找铀矿；寻找铀矿；2 2点认识：点认识：1 1）铀的伽马辐射强度会随时间而变化，所以铀的伽马辐射强度会随时间而变化，所以将碳酸盐岩或火成岩裸眼井段将碳酸盐岩或火成岩裸眼井段作为标准井，对自然伽马强度和能谱测井都是不合适的作为标准井，对自然伽马强度和能谱测井都是不合适的。2 2）由于铀及其子体的化学性质活跃，风化、运移、富集过程影响因素多，由于铀及其子体的化学性质活跃，风化、运移、富集过程影响因素多，通常不是通常不是泥质含量的可靠指示元素泥质含量的可靠指示元素。铀系中的几个典型核素：铀系中的几个典型核素：镭镭(Ra)：镭有四个同位素，其中：镭有四个同位素，其中钍的化合价以四价为主钍的化合价以四价为主，和四价铀物理化学性质相近，通常与，和四价铀物理化学性质相近，通常与铀共生，铀共生，钍铀比钍铀比被认为是太阳系的基本比值之一。被认为是太阳系的基本比值之一。钍的化合物性质稳定钍的化合物性质稳定，运移以机械风化迁移为主。，运移以机械风化迁移为主。粘土矿物对粘土矿物对钍的选择性吸附以及钍在稳定矿物中的存在，钍的选择性吸附以及钍在稳定矿物中的存在，是控制沉积岩中钍是控制沉积岩中钍的分布的主要因素。的分布的主要因素。钍常作为钍常作为钍常作为钍常作为粘土矿物指示剂粘土矿物指示剂粘土矿物指示剂粘土矿物指示剂，钍铀比钍铀比钍铀比钍铀比可指示沉积环境和岩性可指示沉积环境和岩性可指示沉积环境和岩性可指示沉积环境和岩性。钍系的主要伽马辐射体是钍系的主要伽马辐射体是208208TI,TI,特征伽马射线的能量是特征伽马射线的能量是2.62MeV2.62MeV。在自然伽马能谱测井中，在自然伽马能谱测井中，主要根据这一特征峰确定主要根据这一特征峰确定钍在地层中的含钍在地层中的含量量。（2 2）钍）钍(Th)(Th)：钍有钍有228228ThTh、229229Th Th、230230ThTh、231231ThTh、232232Th Th、234234ThTh等等六个同位素，其中六个同位素，其中232232ThTh的丰度几乎为的丰度几乎为100100。钍的化合价以四价为主，和四价铀物理化学性质相近，通常与铀共钍的化合价以四价为主，和四价铀物理化学性质相近，通常与铀共（3 3）钾）钾(K)(K)：钾有三个天然同位素，钾有三个天然同位素，3939K K、4040K K和和4141K K，其中，其中4040K K是放射性同位素是放射性同位素，它发射，它发射1.46MeV1.46MeV的伽马光子。的伽马光子。钾和钍都是粘土矿物主要指示元素钾和钍都是粘土矿物主要指示元素。钾在岩在岩浆岩中的含量随岩中的含量随Si0Si02 2的增加的增加而而增高增高。含钾的硅酸岩矿物含钾的硅酸岩矿物易于被风化分解易于被风化分解，并为流水所带走。由于钾，并为流水所带走。由于钾的溶解度大，因而在不同类型的水中都有一定量的钾。的溶解度大，因而在不同类型的水中都有一定量的钾。岩石风化后，一部分钾被带入河流、湖泊、海洋和地下水中。岩石风化后，一部分钾被带入河流、湖泊、海洋和地下水中。钾的离子半径较大，极化率高，钾的离子半径较大，极化率高，易于被粘土矿物所吸收易于被粘土矿物所吸收，所以，所以钾能大量停留在大陆上，而仅有钾能大量停留在大陆上，而仅有0.0380.038的钾带入海洋。的钾带入海洋。（3）钾）钾(K)：钾有三个天然同位素，：钾有三个天然同位素，39K、40K和和41K2.2.铀、钍和钾在岩石中的分布铀、钍和钾在岩石中的分布 岩石的天然放射性岩石的天然放射性是由它的放射性矿物是由它的放射性矿物种类种类和和含量含量确定的。确定的。在核测井中，铀和钍含量通常用在核测井中，铀和钍含量通常用g/gg/g为单位；记作为单位；记作ppmppm，而，而钾含量用钾含量用0.01g/g0.01g/g为单位，记作。为单位，记作。2.铀、钍和钾在岩石中的分布铀、钍和钾在岩石中的分布岩石的天然放射性是由它岩石的天然放射性是由它伽马测井课件伽马测井课件伽马测井课件伽马测井课件铀、钍含量铀、钍含量:酸性岩中性岩基性岩超基性岩酸性岩中性岩基性岩超基性岩钾含量钾含量:酸性岩和中性岩基性岩、超基性岩酸性岩和中性岩基性岩、超基性岩(1)(1)岩浆岩岩浆岩总体而言，岩浆岩中铀的含量总体而言，岩浆岩中铀的含量随随NaNa、K K、SiSi的含量增高而增的含量增高而增高高；花岗岩富含铀，碱性岩则相对富含钍花岗岩富含铀，碱性岩则相对富含钍。岩石铀，g/t钍，g/t钾，%钍铀比酸性岩（花岗岩、花岗 闪长岩、流纹岩）3.518.03.345.1中性岩（闪长岩、安山岩、正长岩）1.87.02.314.0基性岩（玄武岩、辉长岩、辉绿岩）0.53.00.836.0超基性岩（橄榄岩、辉石岩、纯橄榄岩）0.0030.0050.031.7岩浆岩中铀、钍、钾含量和钍铀比岩浆岩中铀、钍、钾含量和钍铀比铀、钍含量铀、钍含量:酸性岩中性岩基性岩超基性岩酸性岩中性岩基性岩超基性岩钾含量钾含量:酸酸（2 2）沉积岩）沉积岩 沉积岩分三大类，即沉积岩分三大类，即粘土岩粘土岩、碎屑岩碎屑岩和和化学岩化学岩。粘土岩。粘土岩是是主要的生油岩主要的生油岩，而碎屑岩及化学岩中的，而碎屑岩及化学岩中的石灰岩及白云岩石灰岩及白云岩是是主要储集岩主要储集岩。粘土岩：粘土岩：是指是指粘土矿物含量大于粘土矿物含量大于5050的岩石的岩石，包括，包括泥岩和页岩。泥岩和页岩。在油、气测井常遇地层中，在油、气测井常遇地层中，粘土岩铀、钍、钾含量最高粘土岩铀、钍、钾含量最高。各种粘土矿物铀、钍、钾含量不同，对粘土岩自然放射性的各种粘土矿物铀、钍、钾含量不同，对粘土岩自然放射性的贡献也不同。贡献也不同。矿物矿物钾，钾，%铀，铀，g/tg/t钍，钍，g/tg/tAPIAPI铝土矿铝土矿33010130海绿石海绿石5.085.3310155210膨润土膨润土0.5120650蒙脱石蒙脱石0.1625644高岭石高岭石0.421.0574745356伊利石伊利石4.51.5102580130黑云母黑云母6.78.30.01白云母白云母7.99.80.01绿泥石绿泥石0.05355.0绿帘石绿帘石各种粘土矿物的钍、铀、钾含量各种粘土矿物的钍、铀、钾含量（2）沉积岩）沉积岩沉积岩分三大类，即粘土岩、碎屑岩和化学岩沉积岩分三大类，即粘土岩、碎屑岩和化学岩 生油粘土岩生油粘土岩中的粘土矿物以中的粘土矿物以蒙脱石蒙脱石和和高岭石高岭石为主，且富含有为主，且富含有机质，所以机质，所以放射性物质含量高，尤其铀含量明显高于其他粘土岩放射性物质含量高，尤其铀含量明显高于其他粘土岩 a)a)蒙脱石：蒙脱石：也称胶岭石或微晶高岭石，它的分子中不含放射性元素，但其比表面积很大（269m2/g），阳离子交换能力强，对放射性物质吸附能力强，故铀和钍含量都高，对粘土岩的放射性贡献最大；b)b)高岭石：高岭石：本身不含放射性元素，比表面积小（19m2/g），阳离子交换能力和吸附能力均不如蒙脱石，铀和钍含量都较低，对粘土岩的放射性贡献较小；c)c)水白云母水白云母(伊利石）：伊利石）：对铀、钍吸附能力差，但它本身含钾，具有放射性，对粘土岩的放射性有贡献；d)d)绿泥石：绿泥石：它本身不含放射性元素，阳离子交换能力和对放射性物质吸附能力都低，对粘土岩的放射性贡献甚微生油粘土岩中的粘土矿物以蒙脱石和高岭石为主，且富含有生油粘土岩中的粘土矿物以蒙脱石和高岭石为主，且富含有 碎屑岩的放射性由碎屑岩的放射性由正长石（含钾）、白云母（含钾）、重正长石（含钾）、白云母（含钾）、重矿物矿物和和泥质含量泥质含量所决定，一般随所决定，一般随泥质含量上升而增高泥质含量上升而增高泥质含量上升而增高泥质含量上升而增高。纯石英。纯石英砂岩的石英含量达砂岩的石英含量达80%80%以上，含放射性元素的矿物很少，自然以上，含放射性元素的矿物很少，自然放射性很低。放射性很低。碎屑岩：碎屑岩：是由是由碎屑物碎屑物和和胶结物胶结物两部分组成的，其中碎屑物两部分组成的，其中碎屑物是岩石的主要成分。是岩石的主要成分。化学岩和生物化学岩：化学岩和生物化学岩：是通过是通过化学化学和和生物化学生物化学作用形成的。作用形成的。常见的化学岩有碳酸盐岩、石膏、硬石膏、岩盐和钾盐等。常见的化学岩有碳酸盐岩、石膏、硬石膏、岩盐和钾盐等。除除钾盐钾盐本身具有放射性外，其他各类纯的化学岩本身具有放射性外，其他各类纯的化学岩自然放射性都自然放射性都特别低特别低，但，但随泥质含量上升自然放射性略有增高随泥质含量上升自然放射性略有增高。自然放射性。自然放射性的高低还和成岩作用及的高低还和成岩作用及地层水的活动地层水的活动有关。有关。碎屑岩的放射性由正长石（含钾）、白云母（含钾）、重矿碎屑岩的放射性由正长石（含钾）、白云母（含钾）、重矿岩石岩石铀，铀，g/tg/t钍，钍，g/tg/t钾，钾，%砂岩砂岩0.20.60.76.70.73.8石英砂岩石英砂岩0.45310杂砂岩杂砂岩2.1120650长石砂岩长石砂岩1.525644页岩页岩3.71013747黑色页岩黑色页岩810131025铝土矿铝土矿11.448.90.01斑脱岩斑脱岩5.0240.01沉积岩铀、钍、钾含量沉积岩铀、钍、钾含量岩石铀，岩石铀，g/t钍，钍，g/t钾，钾，%砂岩砂岩0.20.60.76.表表319沉积岩铀、钍钾含量（续表）沉积岩铀、钍钾含量（续表）岩石岩石铀，铀，g/tg/t钍，钍，g/tg/t钾，钾，%碳酸盐岩碳酸盐岩0.19.00.17.00.02.0石灰岩石灰岩2.20.052.4白云岩白云岩0.032磷酸盐磷酸盐15海相磷块岩海相磷块岩3050蒸发岩蒸发岩7Th/U7；海相沉积，氧；海相沉积，氧化还原过度带，灰色或绿色页岩，化还原过度带，灰色或绿色页岩，2 2 Th/UTh/U7 7 ；海相还；海相还原环境，黑色页岩、磷酸盐岩，原环境，黑色页岩、磷酸盐岩，Th/UTh/U2 2。自然伽马测井对识别沉积环境和确定岩相均有明显的优自然伽马测井对识别沉积环境和确定岩相均有明显的优势，势，根据国内外的研究，一般认为：根据国内外的研究，一般认为：（5 5）研究沉积环境）研究沉积环境Th/UTh/U通过盆地的剖面图，往往和盆地的地形剖面一致，通过盆地的剖面图，往往和盆地的地形剖面一致，边缘高而内部低，可反映边缘高而内部低，可反映沉积物源和推进方向沉积物源和推进方向。U U，Th/UTh/U和和粘土岩电阻率粘土岩电阻率RshRsh结合，可更有效地划分沉积环境结合，可更有效地划分沉积环境，陆相沉积氧化环境，风化层，陆相沉积氧化环境，风化层，Th/U7；海相沉积，氧；海相沉积，氧判别主要沉积相的一般规则表判别主要沉积相的一般规则表沉积环境沉积环境Ush,mg/L(Th/U)shRsh陆相陆相河流相河流相47Rsh,c滨湖滨湖分流河道分流河道42Rsh,L-Rsh,c淡水湖泊淡水湖泊42Rsh,L半咸水湖泊半咸水湖泊42Rsh,s-Rsh,L咸水湖泊咸水湖泊42Rsh,s海相海相滨海滨海10200.42Rsh,s浅海浅海20400.30.5Rsh,s-Rsh,L正常海正常海20280.30.35Rsh,s 表中的表中的R Rsh,csh,c表示表示河流环境河流环境粘土岩电阻率；粘土岩电阻率；R Rsh,Lsh,L表示表示淡水淡水湖泊环境湖泊环境粘土岩电阻率；粘土岩电阻率；R Rsh,ssh,s表示表示正常海相环境正常海相环境粘土岩电粘土岩电阻率。阻率。判别主要沉积相的一般规则表沉积环境判别主要沉积相的一般规则表沉积环境Ush,mg/L(Th/U沉积环境判别图沉积环境判别图沉积环境判别图沉积环境判别图4.4.监测水淹层监测水淹层 水驱油过程中，水驱前沿往往会聚集高放射性物质，并可水驱油过程中，水驱前沿往往会聚集高放射性物质，并可在在水泥环水泥环和和套管上套管上富集而形成富集而形成放射性积垢放射性积垢，使铀曲线幅度明显，使铀曲线幅度明显增高增高，铀曲线幅度增高的程度可定性划分铀曲线幅度增高的程度可定性划分水淹的等级水淹的等级。两条两条GRGR曲线相曲线相隔隔1111年，之后年，之后测的测的自然伽马自然伽马能谱能谱总计数率总计数率明显升高明显升高，表，表明井眼附近放明井眼附近放射性积垢，说射性积垢，说明此井段已被明此井段已被水淹水淹。高放射性高放射性井段是由井段是由管外窜槽管外窜槽水流造成水流造成的的放射性放射性积垢积垢引起引起的。的。4.监测水淹层监测水淹层水驱油过程中，水驱前沿往往会聚集高放水驱油过程中，水驱前沿往往会聚集高放找找钾钾盐盐5.5.寻找放射性矿物寻找放射性矿物找找铀铀矿矿实实例例找找5.寻找放射性矿物找铀矿实例寻找放射性矿物找铀矿实例式中式中DEN岩石密度，岩石密度，kg/m3；CU，CTh，CK铀、钍、钾的含量；铀、钍、钾的含量；A生热率，生热率，LW/m3。岩石生热率（或称热产率）岩石生热率（或称热产率）是指单位岩石体积内放射性元是指单位岩石体积内放射性元素衰变所释出的热量，是地学研究的一个重要参数。通常，放素衰变所释出的热量，是地学研究的一个重要参数。通常，放射性热产量由射性热产量由K K、U U、ThTh的含量和岩石密度来确定，许多学者通的含量和岩石密度来确定，许多学者通过研究提出了岩石中过研究提出了岩石中U,Th,KU,Th,K的含量与生热率的含量与生热率A A的关系：的关系：6.6.计算岩石生热率计算岩石生热率式中式中DEN岩石密度，岩石密度，kg/m3；岩石生热岩石生热 放射性矿物采矿、运输、尾矿堆放造成的环境污染；放射性矿物采矿、运输、尾矿堆放造成的环境污染；铀矿石加工提炼、转化、浓缩、元件制造等过程造成铀矿石加工提炼、转化、浓缩、元件制造等过程造成的环境污染；的环境污染；核电站废气、废水和固体废弃物及其存储地的监测；核电站废气、废水和固体废弃物及其存储地的监测；地下核试验环境监测；地下核试验环境监测；贫铀弹环境污染监测；贫铀弹环境污染监测；注水开发油田水推进前沿镭的富集和出水层位放射性注水开发油田水推进前沿镭的富集和出水层位放射性积垢的监测；积垢的监测；核事故环境监测；核事故环境监测；示踪测井和井间监测施工后的环境监测。示踪测井和井间监测施工后的环境监测。7.7.监测环境污染监测环境污染自然伽马和自然伽马能谱测井可用于监测放射性物质造成自然伽马和自然伽马能谱测井可用于监测放射性物质造成的环境污染，包括：的环境污染，包括：放射性矿物采矿、运输、尾矿堆放造成的环境污染；放射性矿物采矿、运输、尾矿堆放造成的环境污染；散射伽马能谱测井散射伽马能谱测井散射伽马能谱测井散射伽马能谱测井：以伽马射线与地层的相以伽马射线与地层的相互作用为基础的测井方法。互作用为基础的测井方法。补偿密度测井补偿密度测井：只利用只利用康普顿效应康普顿效应测定地层的测定地层的密度；密度；岩性密度测井岩性密度测井：同时利用同时利用光电效应光电效应和和康普顿效康普顿效应应，测定地层的岩性和密度；，测定地层的岩性和密度；散射伽马能谱测井中伽马射线源光子能量散射伽马能谱测井中伽马射线源光子能量比较低比较低，电子对，电子对效应可忽略不计，只需考虑效应可忽略不计，只需考虑光电效应光电效应和和康普顿效应康普顿效应。散射伽马能谱测井散射伽马能谱测井：以伽马射线与地层的相互作用散射伽马能谱测井散射伽马能谱测井：以伽马射线与地层的相互作用1.1.岩石的体积密度、电子密度指数和视密度岩石的体积密度、电子密度指数和视密度式中式中 Z Z原子序数；原子序数；c,ec,e电子的散射截面。电子的散射截面。（1 1）原子的康普顿散射截面和荷质比）原子的康普顿散射截面和荷质比原子的康普顿散射截面：原子的康普顿散射截面：由一种原子组成的矿物散射线性衰减系数（宏观散射截面）由一种原子组成的矿物散射线性衰减系数（宏观散射截面）为：为：式中式中 N N 每立方厘米该种矿物的原子数，即原子数密度。每立方厘米该种矿物的原子数，即原子数密度。一、矿物、岩石的康普顿散射线性衰减系数一、矿物、岩石的康普顿散射线性衰减系数 1.岩石的体积密度、电子密度指数和视密度式中岩石的体积密度、电子密度指数和视密度式中Z原子序数原子序数为使用方便定义一个与它成正比的参数，即为使用方便定义一个与它成正比的参数，即电子密度指数电子密度指数：式中式中NA阿伏加德罗常数；阿伏加德罗常数；体积密度；体积密度；Z/A荷质比。荷质比。若用若用n ne e表示表示电子密度电子密度，即每立方厘米中的电子数，则有：，即每立方厘米中的电子数，则有：为使用方便定义一个与它成正比的参数，即电子密度指数：式中为使用方便定义一个与它成正比的参数，即电子密度指数：式中N 下表列出几种元素的原子量下表列出几种元素的原子量A A、原子序数、原子序数Z Z和两倍荷质比和两倍荷质比的数值。由表可知，除氢以外，其他元素的的数值。由表可知，除氢以外，其他元素的2(Z/A)2(Z/A)近似为近似为1 1，所以，所以e e。电子密度指数中的电子密度指数中的荷质比荷质比可近似看作可近似看作常数常数，则测出了，则测出了电电子密度指数子密度指数就能确定就能确定体积密度体积密度。元素元素HCONaMgAlSiSClKCaA1.007912.01115.99922.989824.30526.981528.08532.0635.45339.03940.05Z16811121314161719202(Z/A)1.98430.99911.00000.95690.98750.96360.99700.99810.95900.97340.99882(Z/A)2(Z/A)数值表数值表下表列出几种元素的原子量下表列出几种元素的原子量A、原子序数、原子序数Z和两倍荷质比的和两倍荷质比的（2 2）矿物的电子密度和电子密度指数）矿物的电子密度和电子密度指数一个分子的电子数为：一个分子的电子数为：式中式中Z Zi i分子中第分子中第i i种原子的原子序数；种原子的原子序数；n ni i第第i i种原子的原子数。种原子的原子数。由一种化合物组成的矿物，其电子密度为：由一种化合物组成的矿物，其电子密度为：式中式中M M该化合物的摩尔质量。该化合物的摩尔质量。化合物的电子密度指数为：化合物的电子密度指数为：若比值若比值(n ni i Z Zi i)/M)/M近似为近似为常数常数，则测出，则测出电子密度指数电子密度指数就就能确定其能确定其体积密度体积密度。（2）矿物的电子密度和电子密度指数一个分子的电子数为：）矿物的电子密度和电子密度指数一个分子的电子数为：下表给出一些矿物的有关数值。下表给出一些矿物的有关数值。由表可见，由表可见，2(niZi)/M的值的值近似为近似为1 1，因此，因此，电子密度指数电子密度指数e在数值上与体积密度在数值上与体积密度近似相等。近似相等。密度数据表密度数据表下表给出一些矿物的有关数值。由表可见，下表给出一些矿物的有关数值。由表可见，2(niZi（3 3）岩石的视密度）岩石的视密度 设岩石的骨架密度为设岩石的骨架密度为m m，孔隙度为，孔隙度为，孔隙中充淡水，孔隙中充淡水，则岩石的则岩石的体积密度体积密度应为：应为：若其骨架的若其骨架的电子密度指数电子密度指数为为meme，则岩石的，则岩石的电子密度指数电子密度指数为：为：上述两式联立，则可得到上述两式联立，则可得到体积密度体积密度和和电子密度指数电子密度指数之间的关之间的关系式，即：系式，即：（3）岩石的视密度）岩石的视密度设岩石的骨架密度为设岩石的骨架密度为m，孔隙度为，孔隙度为 由于由于康普顿线性衰减系数与电子密度成正比，电子密度康普顿线性衰减系数与电子密度成正比，电子密度又与电子密度指数成正比又与电子密度指数成正比，因而电子密度指数是可以测量的；，因而电子密度指数是可以测量的；所以所以体积密度的测量值，就是在规定条件下通过它与电子密体积密度的测量值，就是在规定条件下通过它与电子密度指数的近似关系间接导出的度指数的近似关系间接导出的。对对纯淡水石灰岩纯淡水石灰岩来说来说，已知方解石和淡水的体积密度及电，已知方解石和淡水的体积密度及电子密度指数，代入上式就得到岩石的子密度指数，代入上式就得到岩石的体积密度体积密度为：为：测井时，不管测量环境与标准条件有何不同，测井时，不管测量环境与标准条件有何不同，输出的密度输出的密度值都是用上式转换得到的值都是用上式转换得到的，它与被测介质的实际密度略有差别，它与被测介质的实际密度略有差别，故称之为故称之为视密度视密度视密度视密度，并用，并用aa表示。视密度与真密度差别是很小表示。视密度与真密度差别是很小的。的。由于康普顿线性衰减系数与电子密度成正比，电子密度又与由于康普顿线性衰减系数与电子密度成正比，电子密度又与 当岩石骨架或孔隙流体与石灰岩或淡水对伽马射线的散射特当岩石骨架或孔隙流体与石灰岩或淡水对伽马射线的散射特性相差太大时，视密度和真密度之差会性相差太大时，视密度和真密度之差会超过允许值超过允许值，必须进行，必须进行校校正正。对于孔隙流体为淡水的不同岩性的岩石，考察对于孔隙流体为淡水的不同岩性的岩石，考察真密度与视密真密度与视密度之差度之差随随孔隙度孔隙度的变化规律，可绘出如下关系曲线。的变化规律，可绘出如下关系曲线。含淡水石灰岩，视密度等于含淡水石灰岩，视密度等于真密度，真密度，差值为零差值为零；由图可得如下认识：由图可得如下认识：含淡水砂岩视密度略小于真含淡水砂岩视密度略小于真密度，密度，差值为正值差值为正值；含淡水白云岩视密度略大于含淡水白云岩视密度略大于真密度，真密度，差值为负值差值为负值。注意注意:密度测井只能测出视密度（或称密度测井只能测出视密度（或称石灰岩密度石灰岩密度），而），而只有当测量条件与建立式只有当测量条件与建立式(3(3250250）的条件完全一致时，）的条件完全一致时，视密视密度才等于真密度。度才等于真密度。纯水石灰岩地层！纯水石灰岩地层！当岩石骨架或孔隙流体与石灰岩或淡水对伽马射线的散射特当岩石骨架或孔隙流体与石灰岩或淡水对伽马射线的散射特2.2.矿物和岩石的光电吸收系数及光电吸收指数矿物和岩石的光电吸收系数及光电吸收指数 一个原子的光电吸收截面一个原子的光电吸收截面phph可可近似为：近似为：式中式中 k k常数，其数值由光子能量和截面的单位选择而定。常数，其数值由光子能量和截面的单位选择而定。每个电子的平均光电吸收截面为：每个电子的平均光电吸收截面为：（1 1）矿物的光电吸收系数和光电吸收指数）矿物的光电吸收系数和光电吸收指数考虑到岩性密度测井鉴别岩性时选用的道区很窄，能量考虑到岩性密度测井鉴别岩性时选用的道区很窄，能量也可以看做常数，则有：也可以看做常数，则有：2.矿物和岩石的光电吸收系数及光电吸收指数矿物和岩石的光电吸收系数及光电吸收指数一个原子的一个原子的 若矿物由单一元素组成，且其若矿物由单一元素组成，且其电子密度电子密度为为n ne e则其则其线性光电吸收系数：线性光电吸收系数：它与它与e e成正比成正比，具有相同的量纲，由于，具有相同的量纲，由于线性光电线性光电吸收系数吸收系数是可以测量的，所以是可以测量的，所以P Pe e也是可以测量的也是可以测量的。定义一个岩性指示参数定义一个岩性指示参数PePe，称为，称为光电吸收指数光电吸收指数，且：，且：若矿物由单一元素组成，且其电子密度为若矿物由单一元素组成，且其电子密度为ne则其线性光电则其线性光电式中式中等效原子序数。等效原子序数。当矿物由一种化合物组成时，一个分子的光电吸收截面为：当矿物由一种化合物组成时，一个分子的光电吸收截面为：而电子数为而电子数为n ni iZ Zi i，所以每个电子的平均截面为：，所以每个电子的平均截面为：此时有：此时有：式中式中等效原子序数。当矿物由一种化合物组成时，一等效原子序数。当矿物由一种化合物组成时，一 为使用体积模型，定义另一个岩性参数为使用体积模型，定义另一个岩性参数U U，称为，称为体积光电体积光电吸收指数吸收指数或或U U参数：参数：式中式中 N NA A阿伏加德罗常数；阿伏加德罗常数；e e电子密度指数；电子密度指数；n ne e电子密度。电子密度。密度和岩性参数密度和岩性参数矿物矿物密度，密度，g/cmg/cm3 3PePe参数参数U,(2/NA)cmU,(2/NA)cm-1-1石英石英2.652.651.811.814.804.80方解石方解石2.712.715.055.0513.6813.68白云石白云石2.872.873.143.148.998.99硬石膏硬石膏2.962.965.085.0815.0215.02盐岩盐岩2.1652.1654.654.659.649.64淡水淡水1.001.000.350.350.390.39烃类烃类1 10.120.120.120.12盐水盐水1.1461.1461.21.21.481.48为使用体积模型，定义另一个岩性参数为使用体积模型，定义另一个岩性参数U，称为体积光电吸，称为体积光电吸孔隙度变化时岩性参数孔隙度变化时岩性参数,尤其尤其P Pe e变化很小，这对识别岩性有利。变化很小，这对识别岩性有利。（2 2）地层的光电吸收系数和光电吸收指数）地层的光电吸收系数和光电吸收指数 地层的光电吸收系数决定于组成它的矿物，含淡水纯地地层的光电吸收系数决定于组成它的矿物，含淡水纯地层的光电吸收系数为层的光电吸收系数为:式中式中 mama、f f纯岩石骨架矿物和流体的光电吸收系数；纯岩石骨架矿物和流体的光电吸收系数；孔隙度。孔隙度。地层的地层的体积光电吸收指数体积光电吸收指数为：为：孔隙度孔隙度 e，g/cm3PeU，(2/NA)cm-102.651.814.80302.1881.593.479孔隙度变化时岩性参数孔隙度变化时岩性参数,尤其尤其Pe变化很小，这对识别岩性有利。变化很小，这对识别岩性有利。1.1.透射伽玛射线能谱透射伽玛射线能谱（1 1）厚度为厚度为0 0时：时：可看到强度很高的可看到强度很高的323keV323keV光电峰；光电峰；（2 2）厚度为厚度为5cm5cm时：时：在在205keV205keV处的一次散射峰有所显示，而处的一次散射峰有所显示，而50keV50keV处的多次散射峰幅度升处的多次散射峰幅度升高；高；（3 3）厚度为厚度为353580cm80cm时：时：5050keVkeV处的多次散射峰幅度很高处的多次散射峰幅度很高二、点状放射性伽马源的透射和散射伽马能谱二、点状放射性伽马源的透射和散射伽马能谱 伽马射线能量：伽马射线能量：323keV。伽马源与探测器距离：。伽马源与探测器距离：5cm、35cm、45cm、60cm70cm、80cm。以多次散射峰为界可将透射以多次散射峰为界可将透射伽马谱分为两个谱段。伽马谱分为两个谱段。1.透射伽玛射线能谱（透射伽玛射线能谱（1）厚度为）厚度为0时：可看到强度很高的时：可看到强度很高的3232.2.地层点源散射伽马强度和能谱地层点源散射伽马强度和能谱 设地层为无限均匀各向同性介质，对未经散射的光子线设地层为无限均匀各向同性介质，对未经散射的光子线性吸收系数性吸收系数0.10.1，点状单能伽马源置于其中，且其位置，点状单能伽马源置于其中，且其位置与球坐标原点重合，研究与球坐标原点重合，研究离开源离开源r r（源距）处的光子通量密（源距）处的光子通量密度（强度）和能谱度（强度）和能谱。若伽马源的强度为。若伽马源的强度为I I0 0，则离源，则离源r r处仍保持处仍保持源能量的射线相对强度为：源能量的射线相对强度为：而在整个球面上的光子通量与源强的比值为：而在整个球面上的光子通量与源强的比值为：（1 1）点源在厚地层中的辐射场）点源在厚地层中的辐射场2.地层点源散射伽马强度和能谱地层点源散射伽马强度和能谱设地层为无限均匀各向同性设地层为无限均匀各向同性F F1 1曲线：曲线：在半径为在半径为5cm5cm的球面的球面上，单位时间通过单位面积上，单位时间通过单位面积的的源能量源能量光子光子已经很少已经很少。单能伽马源在介质球面上的光子通量单能伽马源在介质球面上的光子通量将上述两式汇成曲线如下图所示。将上述两式汇成曲线如下图所示。F2F2曲线：曲线：点源发射的光子大点源发射的光子大约只有约只有l0l0在到达半径为在到达半径为23cm23cm的球面之前还未经过散的球面之前还未经过散射或吸收。此时在单位面积射或吸收。此时在单位面积上穿过的光子还不到发射率上穿过的光子还不到发射率的的0.0020.002，能观测到的只有，能观测到的只有散射谱。散射谱。5 5这与砂层厚度为这与砂层厚度为35cm的透射谱曲线是一致的。的透射谱曲线是一致的。F1曲线：在半径为曲线：在半径为5cm的球面上，单位时间通过单位面积的源能的球面上，单位时间通过单位面积的源能 采用蒙特卡罗方法对岩性密度测井做模拟计算，采用蒙特卡罗方法对岩性密度测井做模拟计算，散射伽马能散射伽马能量范围是量范围是0.0100.0100.665MeV0.665MeV，每道，每道0.001MeV0.001MeV，为方便比较，为方便比较，对它对它们以能量们以能量E E0.100MeV0.100MeV光子计数率为基准作了归一化处理。光子计数率为基准作了归一化处理。（2 2）散射伽马能谱）散射伽马能谱11石灰岩石灰岩22盐岩盐岩33石膏石膏44白云岩白云岩55钾长石钾长石66蒙脱石蒙脱石77砂岩砂岩大大小小P Pe e能谱曲线都在能谱曲线都在E Er r0.1MeV0.1MeV处处出现出现极大值极大值，由此将整个谱线，由此将整个谱线分成左右两半。随着分成左右两半。随着P Pe e值值增高增高，多次散射峰多次散射峰降低并向右移动降低并向右移动。如砂岩、蒙脱石和泥岩的能谱如砂岩、蒙脱石和泥岩的能谱中这个峰很高，且靠左；而石中这个峰很高，且靠左；而石灰岩峰最低且向能量大的方向灰岩峰最低且向能量大的方向偏移。偏移。采用蒙特卡罗方法对岩性密度测井做模拟计算，散射伽马能采用蒙特卡罗方法对岩性密度测井做模拟计算，散射伽马能在在E Er r0.1MeV0.1MeV的谱段，的谱段，0.48MeV0.48MeV以上部分相对计数率都很低，且以上部分相对计数率都很低，且与与岩性无关岩性无关，ErEr0.20MeV0.20MeV能段的相对计数率能段的相对计数率受受Pe影响很小影响很小。随着。随着能量降低，光子相对计数率能量降低，光子相对计数率逐渐增大逐渐增大，反应出多次散射后能谱，反应出多次散射后能谱的软化现象。的软化现象。在在ErEr0.1MeV0.1MeV的谱段，的谱段，0.48MeV以上部分相对计数以上部分相对计数式中式中 d dd d0 0 时的光子通量；时的光子通量；曲线的斜率。曲线的斜率。结果表明：结果表明：8cm8cm附近为密度测井的零源距，记为附近为密度测井的零源距，记为d d0 0；不同密度的地层散射不同密度的地层散射光子通量光子通量与源距与源距d d的关系曲线在半对数坐标上呈很好的线性关系。定义视的关系曲线在半对数坐标上呈很好的线性关系。定义视源距源距d da ad dd d0 0，则有：，则有：纯石灰岩，饱含淡水，孔隙度分别为纯石灰岩，饱含淡水，孔隙度分别为0.050.05、0.100.10、0.150.15、0.200.20、0.250.25、0.300.30、0.350.35和和0.400.40，对应的地层密度分别为，对应的地层密度分别为2.63g/cm2.63g/cm3 3、2.54g/cm2.54g/cm3 3、2.45g/cm2.45g/cm3 3、2.37g/cm2.37g/cm3 3、2.28g/cm2.28g/cm3 3、2.20g/cm2.20g/cm3 3、2.11g/cm2.11g/cm3 3和和2.03g/cm2.03g/cm3 3。（3 3）光子通量与源距、地层密度及）光子通量与源距、地层密度及P Pe e值的关系值的关系采用蒙特卡罗方法对下述模型进行了模拟计算：采用蒙特卡罗方法对下述模型进行了模拟计算：模模型型若考虑反散射光子，则令若考虑反散射光子，则令m mb b ，m m为等效质量吸收系数，为等效质量吸收系数，b b为地层为地层密度，上式可改写为：密度，上式可改写为：散射光子通量对地层密度的灵敏度为：散射光子通量对地层密度的灵敏度为：源距大，灵敏度高，源距大，灵敏度高，但计数率精度变差！但计数率精度变差！式中式中dd0时的光子通量；时的光子通量；曲线的斜率。曲线的斜率。考虑到考虑到m m和和 0 0均可视为常数，源距选定后均可视为常数，源距选定后d da a也是常数，也是常数，通量通量 的对数与地层密度近似为线性负相关系。而通量的对数与地层密度近似为线性负相关系。而通量 和计和计数率数率N N成正比，故可将上式改为地层密度的测量式：成正比，故可将上式改为地层密度的测量式：式中式中 A A，B B常数。常数。该式是密度测井的基本公式。该式是密度测井的基本公式。右图为右图为137137CsCs散射伽马能谱的岩性散射伽马能谱的岩性和密度谱段，和密度谱段，S S窗位于对岩性敏感的谱窗位于对岩性敏感的谱段可称为段可称为岩性窗岩性窗或或P Pe e窗窗，而，而H H窗位于对窗位于对密度敏感的谱段故称为密度敏感的谱段故称为密度窗密度窗。考虑到考虑到m和和0均可视为常数，源距选定后均可视为常数，源距选定后da也是常数也是常数1.1.探头的结构和数据采集概述探头的结构和数据采集概述 三、散射伽马能谱测井仪和数据采集与处理三、散射伽马能谱测井仪和数据采集与处理 散射伽马能谱测井仪散射伽马能谱测井仪的的放射源放射源和探测器和探测器装在压向井壁的滑板上。装在压向井壁的滑板上。测井时伽马源向地层发射伽马光子，测井时伽马源向地层发射伽马光子，经地层散射吸收后，经地层散射吸收后，部分经过散射部分经过散射的光子由不同源距的两个伽马探测的光子由不同源距的两个伽马探测器所接收器所接收。距源近的探测器叫。距源近的探测器叫短源短源距探测器距探测器，离源远的另一个叫，离源远的另一个叫长源长源距探测器距探测器。地层的密度不同，对伽。地层的密度不同，对伽马光子的散射和吸收能力不同，探马光子的散射和吸收能力不同，探测器记录到的测器记录到的读数也不同读数也不同。地层地层长源距探测器长源距探测器短源距探测器短源距探测器伽马源伽马源地层散射伽马能谱测井仪示意图地层散射伽马能谱测井仪示意图1.探头的结构和数据采集概述探头的结构和数据采集概述三、散射伽马能谱测井仪和数据采三、散射伽马能谱测井仪和数据采通常对下井仪器采集的数据处理步骤如下：通常对下井仪器采集的数据处理步骤如下：对原始数据进行滤波；对原始数据进行滤波；扣除本底；扣除本底；进行实时能量刻度；进行实时能量刻度；根据刻度结果，按设计好的能量段把全谱分根据刻度结果，按设计好的能量段把全谱分成成8 8个能窗个能窗(不同型号的仪器能窗数不同不同型号的仪器能窗数不同)，并算出各，并算出各能窗的计数率；能窗的计数率；用转换模型将能窗计数率转换为地质参数，用转换模型将能窗计数率转换为地质参数，如密度、岩性参数和孔隙度。如密度、岩性参数和孔隙度。通常对下井仪器采集的数据处理步骤如下：通常对下井仪器采集的数据处理步骤如下：对原始数对原始数2.2.散射伽马谱能窗设置散射伽马谱能窗设置贴井壁双探测器散射伽马测井第一代仪器，只能采集和利贴井壁双探测器散射伽马测井第一代仪器，只能采集和利用散射伽马的用散射伽马的高能谱段高能谱段，根据，根据康普顿效应康普顿效应测量地层测量地层密度密度，称称为为补偿密度测井补偿密度测井；第二代测井仪器利用低第二代测井仪器利用低Z Z金属铍做长源距探测器的计数窗，金属铍做长源距探测器的计数窗，能采集和利用散射伽马能采集和利用散射伽马整个谱段整个谱段，依据，依据康普顿效应康普顿效应和和光电效光电效应应同时测量地层同时测量地层密度密度和和P Pe e指数指数，称为称为岩性密度测井岩性密度测井；第三代测井仪器长、短源距探测器计数窗都用铍，都能采第三代测井仪器长、短源距探测器计数窗都用铍，都能采集和利用集和利用整个散射谱整个散射谱，设定多个能窗，便于处理和充分利用，设定多个能窗，便于处理和充分利用采集到的数据，采集到的数据，可称为可称为散射伽马能谱岩性密度测井仪散射伽马能谱岩性密度测井仪；2.散射伽马谱能窗设置贴井壁双探测器散射伽马测井第一代仪器，散射伽马谱能窗设置贴井壁双探测器散射伽马测井第一代仪器，全谱分成全谱分成8 8个谱段，即个谱段，即8 8个能窗。个能窗。能窗号能窗号W1W2W3W4W5W6W7W8能量，能量，keVkeV408080120120240240500500620620661661710710800在在100keV100keV附近有一散射峰，将散附近有一散射峰，将散射伽马谱分成两部分，分界点随射伽马谱分成两部分，分界点随P Pe e值的增高而向右移，即值的增高而向右移，即高高Z Z元素使光元素使光电效应占优势的区域向能量较高的电效应占优势的区域向能量较高的方向移动方向移动。在分界点的右边，在分界点的右边，康普顿效应占康普顿效应占优势优势，窗计数率的变化反映，窗计数率的变化反映电子密电子密度指数度指数e e的变化，可用以求取的变化，可用以求取地层地层密度密度。在分界点的左边，在分界点的左边，光电效应占优势光电效应占优势，但也受康普顿散射的影响，用这一谱段，但也受康普顿散射的影响，用这一谱段的窗计数率与高能段的窗计数率的比值可确定的窗计数率与高能段的窗计数率的比值可确定PePe值值，从而区分地层的，从而区分地层的岩性岩性。全谱分成全谱分成8个谱段，即个谱段，即8个能窗。个能窗。能窗号能窗号W1W2W3W4W5W 在计算在计算密度密度时，长、短源距计数率均取自图中能量较高时，长、短源距计数率均取自图中能量较高的的散射伽马谱段散射伽马谱段，即，即W3W3和和W4W4两个能窗，统称为两个能窗，统称为康普顿窗康普顿窗，其，其计数率记为计数率记为N NL L和和N Ns s。对含重矿物的地层，由于谱段分界点右。对含重矿物的地层，由于谱段分界点右移，移，W3W3窗受到光电效应的影响，计算密度时可只利用窗受到光电效应的影响，计算密度时可只利用W4W4。计。计算算P Pe e值值时，主要利用时，主要利用W1W1的计数的计数率，长、短源距计数率分别用率，长、短源距计数率分别用N NLLITHLLITH和和N NSLITHSLITH表示，该窗称为表示，该窗称为岩岩性窗性窗，为消除康普顿效应的影，为消除康普顿效应的影响，采用岩性窗对康普顿窗响，采用岩性窗对康普顿窗计数率的比值，通过计数率的比值，通过实验实验建建立比值与立比值与P Pe e值的关系值的关系 。在计算密度时，长、短源距计数率均取自图中能量较高的散在计算密度时，长、短源距计数率均取自图中能量较高的散3.3.泥饼对厚地层散射伽马射线的影响及其补偿原理泥饼对厚地层散射伽马射线的影响及其补偿原理（1 1）渗透性地层的井壁通常积有）渗透性地层的井壁通常积有泥饼泥饼，它对探测器计数率的相，它对探测器计数率的相对贡献与仪器的探测深度有关。对贡献与仪器的探测深度有关。（2 2）用蒙特卡罗方法考察了源距分别为）用蒙特卡罗方法考察了源距分别为30cm30cm和和50cm50cm的仪器对纯的仪器对纯石灰岩骨架的探测深度，石灰岩骨架的探测深度，计算结果表明，计数的计算结果表明，计数的计算结果表明，计数的计算结果表明，计数的90909090来自大约来自大约来自大约来自大约径向厚度径向厚度径向厚度径向厚度5cm5cm5cm5cm的地层，可见泥饼的影响不可忽视。的地层，可见泥饼的影响不可忽视。的地层，可见泥饼的影响不可忽视。的地层，可见泥饼的影响不可忽视。（3 3）要测量由泥饼和地层构成的两层介质，至少必须采用两个）要测量由泥饼和地层构成的两层介质，至少必须采用两个探测器，即探测器，即双探测器系统双探测器系统。补偿密度测井就是。补偿密度测井就是用双探测器系统用双探测器系统来补偿泥饼影响来补偿泥饼影响，短源距探测器比长源距探测器的探测深