準(zhǔn)譜和所述儀器實(shí)測能譜的差異滿足預(yù)設(shè)范圍。
[0054]儀器實(shí)測能譜具體是由地層元素測井儀器測量獲得。
[0055] 具體來說，首先對(duì)所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行歸一化和能量刻度處理，然后將所述儀器 實(shí)測能譜與所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行比對(duì)，使所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜和所述儀器實(shí)測能譜的差異滿足 最小差異范圍。
[0056] 由于地層元素測井粒子輸運(yùn)過程非常復(fù)雜，伽馬探測器測量所包含的物理機(jī)理也 非常復(fù)雜，盡管嚴(yán)格控制建模參數(shù)，蒙特卡洛數(shù)值模擬獲取的能譜與儀器實(shí)際測量得到的 能譜仍然難W完全一致。因此，在獲得元素標(biāo)準(zhǔn)譜之后，本發(fā)明還會(huì)利用地層元素測井儀器 在模型井測量到的實(shí)測能譜和元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行比對(duì)，根據(jù)存在的差異改進(jìn)模型，直至差異 縮小到可W接受的程度。此時(shí)，蒙特卡洛數(shù)值模擬獲取方法制作的元素標(biāo)準(zhǔn)譜才可W被應(yīng) 用到儀器數(shù)據(jù)處理中。
[0057] 具體來說，承接上述例舉，本發(fā)明選用了幾口不同巖性（例如砂巖、石灰?guī)r或者白 云巖）和孔隙度的模型井，對(duì)比地層元素測井儀器在其中的儀器測量能譜與蒙特卡洛模擬 能譜。進(jìn)行能譜對(duì)比時(shí)，需要對(duì)能譜進(jìn)行歸一化、能量刻度、分辨率匹配等處理，是儀器實(shí) 測能譜和元素標(biāo)準(zhǔn)譜能夠在一致的條件下進(jìn)行對(duì)比，可w保證元素標(biāo)準(zhǔn)譜的正確性和可用 性，
[0058] 步驟103:得到地層元素的俘獲伽馬能譜和/或非彈性散射伽馬能譜。
[0059] 具體來說，是利用地層元素測井儀器得到地層元素的俘獲伽馬能譜和/或非彈性 散射伽馬能譜。
[0060] 步驟104 :基于所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜，通過最小二乘法對(duì)所述俘獲伽馬能譜和/或所述 非彈性散射伽馬能譜進(jìn)行解譜。
[0061] 在利用最小二乘法進(jìn)行解譜時(shí)，實(shí)際上可W利用逐道最小二乘法、分能段最小二 乘法或者其它改進(jìn)型最小二乘法（例如卡段最小二乘法）來進(jìn)行解譜。
[0062] 下面請(qǐng)參看圖5,本發(fā)明利用逐道最小二乘法、卡段最小二乘法來進(jìn)行解譜的實(shí)施 過程圖。
[0063] 在卡段最小二乘法的實(shí)施過程中，包含下面的步驟：
[0064] S1，設(shè)定輸入段區(qū)數(shù)和段區(qū)的左右邊界。 陽0化]S2,根據(jù)所述段區(qū)數(shù)和所述段區(qū)的左右邊界，分別計(jì)算各元素標(biāo)準(zhǔn)譜在各段區(qū)的 總計(jì)數(shù)值。
[0066] S3,計(jì)算得到譜儀卡段響應(yīng)矩陣。
[0067] 具體來說，譜儀卡段法響應(yīng)矩陣如式（2)所示：
[0068]
i = l，2，...n 似 W例其中Nk是所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜歸一化后第j種元素的第k道計(jì)數(shù)，a1嘴響應(yīng)矩陣的 (i，如元，即A的第i行第j列的元素。ki和kW分別表示第i個(gè)段區(qū)的左右邊界，i表示 區(qū)段，j表示元素，n為段區(qū)數(shù)。
[0070] S4,根據(jù)所述譜儀卡段響應(yīng)矩陣，計(jì)算待解譜在各所述段區(qū)總計(jì)算值。
[0071]
i=l，2，...n (3) 陽0巧其中n為段區(qū)數(shù)，ki和kW分別表示第i個(gè)段區(qū)的左右邊界，NkM是實(shí)測地層譜歸 一化后的第k道計(jì)數(shù)，n為卡段區(qū)數(shù)。
[0073]S5,根據(jù)所述各段區(qū)總計(jì)算值，計(jì)算得到對(duì)角權(quán)矩陣。
[0074] 具體來說，對(duì)角權(quán)矩陣如式（2)和式（3)所示：
[0077]
(5) 陽0巧] (4) 陽076] 其中， 陽07引式中，W為對(duì)角權(quán)矩陣，W。是W的（i，U元。
[0079] S6,根據(jù)所述對(duì)角權(quán)矩陣，計(jì)算得到初始產(chǎn)額。
[0080] 最小二乘法解譜得產(chǎn)額y,
[0081] 解譜的線性統(tǒng)計(jì)模型是
[0082]
i= 1、2、3......n(6)
[0083] 該式表示的含義是：地層測量譜的第i道的計(jì)數(shù)可W表示為，地層中所有元素在 第i道內(nèi)產(chǎn)生的丫射線（標(biāo)準(zhǔn)譜）的線性疊加。疊加的系數(shù)為該地層中元素的百分含量。
[0084] 其中ai.j是由元素的標(biāo)準(zhǔn)譜得到的nXm的響應(yīng)矩陣A的（i〇'）元，yj表示第j種 元素的百分含量，即產(chǎn)額，El表示誤差，m為元素總數(shù)，n為總道數(shù)或道區(qū)數(shù)。采用加權(quán)最 小二乘法求解時(shí)可W得到比較精確的解。 W財(cái)巧
巧)
[0086] 當(dāng)
時(shí)，R最小，由此可朗t導(dǎo)出正則方程
陽090]其中C=(Cl,C2,--cjT，y=(yi, 72, . . .y")。
[0091] S7,根據(jù)所述第一產(chǎn)額，計(jì)算得到殘差的均方數(shù)。
[0092] 具體來說，殘差的均方數(shù)如式（10)所示： 姉]
(1巧
[0094]其中，A2為殘差的均方數(shù)，yj為初始產(chǎn)額。
[0095]S8,將所述殘差的均方數(shù)與設(shè)定精度值進(jìn)行判斷。具體判定擬合效果時(shí)，指定一個(gè) 確定的精度e，若a2<e，則滿足要求，否則需要返回重新進(jìn)行譜校正和解譜。另外，會(huì) 根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)所述第一產(chǎn)額進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算得到最終產(chǎn)額。
[0096] 具體來說，當(dāng)判斷為否（即腳時(shí)，轉(zhuǎn)入S9,取部分元素標(biāo)準(zhǔn)譜和本底譜，并返回到 S2中繼續(xù)執(zhí)行。
[0097] 當(dāng)判斷為是（即Y)時(shí)，轉(zhuǎn)入S10,輸出最終產(chǎn)額。
[0098] W上便是卡段最小二乘法的解譜過程。而對(duì)于逐道最小二乘法來說，是從S3中 的步驟開始執(zhí)行的。并且在將所述殘差的均方數(shù)與設(shè)定精度值進(jìn)行判斷之后，若判斷為否 (即腳時(shí)，會(huì)轉(zhuǎn)入S9,取部分元素標(biāo)準(zhǔn)譜和本底譜，并返回到S3中繼續(xù)執(zhí)行。
[0099] 獲得最終產(chǎn)額之后，便會(huì)執(zhí)行下面的步驟。
[0100] 步驟105 :基于所述最終產(chǎn)額，計(jì)算得到所述地層元素。 陽101] 其中，計(jì)算得到測井的地層元素如式（1)所示： 陽102]
(1) 陽103] 其中，Wt,表示地層中第j種元素的重量百分含量；y,表示第j種元素的產(chǎn)額，即第j種元素中子俘獲伽馬譜對(duì)混合譜的貢獻(xiàn)分額；S，表示第j種元素的相對(duì)靈敏度因子，它與 具體元素、探測器有關(guān)，與中子源強(qiáng)度、中子輸運(yùn)、地層密度無關(guān)。F為歸一化因子。與單種 元素?zé)o關(guān)，只與儀器和儀器所處的地層有關(guān)的量，所W在地層變化的時(shí)候F也隨之變化。 [0104] 在本發(fā)明實(shí)施例中，具有W下一個(gè)或者多個(gè)技術(shù)效果：
[01化]本發(fā)明實(shí)施例，提供了一種地層元素測井元素標(biāo)準(zhǔn)譜制作與應(yīng)用方法，首先，采用 蒙特卡洛數(shù)值模擬方法制作元素標(biāo)準(zhǔn)譜，該過程由計(jì)算機(jī)模擬完成，周期短，可W節(jié)省大量 經(jīng)費(fèi)，而且，在虛擬地層模型中，可W根據(jù)需要任意設(shè)置各種參數(shù)，能夠保證測量條件達(dá)到 要求。當(dāng)儀器結(jié)構(gòu)或參數(shù)改變時(shí)，可W很快的模擬出新的標(biāo)準(zhǔn)譜。然后，利用儀器實(shí)測能譜 對(duì)所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，保證元素標(biāo)準(zhǔn)譜的正確性和可用性。在得到地層元素的 俘獲伽馬能譜和/或非彈性散射伽馬能譜之后，基于所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜，通過最小二乘法對(duì) 所述俘獲伽馬能譜和/或所述非彈性散射伽馬能譜進(jìn)行解譜，獲得地層元素含量，本發(fā)明 能夠快速準(zhǔn)確地獲取元素產(chǎn)額，保證元素含量計(jì)算的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率。
[0106] 最后所應(yīng)說明的是，W上【具體實(shí)施方式】僅用W說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制， 盡管參照實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可W對(duì)本發(fā)明 的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍，其均應(yīng)涵蓋 在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種地層元素測井元素標(biāo)準(zhǔn)譜制作與應(yīng)用方法，其特征在于，包括如下步驟： 通過蒙特卡洛數(shù)值模擬方法制作所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜； 利用儀器實(shí)測能譜對(duì)所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，以使所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜和所述儀 器實(shí)測能譜的差異滿足預(yù)設(shè)范圍； 得到地層元素的俘獲伽馬能譜和/或非彈性散射伽馬能譜； 基于所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜，通過最小二乘法對(duì)所述俘獲伽馬能譜和/或所述非彈性散射伽 馬能譜進(jìn)行解譜；所述解譜的方法包括如下步驟：計(jì)算得到譜儀卡段響應(yīng)矩陣；計(jì)算待解 譜在各所述段區(qū)總計(jì)數(shù)值；根據(jù)所述各段區(qū)總計(jì)數(shù)值，計(jì)算得到對(duì)角權(quán)矩陣；根據(jù)所述對(duì) 角權(quán)矩陣，計(jì)算得到初始產(chǎn)額；根據(jù)所述初始產(chǎn)額，計(jì)算得到殘差的均方數(shù)；將所述殘差的 均方數(shù)與設(shè)定精度值進(jìn)行判斷；根據(jù)判斷結(jié)果對(duì)所述初始產(chǎn)額進(jìn)行調(diào)整，計(jì)算得到最終產(chǎn) 額； 基于所述最終產(chǎn)額，計(jì)算得到所述地層元素。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用儀器實(shí)測能譜對(duì)所述元素標(biāo)準(zhǔn) 譜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，包括如下步驟： 首先對(duì)所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行歸一化和能量刻度處理，然后將所述儀器實(shí)測能譜與所述 元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行比對(duì)，使所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜和所述儀器實(shí)測能譜的差異滿足最小差異范圍。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在所述計(jì)算得到譜儀卡段響應(yīng)矩陣之前， 所述方法還包括： 設(shè)定輸入段區(qū)數(shù)和段區(qū)的左右邊界； 根據(jù)所述段區(qū)數(shù)和所述段區(qū)的左右邊界，分別計(jì)算各元素標(biāo)準(zhǔn)譜在各段區(qū)的總計(jì)數(shù) 值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的方法，其特征在于，所述譜儀卡段響應(yīng)矩陣如下所示：其中，Nly是所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜歸一化后第j種元素的的第k道計(jì)數(shù)，a u為響應(yīng)矩陣的 (i，j)元，即A的第i行第j列的元素。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對(duì)角權(quán)矩陣如式下所示：其中，式中，W為對(duì)角權(quán)陣，Wii是W的（i，i)元。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述殘差的均方數(shù)如下所示：其中，A2為殘差的均方數(shù)，y ]為初始產(chǎn)額。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述最終產(chǎn)額，計(jì)算得到所述地 層元素，如下所示：其中，Wt]表示地層中第j種元素的重量百分含量；y ,表示第j種元素的產(chǎn)額，即第j種 元素中子俘獲伽馬譜對(duì)混合譜的貢獻(xiàn)分額；S,表示第j種元素的相對(duì)靈敏度因子，F(xiàn)為歸一 化因子。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地層元素測井元素標(biāo)準(zhǔn)譜制作與應(yīng)用方法，首先，采用蒙特卡洛數(shù)值模擬方法制作元素標(biāo)準(zhǔn)譜。然后利用儀器實(shí)測能譜對(duì)所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,保證元素標(biāo)準(zhǔn)譜的正確性和可用性。在得到地層元素的俘獲伽馬能譜和/或非彈性散射伽馬能譜之后，基于所述元素標(biāo)準(zhǔn)譜，通過最小二乘法對(duì)所述俘獲伽馬能譜和/或所述非彈性散射伽馬能譜進(jìn)行解譜，獲得地層元素含量，本發(fā)明能夠快速準(zhǔn)確地獲取元素產(chǎn)額，保證元素含量計(jì)算的準(zhǔn)確性和計(jì)算效率。
【IPC分類】G01T1/36, G01V1/40
【公開號(hào)】CN105182422
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510556539
【發(fā)明人】岳愛忠, 何緒新, 王樹聲, 余衛(wèi)東, 何子忠, 林巖棟, 石麗云
【申請(qǐng)人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)測井有限公司
【公開日】2015年12月23日
【申請(qǐng)日】2015年9月2日