密度記録

密度ロギングは、ボーリング孔の長さに沿って地層の嵩密度を連続的に記録できる坑井ロギングツールです。地質学では、嵩密度は岩石を形成する鉱物（つまりマトリックス）の密度と、空隙空間に閉じ込められた流体の関数です。これは、多孔度を計算するために一般的に使用される3つの坑井ロギングツールの1つであり、他の2つは音波ロギングと中性子多孔度ロギングです。

このツールは1950年代に最初に開発され、1960年代までに炭化水素産業全体で広く利用されるようになりました。アクティブ核ツールの一種である放射性源と検出器が掘削孔に降ろされ、放射性源が中エネルギーのガンマ線を地層に放出します。放射性源は通常、方向性のあるCs-137源です。これらのガンマ線は地層内の電子と相互作用し、コンプトン散乱と呼ばれる相互作用で散乱します。放射源から一定の距離に配置された検出器に到達する散乱ガンマ線の数は、地層の電子密度に関連し、^[1]それ自体は、地層のかさ密度（）に関連しています。 ${\displaystyle \rho _{\text{bulk}}}$

${\displaystyle \rho _{\text{e}}=2\rho _{\text{bulk}}\ {\frac {Z}{A}}}$

ここで、 は原子番号、 は化合物の分子量です。ほとんどの元素では、は約 1/2 です (この比率が 1 である水素を除く)。電子密度 ( ) (g/cm ³単位) によって、密度ツールの応答が決まります。 ${\displaystyle Z}$${\displaystyle A}$${\displaystyle Z/A}$${\displaystyle \rho _{\text{e}}}$

このツール自体は当初、放射性物質源と単一の検出器で構成されていましたが、この構成は掘削流体の影響を受けやすいです。音響検層ツールが掘削孔の影響を補正するために改良されたのと同様に、密度検層では現在、2つ以上の検出器を使用するのが一般的です。2つの検出器構成では、短間隔の検出器は長間隔の検出器よりも調査深度がはるかに浅いため、掘削流体がガンマ線検出に与える影響を測定するために使用されます。この結果は、長間隔の検出器を補正するために使用されます。^[2]

測定された嵩密度（ ）はマトリックス密度（）と流体密度（ ）のみに依存し、これらの値は坑井に沿って既知であると仮定すると、多孔度（）は次の式で推定できる。 ${\displaystyle \rho _{\text{bulk}}}$${\displaystyle \rho _{\text{行列}}}$${\displaystyle \rho _{\text{流体}}}$${\displaystyle \phi}$

${\displaystyle \phi ={\frac {\rho _{\text{matrix}}-\rho _{\text{bulk}}}{\rho _{\text{matrix}}-\rho _{\text{fluid}}}}}$

マトリックス密度の一般的な値（g /cm ³単位）は次のとおりです。 ${\displaystyle \rho _{\text{行列}}}$

• 石英砂 - 2.65
• 石灰岩- 2.71
• ドロマイト- 2.87

この方法は、砂岩や石灰岩の密度がよくわかっているため、最も信頼性の高い多孔度指標です。^[1] 一方、泥岩などの粘土鉱物の密度は、堆積環境、表土圧、粘土鉱物の種類、その他の多くの要因によって大きく異なります。密度は2.1（モンモリロナイト）から2.76（緑泥石）まで変化するため、このツールは多孔度を決定するのにはあまり役立ちません。流体の嵩密度は、水が淡水の場合は1 g /cm ^{3が適切ですが、}塩分濃度の高い水の場合は密度がわずかに高く、炭化水素の密度と残留飽和度に応じて、炭化水素貯留層の場合はより低い値を使用する必要があります。 ${\displaystyle \rho _{\text{流体}}}$

いくつかの用途では、炭化水素は異常に高い対数多孔度の存在によって示されます。

ソニックロギング