在油气开发的过程中,地层密度和光电吸收截面指数（Pe）是石油和天然气勘探不可缺少的参数,尤其是致密地层孔隙度评价需要更高的测井精度。传统密度测井使用的伽马源(137Cs)给操作人员和环境带来严重的危害。因此,本文研究了一种利用可控的X射线源代替密度测井使用的137Cs源,来测量地层密度和Pe的方法。相比伽马源,X射线源产生的射线具能量低和能谱连续特点,在密度测井中代替传统137Cs源时测量方式和数据处理方法必然会不同,本文针对利用X射线测量地层密度和光电吸收截面指数（Pe）方法进行研究。本文首先通过分析X射线与地层的相互作用及衰减规律,从而推导不同能量窗的计数与地层密度和Pe的关系;然后通过蒙特卡罗数值模拟方法优化X射线密度测井系统结构参数。通过结合探测器接收的散射X射线能谱,分析X射线能量与地层衰减特性的关系,建立X射线密度测井方法。最后研究针对X射线密度测井的数据处理方法,并对比其在X射线密度测井和伽马射线密度测井中的模拟地层响应效果。研究结果表明:X射线源可以有效的代替密度测井使用的137Cs,但由于其具有能量低和以连续能谱释放的特点,X射线密度测井仪器的基本结构需要优化和数据处理方法需要改进。基于探测深度、探测器统计误差和密度灵敏度等特性,利用蒙特卡罗数值模拟的方法得到远探测器的源距为23-27 cm,准直角为0°最佳,源的准直角为22.5°左右。基于常见屏蔽体材料的衰减特性,通过蒙特卡罗数值模拟了研究了探测器计数信息与屏蔽体厚度的关系,选择钨材料作为屏蔽体,并得到0.5 cm厚的钨可以屏蔽99.9%的X射线。利用蒙特卡罗数值模拟研究了多种岩性地层下的X射线密度测井响应,分析了本文所述的X射线密度测井方法得到的结果与常规密度测井方法得到的结果,分析得到本文所述的X射线密度测井方法计算的密度精度比常规密度测井方法计算的密度精度提高了3倍,Pe计算精度提高了2倍。通过开展X射线测井结构优化、数据处理方法等研究,为X射线密度测井技术奠定了基础。