第十章 岩性密度测井仪器..
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井仪是一种用来测量岩石密度的工具，它常常被用于石油勘探和地质研究中。
本文将介绍岩性密度测井仪的工作原理和一些常见的故障分析。
岩性密度测井仪的工作原理基于射线衰减的原理。
它通过发送一束射线入侵到地下岩石中，测量射线进入和离开岩石后的强度，从而计算出岩石的密度。
测井仪通常使用两种射线源：放射性同位素源和X射线源。
放射性同位素源通常使用钚（Pu）或锶（Sr）等射线源。
当射线入射到岩石中时，会发生两个主要的衰减过程：光电吸收和康普顿散射。
光电吸收是指射线与原子的电子云相互作用，产生光电子和康普顿散射是指射线与原子的电子相互作用，射线被散射到不同的方向。
通过测量射线强度的衰减情况，可以计算出岩石的密度。
X射线源则通过发射高能的X射线入射到岩石中，测量入射和出射的射线强度，计算出岩石的密度。
X射线测井仪相对于放射性同位素测井仪有一些优点，例如X射线源可以根据需要控制射线的能量和强度，从而可以测量不同类型的岩石，而且X射线测井仪的测量结果不受岩石中含有放射性元素的影响。
在使用岩性密度测井仪时，有一些常见的故障可能会影响测量结果。
以下是一些常见的故障分析：1. 溶解和挥发：有些岩石中含有溶解的气体或液体，这些物质可能会对射线的传播产生影响，导致测量结果不准确。
在遇到这种情况时，可以使用密度测量仪的补偿功能进行校正。
2. 泥浆影响：在进行密度测井时，岩石表面可能被泥浆覆盖，这种情况也会导致测量结果不准确。
为了解决这个问题，可以使用密度测井仪的表面清洁功能进行清洁。
3. 工具磨损：由于长时间的使用和携带，岩性密度测井仪的探头表面可能会磨损。
磨损会导致射线强度的衰减不均匀，从而影响测量结果。
对于这种情况，需要对测井仪进行及时维护和更换。
4. 射线源衰减：放射性同位素源和X射线源都有一定的寿命，随着时间的推移，射线源的强度会下降，从而导致测量结果不准确。
为了解决这个问题，需要定期更换射线源。
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井仪是一种常用的测井工具，用于测量地层的密度信息，从而判断地层岩石成分和性质。
本文将介绍岩性密度测井仪的工作原理以及可能出现的典型故障，并给出相应的解决办法。
岩性密度测井仪的工作原理主要基于射线的吸收和散射现象。
岩性密度测井仪一般由射线源、接收器和电子仪器组成。
在测量过程中，射线源会产生射线束，这些射线经过地层后被接收器接收。
地层的密度越大，射线的吸收越强，接收器接收到的信号强度越小。
根据射线经过地层的吸收情况，可以计算出地层的密度。
测量仪器中的电子仪器会将接收器接收到的信号转化为电信号，并进行相应的处理和计算。
通过这种方法，可以得到地层的密度数据。
在实际的测量过程中，岩性密度测井仪可能会出现一些典型故障。
其中一种常见的故障是射线源或接收器的失效。
如果射线源或接收器失效，就无法产生或接收到射线信号，从而无法进行测量。
解决这种故障的方法是更换失效的射线源或接收器。
另一种常见的故障是射线的漏出或散射影响。
射线在地层中传播时，可能会发生漏出或散射现象，导致测量结果的误差。
为了减小这种影响，岩性密度测井仪通常会采用各种措施来加强射线的束流和聚焦。
如果出现漏出或散射的问题，可以尝试调整测井仪的参数或采取其他增强射线束流和聚焦的措施。
岩性密度测井仪还可能会出现环境磁场对测量结果的干扰。
地球磁场的存在会对测量产生一定的影响，需要进行相应的矫正。
解决这种干扰的方法是进行磁场校正，通过对比不同位置的测量结果，消除磁场干扰导致的误差。
岩性密度测井仪的工作原理是通过测量射线的吸收和散射现象来获取地层的密度信息。
在实际的测量过程中，可能会出现射线源或接收器失效、射线漏出或散射、以及环境磁场干扰等典型故障。
针对这些故障，可以通过更换失效的射线源或接收器、调整测井仪的参数、增强射线束流和聚焦、以及进行磁场校正等方法来解决。
通过克服这些故障，可以获得准确的地层密度数据，为地质勘探和开发提供重要的参考依据。
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井是测井技术中广泛应用的一种方法，通过该方法可以获得地层的岩石密度信息，从而推断其物性参数。
本文主要介绍岩性密度测井仪的工作原理和典型故障分析。
岩性密度测井仪主要利用射线穿透材料的能量吸收和散射来获得地层的岩石密度信息。
测井仪由两个射线源和两个探测器组成，构成了一个测量射线强度的封闭环路。
当射线从源头出射，穿过井壁进入地层后，被材料吸收或散射，其强度就会减弱。
探测器接收弱化的射线，从而测得射线的强度。
通过测量源探距以及由源探距和探控间距计算出的射线穿过地层后的衰减量，可以求出地层的物质的密度，进而计算出岩石的密度。
1、射线源出现异常射线源是岩性密度测井仪中最关键的组成部分之一，如果源头存在问题，则会直接影响测井结果。
常见的原因包括：（1）源头衰减严重：可能是射线源头存在严重损伤，导致源头衰减严重，导致测井信号变弱。
（2）源头能量偏低：如果源头能量偏低，则会导致穿过地层后的信号弱，进而影响测井结果。
2、探测器出现问题（1）探测器损坏：探测器比较脆弱，在运输和使用过程中容易受到损伤，当探测器损坏后，其灵敏度就会下降。
（2）探测器统计噪声：由于探测器测量信号具有随机性，因此存在测量统计误差，称为统计噪声。
当统计噪声过大时，会影响测井信号的准确性。
3、测量环境影响除了上述硬件因素外，测量环境也会对测井结果产生影响。
例如：（1）钻完管后测井：如果在钻完管之后进行测井，由于管壁中可能存在各种杂质和空气，会导致地层信号的衰减比较大。
（2）地层环境异常：在某些特殊的地层环境下，例如含铝矿物的地层等，会对测井信号产生干扰，导致测井结果不准确。
总之，岩性密度测井仪虽然在地质勘探等方面有着重要的应用，但在使用中仍有可能出现各种故障。
因此，在测井过程中，应及时发现和解决这些问题，保证测井结果的准确性。
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。
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。
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井仪是一种常用的录井仪器，用于测量地层中的密度参数，从而判断地层的岩性、岩组和岩性变化等。
它的工作原理是基于射线衰减原理，通过测量射线束在地层中的衰减程度来确定地层的密度。
岩性密度测井仪主要由放射源、探测器和数据采集系统组成。
放射源通常是采用锶90-钇90放射性源，它能够发射出高能γ射线。
这些γ射线经过源应力壳层中的小孔透射而形成一个窄束束流，接着射入地层中。
地层中的岩石表现出吸收γ射线的特性，因此射线束从源发射到探测器之间的路径越长，探测器接收到的γ射线就越少。
探测器可以通过测量射线束的衰减来确定地层的密度。
在实际测井中，测井仪通常以一定的速度下降到井内，并在下降的过程中发射γ射线。
探测器则接收到射线经过地层衰减后的波幅，然后将数据传输给数据采集系统。
数据采集系统经过处理和传输后，可以得到测井曲线和相关的岩性参数。
在实际应用中，岩性密度测井仪也存在一些故障。
其中最常见的故障是射线束偏离正常路径。
这可能是由于测井仪的下降速度不均匀、井眼尺寸变化或井壁破损等原因引起的。
当射线束偏离正常路径时，测得的数据就会产生偏差，影响到测量的准确性。
另一个常见的故障是放射源强度不稳定。
当放射源的强度出现变化时，会导致测得的数据不准确。
这种问题通常会导致曲线的整体上升或下降，影响到测量结果的解释。
还有一些其他可能的故障，如探测器故障、数据传输中断等。
这些故障都会导致测井仪不能正常工作或测量结果不可信。
为了排除这些故障，可以通过检查测井仪的装置和传感器是否正常工作，进行实地校准和比对，在分析数据时进行多点检验等方式来保证测量结果的准确性。
在使用岩性密度测井仪时，也要注意操作安全，避免对人身造成伤害。
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析岩性密度测井仪是一种广泛应用于石油地质勘探和工程中的高精度测量设备，主要用于获取岩石密度参数，从而为油气资源的勘探和开发提供重要的地质信息。
本文将介绍岩性密度测井仪的工作原理，并对典型故障进行分析和解决方法。
一、岩性密度测井仪的工作原理岩性密度测井仪通过向井眼内部发射一束射线，并测量射线在岩石中传播的速度和能量衰减情况，从而确定岩石的密度。
下面将具体介绍岩性密度测井仪的工作原理。
1. 射线传播速度测量岩性密度测井仪通常使用射线通过测井仪下放射线源发出的方式，利用探头测量射线通过岩石的传播速度。
由于射线在不同密度的岩石中传播速度不同，因此可以通过测量射线传播的时间和传播距离来计算岩石密度。
2. 能量衰减测量当射线穿过岩石时，会与岩石内部的原子发生作用，并且会发生能量的散射和吸收。
岩性密度测井仪可以通过测量射线的能量衰减情况来计算岩石的密度。
3. 数据处理岩性密度测井仪通过测量射线的传播速度和能量衰减情况，将获取的数据进行处理，得出岩石的密度参数，并将数据传输到地面上，进一步分析应用。
二、典型故障分析及解决方法岩性密度测井仪在使用过程中，常常会遇到各种故障，下面将对一些典型故障进行分析，并提出相应的解决方法。
1. 仪器运行不稳定当岩性密度测井仪在使用过程中出现运行不稳定的情况时，可能是由于仪器内部电路故障、探头与测井仪连接松动、电池电量不足等原因导致。
解决方法可以通过检查电路连接是否正常，重新连接探头和测井仪，更换电池来解决。
2. 数据采集异常在采集岩性密度数据的过程中，有时可能会出现数据量少、数据缺失等异常情况，这可能是由于测井仪内部传感器故障、数据传输线路故障等原因。
解决方法可以通过检查传感器连接是否正常，更换数据传输线路来解决。
3. 精度不符合要求在测量岩石密度时，如果仪器的测量精度不符合要求，可能是由于射线源能量不稳定、探头受到干扰等原因导致。
解决方法可以通过检查射线源能量是否稳定，排除探头受到外部干扰的情况来解决。
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析
岩性密度测井仪工作原理与典型故障分析一、岩性密度测井仪的工作原理岩性密度测井是一种利用密度测井仪器去测量地下岩石的密度的技术手段，密度是岩石物理性质之一，对于油气勘探与开发工作具有重要的指导作用。
常见的岩性密度测井仪器有全孔径密度测井仪、测井密度仪和地层密度测井仪等。
岩性密度测井仪主要是通过测量自然伽马射线的衰减系数来确定地层的密度，其工作原理主要有以下两种：1. 自然伽马射线测量自然伽马射线是地球上的一种天然放射性，它可以穿透地层并在测井仪器内产生激发。
当自然伽马射线穿过地层时，会与地层中的电子发生相互作用，产生康普散射和康普威散射，从而导致自然伽马射线的衰减。
岩性密度测井仪通过测量自然伽马射线在地层中的衰减情况，来确定地层的密度。
2. 电磁波测量一些岩性密度测井仪也采用电磁波测量的原理来确定地层的密度。
它通过向地层发射一定频率的电磁波，并接收地层反射的电磁波，来计算地层的密度。
这种方法通常适用于测量深部地层的密度，具有测量范围广、测量稳定等优点。
二、典型故障分析岩性密度测井仪在工作过程中，由于各种原因可能出现各种故障，下面列举几种常见的典型故障，并进行分析：1. 仪器漂移仪器漂移是指测井仪器在测量过程中，输出的数据偏离真实值，主要原因是检测系统内部的某些部件或参数发生漂移。
常见的原因包括电路元件老化、温度变化引起的仪器热漂移等。
解决方法：及时对测井仪器进行校准，检查电路元件和连接线路是否松动或老化，并保持测井仪器在稳定的环境温度下工作。
2. 环境干扰岩性密度测井仪在作业过程中，受到地下地层环境因素的影响，如井眼状况、井壁的湿度、井带等，都可能对测量结果产生干扰，导致数据偏差。
解决方法：在进行测量前，应充分了解井眼状况、井壁的湿度等环境因素，对可能产生影响的因素进行补偿，如对井带进行清洁处理等。
3. 仪器故障测井仪器本身也会出现各种故障，如传感器故障、数据传输异常等问题，导致无法正确采集数据或数据不准确。
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伽马射线探测能窗是由标准电位进行分压比较实现的。
标准电位用恒定电流流过串联电阻得到。若有一脉冲，其幅度为h，它 与标准电位相比有如下关系： Vref3≤h ≤ Vref4 意思是与该脉冲相应的伽马射线有一个落入（N3～N4）keV窗的能量。 因此，（Vref3～Vref4）确定的范围叫能窗，Vref3和Vref4就是该能窗的 边界。
Hale Waihona Puke 10.1.2 测量原理1.岩性密度测井仪极板 极板包含一个放射性源和两个不同 源距的探测器，且要求直接与井壁接触。
放射性源：1.5Ci的Cs137源，它以能量为 662keV伽马射线照射地层。 两个闪烁晶体光电倍增管探测器，一个离 源较近（约11.43cm），较簿的钢窗 ，叫 短源距探测器，一个离源较远（约 36.83cm），Be（Z＝4）窗 ，叫长源距探 测器。 每个探测器都附有高压电源和脉冲放大器， 探测器按正比方式工作，输出脉冲幅度正 比于记录的伽马射线能量。为保证正确的 线性比例，必须采取稳峰措施。
k b
则
N Noe k b L
式中，N0为源的计数率，L为源距(源到观测点的距离)。
两边取对数，得
ln N ln N 0 k b L ln N 0 k b L 1 1 b ln N ln N0 ln N B kL A 式中,A和B为与仪器有关的常数,经刻度确定.
第十章 岩性密度测井仪
10.1 仪器原理 10.2 LDT-D井下仪器线路分析 习题
10.1 仪器原理
10.1.1 测量基础
1. 物理基础
入射伽马能量较低时,主要产生光电效应。
特别关注
4.6
光电效应吸收系数
b Z 0.0089 A
n
式中，为光子的波长，单位：10-8cm; n为指数常数,对于N、C、O则n=3.05;对于钠到铁的 元素n= 2.85; A为克原子量； Z为原子序数；
要解决探测器输出脉冲幅度随环境温度和光电倍增管 上的高压变化而变化问题。为此，引入一个稳峰的高 能伽马射线源及相应的稳谱措施。
a) 引入一个稳峰的高能伽马射线源Cs137源（1μCi），放射 662keV的伽马射线。由晶体直接探测这些射线，（而从钨屏蔽 体散射回来的低能伽马射线被稳定源和晶体之间的镉屏蔽体所 吸收。）主要脉冲高度应与入射伽马射线能量相当。若以1V对 应100keV能量的比例，不难建立起各能窗的边界电压（标准比 较电压）。
b)设两个窗口，窗1通过6.0V到6.62V之间的脉冲，窗2通过6.62V到7.24V 之间的脉冲。
N1 N 2 定义格式因子： FF N1 N 2
窗1内计数率为N1，窗2内的计数率为N2，若N1＝N2，FF＝0，H.V. （高压）数值正确；若N1＞N2，FF＞0，H.V.数值太低；若N1＜N2，FF＜ 0，说明H.V.数值太高。
3. Pe的测量 记长源距（包括高能区 和低能区）计数率为 Nlith短源距（高能区） 为NLS，则根据实验有 如下关系（见右图）：
N lith b a N LS Pe 0.41 Pe b N lith a N LS 0.41
因此,测出Nlith和NLS 后可以算出P e
则 U b P e
b
康普顿吸收系数简化为：
k
Z k e N A 为常数。 A
γ射线的吸收
N Noe
L
, 当 能量较小时 , 当 能量中等时 , 当 能量较大时
对于地层密度测井(探测器带屏蔽低于0.1MeV的伽马射 线屏蔽窗)：
伽玛射线通过物质时的能谱 低能区计 数率对Z变 化敏感
高能区 对密度 变化敏 感
低能区计数率：NS=f(e,U) 高能区计数率：NH=f(e) 电子密度指数：e≈b
2. 密度的测量 使用伽马源放出能量为0.661 MeV的伽马光子，与地层 主要发生康谱顿效应,则伽马射线经地层后的衰减系数：
b为密度(g/cm3)。
入射伽马能量中等时,主要产生康谱顿效应。
特别关注
康普顿效应吸收系数
N A Z b e A
式中，e每个电子的康普顿散射截面，当光子的能量在 0.25MeV—2.5MeV范围内，近似为常数; NA为阿伏加德罗常数，6.0220451023mol-1； A为克原子量；
2.能窗
采用上述极板，在长源距探测器处的计数率同时取决于地层 电子密度和等效原子序数，在短源距探测器处的计数率主要 取决于地层的电子密度。因此，通过建立合适能窗，从长源 距计数率，地面仪器可以计算地层的体积密度和有效光电吸 收系数Pe；从短源距计数率可以计算视体积密度。为实现这 一目的，按长源距探测器测得的伽马射线能谱分为三个探测 窗口：Lith窗（43～79keV），LL窗（187～251keV），LU12 窗（251～536keV）；短源距探测器分二个窗口：SS1窗 （450～330keV），SS2窗（330～150keV）。
Z为原子序数。
对于大部分沉积岩、石灰岩、白云岩等，Z/A的平均 值近似等于0.5,当入射伽玛射线的能量在一定范围内时, e 是一个常数。 核素 Z/A 几种核素的Z/A H C O Na Si Cl Ca Mg 0.492 0.499 0.500 0.479 0.498 0.479 0.499 0.495 三种岩石的Z/A 岩性 砂岩 石灰岩 白云岩 主要成份 SiO2 CaCO3 CaMg(CO3)2 Ｚ／Ａ 0.499 0.500 0.499
3.稳窗
闪烁晶体和光电倍增管组成的探测器属于比例器，使光 电倍增管的输出脉冲高度和探测到的伽马射线能量直接有关。 要精确确定所探测的伽马射线的能量，还要解决两个问题： 一是要建立脉冲高度V与实际伽马射线能量的关系，使所 有能窗建立正确边界； 二是要解决探测器输出脉冲幅度随环境温度和光电倍增 管上的高压变化而变化问题。为此，要引入一个稳峰的 高能伽马射线源，并采用稳谱措施。