标准能谱的生成方法、系统、可读存储介质及计算机设备与流程

1.本发明涉及核测井技术领域，特别涉及一种标准能谱的生成方法、系统、可读存储介质及计算机设备。


背景技术：

2.近年来，随着传统油气储层产量严重下滑，人们对页岩油气、致密油、火山岩油气等非常规、复杂油气藏的开发及测井评价受到越来越多地关注。然而，与正常的泥质砂岩储层相比，火山岩等非常规储层物源多样、矿物成分复杂，使得储层孔隙结构复杂、物性变化大、非均质性强，尤其是火山岩和泥质在许多性质上具有相似性，导致了区分的难度，因此火山岩这类复杂储层测井评价一直是一个难题。元素能谱测井可通过测量和分析地层中一些重要元素与中子发生作用时在某些特定阶段发出的伽马射线能谱来研究这些元素的含量，从而确定复杂储层的岩石组分，更加精确地计算储层的骨架密度和孔隙度。因此，元素能谱测井除了广泛应用于常规油气储层勘探，它在页岩气、煤层气、致密储层以及其它复杂岩性地区的储层评价工作中也已经成为不可缺少的重要测井方法。
3.元素能谱测井由于能识别岩性、确定孔隙度、渗透率、骨架密度、粘土体积等参数而越来越成为勘探致密气和页岩气等非常规储层的重要技术手段，因此，开展地层元素测井方法基础研究，开发具有自主知识产权的元素能谱测井仪(例如元素测井仪、碳氧比能谱测井仪)及测井解释方法，对我国非常规储层油气勘探和开采具有明显的经济意义。
4.元素测井解释关键步骤的基础是如何准确获得元素标准谱。获得元素标准谱的方法步骤一般是先做基准校验，然后固定经过基准校验的数值模拟模型的测井仪部分，将地层换成某单一元素，井眼和测井仪中探测器周围构件换成原密度的中子－伽马反应截面可忽略的核素，通过数值模拟计算获得该元素标准谱。然而这个常规方法有些弊端，它没有考虑在地层多种元素同时存在的情况下，探测器探测到某单一元素的标准谱与地层只存在这一种单一元素时探测器探测到的该元素的标准谱是不一样的。当地层同时存在多种元素时，中子在整个空间中的传输和分布与只存在单一元素时的中子传输和分布是有差异的。因此，常规的元素标准谱方法由于没有考虑这一点，导致其获取的元素标准谱不够准确。一旦元素标准谱不准确，那么后续的解谱以及元素干重的计算都将受到严重影响。


技术实现要素：

5.基于此，本发明的目的是提供一种标准能谱的生成方法、系统、可读存储介质及计算机设备，以至少解决上述技术中的不足。
6.本发明提出一种标准能谱的生成方法，应用于元素测井仪，所述标准能谱的生成方法包括：
7.获取所述元素测井仪的探测器的响应函数，并对所述探测器进行模拟实验测量，得到对应的模拟测量数据；
8.根据所述响应函数以及所述模拟测量数据构建对应的响应模型；
9.获取所述元素测井仪的标准能谱，并对所述元素测井仪进行实际测量，得到对应的实际测量数据；
10.根据所述实际测量数据、所述标准能谱以及所述响应模型构建对应的能谱数据模型，以使所述元素测井仪根据所述能谱数据模型生成标准能谱。
11.进一步的，所述获取所述元素测井仪的探测器的响应函数的步骤包括：
12.利用数值模拟分析出所述探测器对各种能量伽马射线的响应特征；
13.计算出所述探测器的尺寸、空间位置以及角度对探测效率的影响，以得到对应的响应规律；
14.通过所述响应特征以及所述响应规律生成对应的响应函数。
15.进一步的，对所述探测器进行模拟实验测量，得到对应的模拟测量数据的步骤包括：
16.对所述探测器进行多同位素源伽马射线的模拟实验，以使所述探测器对不同元素产生不同的能谱；
17.根据所述能谱分析出对应的模拟测量数据。
18.进一步的，所述根据所述响应函数以及所述模拟测量数据构建对应的响应模型的步骤包括：
19.利用所述模拟测量数据优化所述响应函数，得到优化后的响应函数；
20.通过所述优化后的响应函数构建对应的响应模型。
21.进一步的，对所述元素测井仪进行实际测量，得到对应的实际测量数据的步骤包括：
22.对所述元素测井仪进行元素刻度井实验，获取所述元素测井仪的材料数据以及所述元素刻度井实验的地层环境的地层数据；
23.根据所述材料数据以及所述地层数据生成对应的实际标准谱。
24.进一步的，根据所述实际测量数据、所述标准能谱以及所述响应模型构建对应的能谱数据模型的步骤包括：
25.结合所述实际标准谱和所述标准能谱，得到优化后的标准能谱；
26.将所述优化后的标准能谱输入至所述响应模型中，以使所述响应模型生成对应的能谱数据模型。
27.本发明还提出一种标准能谱的生成系统，应用于元素测井仪，所述标准能谱的生成系统包括：
28.模拟实验模块，用于获取所述元素测井仪的探测器的响应函数，并对所述探测器进行模拟实验测量，得到对应的模拟测量数据；
29.第一构建模块，用于根据所述响应函数以及所述模拟测量数据构建对应的响应模型；
30.实际实验模块，用于获取所述元素测井仪的标准能谱，并对所述元素测井仪进行实际测量，得到对应的实际测量数据；
31.第二构建模块，用于根据所述实际测量数据、所述标准能谱以及所述响应模型构建对应的能谱数据模型，以使所述元素测井仪根据所述能谱数据模型生成标准能谱。
32.进一步的，所述模拟实验模块包括：
33.第一分析单元，用于利用数值模拟分析出所述探测器对各种能量伽马射线的响应特征；
34.计算单元，用于计算出所述探测器的尺寸、空间位置以及角度对探测效率的影响，以得到对应的响应规律；
35.第一生成单元，用于通过所述响应特征以及所述响应规律生成对应的响应函数。
36.进一步的，所述模拟实验模块还包括：
37.模拟实验单元，用于对所述探测器进行多同位素源伽马射线的模拟实验，以使所述探测器对不同元素产生不同的能谱；
38.第二分析单元，用于根据所述能谱分析出对应的模拟测量数据。
39.进一步的，所述第一构建模块包括：
40.第一优化单元，用于利用所述模拟测量数据优化所述响应函数，得到优化后的响应函数；
41.第一构建单元，用于通过所述优化后的响应函数构建对应的响应模型。
42.进一步的，所述实际实验模块包括：
43.实际实验模块，用于对所述元素测井仪进行元素刻度井实验，获取所述元素测井仪的材料数据以及所述元素刻度井实验的地层环境的地层数据；
44.第二生成单元，用于根据所述材料数据以及所述地层数据生成对应的实际标准谱。
45.进一步的，所述第二构建模块包括：
46.第二优化单元，用于结合所述实际标准谱和所述标准能谱，得到优化后的标准能谱；
47.第二构建单元，用于将所述优化后的标准能谱输入至所述响应模型中，以使所述响应模型生成对应的能谱数据模型。
48.本发明还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的标准能谱的生成方法。
49.本发明还提出一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述的标准能谱的生成方法。
50.本发明当中的标准能谱的生成方法、系统、可读存储介质及计算机设备，通过获取元素测井仪的探测器的响应函数，并对探测器进行模拟实验，根据模拟实验结果和响应函数构建响应模型，利用模拟实验数据优化响应函数，使得响应模型更加精准；获取元素测井仪的标准能谱，并对元素测井仪进行实际实验，根据实际实验数据、标准能谱以及响应模型来构建能谱数据模型，进而使得元素测井仪能够完全重现测井环境的情况下自动生成准确的元素标准谱，为后续的解谱操作提供精确的数据基础；并且不需要做大量的刻度井实验即可获取准确的元素标准谱，有效地缩短元素能谱测井研究的周期和降低实验成本。
附图说明
51.图1为本发明第一实施例中的标准能谱的生成方法的流程图；
52.图2为图1中步骤s101的详细流程图；
53.图3为图1中步骤s102的详细流程图；
54.图4为图1中步骤s103的详细流程图；
55.图5为图1中步骤s104的详细流程图；
56.图6为本发明第一实施例中的探测器响应模拟与实验对比图；
57.图7为本发明第一实施例中元素测井仪的mc模拟图；
58.图8为本发明第一实施例中的地层空间中子分布图；
59.图9为本发明第一实施例中的元素测井仪通过能谱数据模型得到的标准能谱；
60.图10为本发明第一实施例中的元素干重图；
61.图11为本发明第二实施例中的标准能谱的生成系统的结构框图；
62.图12为本发明第三实施例中的计算机设备的结构框图。
63.主要元件符号说明：
64.存储器10第一构建模块12处理器20实际实验模块13计算机程序30第二构建模块14模拟实验模块11
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65.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
66.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。
67.需要说明的是，当元件被称为“固设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
68.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
69.实施例一
70.请参阅图1，所示为本发明第一实施例中的标准能谱的生成方法，应用于元素测井仪，所述标准能谱的生成方法具体包括步骤s101至s104：
71.s101，获取所述元素测井仪的探测器的响应函数，并对所述探测器进行模拟实验测量，得到对应的模拟测量数据；
72.其中，请参阅图2，步骤s101具体包括步骤s1011～s1014。
73.s1011，利用数值模拟分析出所述探测器对各种能量伽马射线的响应特征；
74.s1012，计算出所述探测器的尺寸、空间位置以及角度对探测效率的影响，以得到对应的响应规律；
75.s1013，通过所述响应特征以及所述响应规律生成对应的响应函数；
76.s1014，对所述探测器进行多同位素源伽马射线的模拟实验，以使所述探测器对不同元素产生不同的能谱，并根据所述能谱分析出对应的模拟测量数据。
77.在具体实施时，利用数值模拟研究元素测井仪中的bgo和labr3等探测器对各种能量伽马射线的响应特性，并研究该探测器的尺寸、空间位置和角度对探测效率的影响，基于实验的真实环境，按照实验元件的真实尺寸和材料属性，得到对应的响应规律，通过响应特征和响应规律生成所述探测器的响应函数，之后对该探测器开展多种同位素源伽马射线的模拟实验测量，得到对应的模拟实验数据。
78.其中，需要说明的是，响应特性是指对不同的探测器进行模拟实验测量，不同的探测器对不同元素产生的能谱的峰峰值和峰值不同，响应规律是指通过调整探测器的尺寸、空间位置和角度来进行模拟实验测量所得到的不同的能谱图，通过分析不同的能谱图所得到的规律。
79.s102，根据所述响应函数以及所述模拟测量数据构建对应的响应模型；
80.其中，请参阅图3，步骤s102具体包括步骤s1021～s1022。
81.s1021，利用所述模拟测量数据优化所述响应函数，得到优化后的响应函数；
82.s1022，通过所述优化后的响应函数构建对应的响应模型。
83.在具体实施时，根据模拟实验数据完善所述响应函数，并根据完善后的响应函数构建对应的响应模型，使得探测器的响应与模拟实验的响应一致。
84.s103，获取所述元素测井仪的标准能谱，并对所述元素测井仪进行实际测量，得到对应的实际测量数据；
85.其中，请参阅图4，步骤s103具体包括步骤s1031～s1032。
86.s1031，对所述元素测井仪进行元素刻度井实验，获取所述元素测井仪的材料数据以及所述元素刻度井实验的地层环境的地层数据；
87.s1032，根据所述材料数据以及所述地层数据生成对应的实际标准谱。
88.在具体实施时，获得该元素测井仪的标准能谱(在本技术中采用bgo晶体探测器)，并对该探测器进行元素刻度井实际测量，获得对应的实际测量数据。
89.s104，根据所述实际测量数据、所述标准能谱以及所述响应模型构建对应的能谱数据模型，以使所述元素测井仪根据所述能谱数据模型生成标准能谱。
90.其中，请参阅图5，步骤s104具体包括步骤s1041～s1042。
91.s1041，结合所述实际标准谱和所述标准能谱，得到优化后的标准能谱；
92.s1042，将所述优化后的标准能谱输入至所述响应模型中，以使所述响应模型生成对应的能谱数据模型。
93.在具体实施时，在范围内对仪器的结构参数进行调整，并结合具体的地层环境，设置不同元素含量、地层的孔隙度来获取地层常见元素的实际标准能谱，利用实际标准能谱来修正所述元素测井仪的标准能谱，进而将修正后的标准能谱与响应模型相结合，生成能谱数据模型。
94.将能谱数据模型最为该探测器的原始谱数据以及解谱的基础数据，通过能谱数据模型对元素测井仪获得的能谱进行解谱、氧化物闭合模型等步骤，得到地层各元素干重。
95.需要说明的是，在本技术中，在探测器的原始数据的上限中进行调整，并根据调整后所得到的结果寻找到对应的调整范围。对仪器的结构参数进行调整的目的在于，使得实
际标准能谱与标准能谱的明显能峰以及全谱的相关性达到最优。
96.请参阅图6，所示为本实施例中提供的bgo探测器响应特征图，通过对mc模拟结果的能谱展宽和mc程序的修正，使模拟谱与实测谱相匹配，图6中mcnp5为通过模拟实验测量的软件所得到的模拟谱的曲线图，experimetal为同一个探测器进行实际测量的实际能谱的曲线图，drf为模拟谱经过校正后的曲线，从图6中可以看出校正后的曲线与实验测量结果一致。
97.请参阅图7至图9，所示为本实施例所提供的元素测井仪mc模型和模拟中子在地层空间的分布图。其中，图7中序号表示为探测器内部的不同材料(例如：探测头、屏蔽罩等)，从图7可以看出，测井仪各个部件均参与mc模拟计算；从图8可以看出各个能量范围的中子在地层空间中的分布，矩形框选区域代表高能中子，圆形框选区域代表低能中子。图9是利用标准谱生成器得到的元素标准谱，从中可以看出各个元素能谱明显的特征峰。
98.请参阅图10，所示为本实施例所提供的元素干重图，是运用本实施例中标准能谱生成方法得到的元素标准谱作为基础数据，并进行解谱等操作获得的各元素干重结果。从图中可以看出运用这些标准谱数据通过解谱能够很好地输出元素比重，由此说明了得到的标准谱数据的准确性。
99.综上，本发明上述实施例当中的标准能谱的生成方法，通过获取元素测井仪的探测器的响应函数，并对探测器进行模拟实验，根据模拟实验结果和响应函数构建响应模型，利用模拟实验数据优化响应函数，使得响应模型更加精准；获取元素测井仪的标准能谱，并对元素测井仪进行实际实验，根据实际实验数据、标准能谱以及响应模型来构建能谱数据模型，进而使得元素测井仪能够完全重现测井环境的情况下自动生成准确的元素标准谱，为后续的解谱操作提供精确的数据基础；并且不需要做大量的刻度井实验即可获取准确的元素标准谱，有效地缩短元素能谱测井研究的周期和降低实验成本。
100.实施例二
101.本发明另一方面还提出一种标准能谱的生成系统，请查阅图11，所示为本发明第二实施例中的标准能谱的生成系统，应用于元素测井仪，所述标准能谱的生成系统包括：
102.模拟实验模块11，用于获取所述元素测井仪的探测器的响应函数，并对所述探测器进行模拟实验测量，得到对应的模拟测量数据；
103.进一步的，所述模拟实验模块11包括：
104.第一分析单元，用于利用数值模拟分析出所述探测器对各种能量伽马射线的响应特征；
105.计算单元，用于计算出所述探测器的尺寸、空间位置以及角度对探测效率的影响，以得到对应的响应规律；
106.第一生成单元，用于通过所述响应特征以及所述响应规律生成对应的响应函数；
107.模拟实验单元，用于对所述探测器进行多同位素源伽马射线的模拟实验，以使所述探测器对不同元素产生不同的能谱；
108.第二分析单元，用于根据所述能谱分析出对应的模拟测量数据。
109.第一构建模块12，用于根据所述响应函数以及所述模拟测量数据构建对应的响应模型；
110.进一步的，所述第一构建模块12包括：
111.第一优化单元，用于利用所述模拟测量数据优化所述响应函数，得到优化后的响应函数；
112.第一构建单元，用于通过所述优化后的响应函数构建对应的响应模型。
113.实际实验模块13，用于获取所述元素测井仪的标准能谱，并对所述元素测井仪进行实际测量，得到对应的实际测量数据；
114.进一步的，所述实际实验模块13包括：
115.实际实验模块，用于对所述元素测井仪进行元素刻度井实验，获取所述元素测井仪的材料数据以及所述元素刻度井实验的地层环境的地层数据；
116.第二生成单元，用于根据所述材料数据以及所述地层数据生成对应的实际标准谱。
117.第二构建模块14，用于根据所述实际测量数据、所述标准能谱以及所述响应模型构建对应的能谱数据模型，以使所述元素测井仪根据所述能谱数据模型生成标准能谱。
118.进一步的，所述第二构建模块14包括：
119.第二优化单元，用于结合所述实际标准谱和所述标准能谱，得到优化后的标准能谱；
120.第二构建单元，用于将所述优化后的标准能谱输入至所述响应模型中，以使所述响应模型生成对应的能谱数据模型。
121.上述各模块、单元被执行时所实现的功能或操作步骤与上述方法实施例大体相同，在此不再赘述。
122.本发明实施例所提供的标准能谱的生成系统，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，系统实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。
123.实施例三
124.本发明还提出一种计算机设备，请参阅图12，所示为本发明第三实施例中的计算机设备，包括存储器10、处理器20以及存储在所述存储器10上并可在所述处理器20上运行的计算机程序30，所述处理器20执行所述计算机程序30时实现上述的标准能谱的生成方法。
125.其中，存储器10至少包括一种类型的可读存储介质，所述可读存储介质包括闪存、硬盘、多媒体卡、卡型存储器(例如，sd或dx存储器等)、磁性存储器、磁盘、光盘等。存储器10在一些实施例中可以是计算机设备的内部存储单元，例如该计算机设备的硬盘。存储器10在另一些实施例中也可以是外部存储装置，例如插接式硬盘，智能存储卡(smart media card,smc)，安全数字(secure digital,sd)卡，闪存卡(flash card)等。进一步地，存储器10还可以既包括计算机设备的内部存储单元也包括外部存储装置。存储器10不仅可以用于存储安装于计算机设备的应用软件及各类数据，还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
126.其中，处理器20在一些实施例中可以是电子控制单元(electronic control unit，简称ecu，又称行车电脑)、中央处理器(central processing unit,cpu)、控制器、微控制器、微处理器或其他数据处理芯片，用于运行存储器10中存储的程序代码或处理数据，例如执行访问限制程序等。
127.需要指出的是，图12示出的结构并不构成对计算机设备的限定，在其它实施例当中，该计算机设备可以包括比图示更少或者更多的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
128.本发明实施例还提出一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述的标准能谱的生成方法。
129.本领域技术人员可以理解，在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
130.计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
131.应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或它们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
132.以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
133.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。