X射线密度测井能谱分析及响应特性研究

范继林,张锋1,2,,田立立1,,陈前1,

(1.中国石油测井重点实验室中国石油大学(华东)研究室,山东青岛266580;2.中国石油大学(华东)深层油气重点实验室,山东青岛266580;3.中国石油大学(华东)地球科学与技术学院,山东青岛266580)

0 引 言

X射线在医学、安检、材料分析等方面应用广泛,主要用于医学诊断[1-3]、单晶衍射研究[4]、X射线吸收谱研究[5-6]、岩心CT扫描[7-8]、确定岩石原子序数[9]以及岩石元素[10]等。John R Bayless等[11]设计了一种用于地层密度测井的X射线源,首次提出了X射线源代替137Cs源;Ahmed Badruzzaman[12]对中子-伽马密度测井和X射线密度测井响应进行数值模拟对比研究,给出X射线源取代137Cs源的地层密度响应特性;Matthieu Simon等[13]推出新型四探测器X射线密度测井仪器,其密度测量的准确度与137Cs源密度测井仪相当。由于X射线源与137Cs源所激发的射线能量不同,与地层物质发生光电效应和康普顿效应过程不同,导致散射能谱存在很大差异。本文基于射线在不同介质中伽马衰减系数的差异,结合射线衰减规律并利用蒙特卡罗方法,模拟和分析X射线散射能谱特征,以及不同井眼、地层条件下的响应特征,为X射线密度测井仪器的开发和数据处理提供技术支持。

1 X射线地层密度测井原理

X射线是一种波长极短的电磁波(波长约为0.001～10.000 nm),原子的内层电子跃迁、高能电子的轫致辐射均可产生X射线。与137Cs源产生的单能伽马射线不同,X射线为能量连续分布的伽马源。通过测量与地层物质作用产生的伽马射线能谱可以确定地层密度。

伽马光子穿过一定……