一种非弹性散射和俘获伽马能谱联合解析方法
【专利摘要】本发明提供了一种非弹性散射和俘获伽马能谱联合解析方法，该方法包括以下步骤：获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱，并从所述目标地层中选择参考元素；根据所述俘获伽马能谱获取所述参考元素的元素含量；并根据所述非弹性散射伽马能谱获取所述参考元素的相对产额和待求元素的相对产额；根据所述参考元素的元素含量、所述参考元素的相对产额以及所述待求元素的相对产额，并通过联合谱解析方法从所述非弹性散射伽马能谱中获取所述待求元素的元素含量。本发明实现了可从非弹性散射伽马能谱中获取那些俘获辐射反应截面比较低而不能从俘获伽马能谱中获取元素含量的元素的含量。
【专利说明】一种非弹性散射和俘获伽马能谱联合解析方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地球物理测井【技术领域】，尤其是涉及一种非弹性散射和俘获伽马能谱 联合解析方法。
【背景技术】
[0002] 地层元素测井是通过测量中子源向地层发射的中子与地层元素原子核反应产生 的伽马能谱，利用谱解析方法获取地层元素的相对产额，进而通过氧化物闭合模型将元素 相对产额转换为元素含量，可更加准确描述地层参数，为复杂储层及非常规油气储层测井 评价提供一种有效手段。
[0003] 利用俘获伽马能谱的地层元素测井技术（如斯伦贝谢公司的元素俘获测井仪 ECS、哈里伯顿公司的地球化学测井仪GEM)可以获取地层的Si、Ca、Fe、S、Ti、Gd等地层元 素含量。但是，对于评价地层有机碳含量的碳元素、区分石灰岩和白云岩的镁元素等地层关 键元素，由于这些元素的俘获辐射反应截面比较低，利用俘获伽马能谱的地层元素测井技 术不能准确获取这些元素的含量，因此需要对非弹性散射伽马能谱解析获取碳、镁等关键 元素含量。但由于非弹性散射伽马能谱解析得到的元素相对产额信息有限，并且非弹性散 射伽马能谱不满足氧化物闭合模型，因而目前的技术尚不能直接将非弹性散射伽马能谱解 析中获得的元素相对产额转换为元素含量。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于提供一种非弹性散射和俘获伽马能谱联合解析方法，以实现从 非弹性散射伽马能谱中获取那些俘获辐射反应截面比较低而不能从俘获伽马能谱中获取 元素含量的元素的含量。
[0005]为达到上述目的，本发明提供了一种非弹性散射和俘获伽马能谱联合解析方法， 包括以下步骤：
[0006] 获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱，并从所述目标地层中选择 参考元素；
[0007] 根据所述俘获伽马能谱获取所述参考元素的元素含量；并根据所述非弹性散射伽 马能谱获取所述参考元素的相对产额和待求元素的相对产额；
[0008] 根据所述参考元素的元素含量、所述参考元素的相对产额以及所述待求元素的相 对产额，并通过联合谱解析方法从所述非弹性散射伽马能谱中获取所述待求元素的元素含 量。
[0009] 优选的，所述根据所述参考元素的元素含量、所述参考元素的相对产额以及所述 待求元素的相对产额，并通过联合谱解析方法从所述非弹性散射伽马能谱中获取所述待求 元素的元素含量，具体包括：
[0010] 根据公式从所述非弹性散射伽马能谱解析中获取所述待求 ^IR ^IUK 元素的元素含量Wiuk ;
[0011] 其中，Wai为从所述俘获伽马能谱中获取的所述参考元素的元素含量，Sik为由所述 非弹性散射伽马能谱确定的所述参考元素的元素含量的探测灵敏度因子，Yik为从所述非弹 性散射伽马能谱中获取的所述参考元素的相对产额，Yiuk为从所述非弹性散射伽马能谱的 解谱中获取的待求元素的相对产额；Smi为由所述非弹性散射伽马能谱确定的所述待求元 素的元素含量的探测灵敏度因子。
[0012] 优选的，所述参考元素为所述非弹性散射伽马能谱和所述俘获伽马能谱中都能获 得相对产额且在所述目标地层中含量占主导的元素。
[0013] 优选的，所述根据所述俘获伽马能谱获取所述参考元素的元素含量，具体包括：
[0014] 对所述俘获伽马能谱进行解谱，获取所述参考元素的相对产额；
[0015] 将从所述俘获伽马能谱中获得的所述参考元素的相对产额转换为所述参考元素 的元素含量。
[0016] 优选的，所述根据所述非弹性散射伽马能谱获取所述参考元素的相对产额和待求 元素的相对产额，具体包括：
[0017] 对所述非弹性散射伽马能谱进行解谱，获取所述参考元素的相对产额以及所述待 求元素的相对产额。
[0018] 优选的，所述获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱，具体包括：
[0019] 通过地层元素测井仪器记录的测井资料获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和 俘获伽马能谱。
[0020] 与现有技术相比，本发明的方法，首先获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘 获伽马能谱，并从目标地层中选择参考元素；然后根据俘获伽马能谱获取所述参考元素的 元素含量；并根据非弹性散射伽马能谱获取参考元素的相对产额和待求元素的相对产额； 最后根据参考元素的元素含量、参考元素的相对产额以及待求元素的相对产额，并通过联 合谱解析方法从非弹性散射伽马能谱中获取所述待求元素的元素含量，从而实现了从非弹 性散射伽马能谱中获取那些俘获辐射反应截面比较低而不能从俘获伽马能谱中获取元素 含量的元素的含量。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不 构成对本发明的限定。在附图中：
[0022] 图1为本发明实施例的从非弹性散射伽马能谱中获取元素含量的方法流程图；
[0023] 图2为本发明实施例中页岩地层的岩石体积物理模型示意图；
[0024]图3为本发明实施例中蒙特卡罗模拟计算模型示意图；
[0025]图4为本发明实施例中非弹性散射标准伽马能谱；
[0026] 图5为本发明实施例中俘获标准伽马能谱。
【具体实施方式】
[0027] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本 发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作 为对本发明的限定。
[0028] 下面结合附图，对本发明的【具体实施方式】作进一步的详细说明。
[0029] 参考图1所示，本发明实施例的从非弹性散射伽马能谱中获取元素含量的方法包 括以下步骤：
[0030] 步骤S101、获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱，并从目标地层 中选择参考元素。其中，目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱可通过地层元素 测井仪器记录的测井资料获取。而参考元素一般选择非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱 中都能获得相对产额且在目标地层中含量占主导的元素。
[0031] 步骤S102、根据俘获伽马能谱获取参考元素的元素含量；并根据非弹性散射伽马 能谱获取参考元素的相对产额和待求元素的相对产额。
[0032] 其中，根据俘获伽马能谱获取参考元素的元素含量具体包括：
[0033] 对俘获伽马能谱进行解谱，获取参考元素的相对产额；
[0034] 将从俘获伽马能谱中获得的参考元素的相对产额转换为参考元素的元素含量。
[0035] 其中，根据非弹性散射伽马能谱获取参考元素的相对产额和待求元素的相对产 额，具体包括：
[0036] 对非弹性散射伽马能谱进行解谱，获取参考元素的相对产额以及待求元素的相对 产额。
[0037] 步骤S103、根据参考元素的元素含量、参考元素的相对产额以及待求元素的相对 产额，并通过联合谱解析方法从非弹性散射伽马能谱中获取待求元素的元素含量。具体 的：
[0038] 根据公式Μα= 从非弹性散射伽马能谱中获取待求元素的元素含量 Wiuk。其中，WaiS从俘获伽马能谱中获取的参考元素的元素含量，Sik为由非弹性散射伽马 能谱确定的参考元素的元素含量的探测灵敏度因子（由仪器刻度可得出的已知量），Yik为 从非弹性散射伽马能谱中获取的参考元素的相对产额，Ymi为从非弹性散射伽马能谱的解 谱中获取的待求元素的相对产额；Siuk为由非弹性散射伽马能谱确定的待求元素的元素含 量的探测灵敏度因子（由仪器刻度可得出的已知量）。
[0039] 为了便于更清楚的理解本申请，下面举例说明：
[0040] 假设本发明实施例中目标地层为页岩地层，其岩石体积物理模型如图2所示，该 岩石体积物理模型包括：孔隙201、干酪根202、绿泥石203、黄铁矿204、石英205、钾长石 206、钠长石207、方解石208、白z?石209、伊利石210。
[0041] 本发明实施例中，图2所示岩石体积物理模型的蒙特卡罗数值模拟计算模型如图 3所示，其模拟计算条件为：脉冲中子源311采用D-T脉冲中子发生器，脉冲中子发生器脉 冲宽度为40μs，屏蔽体312材料为钨，伽马探测器313采用溴化镧晶体，脉冲中子源311与 伽马探测器313之间的距离为35cm;井眼直径为20cm，井眼内的井眼流体32为淡水；测量 地层33为圆柱形，径向厚度为90cm、高度为150cm。
[0042] 根据图2所示的岩石体积物理模型，设定5种页岩地层模型，地层组分数据如表1 所示。利用图3所示的蒙特卡罗数值模拟计算模型，根据表1所示的5种地层模型组分含 量数据设定测量地层33,模拟记录0?40μs和50?100μs时间窗内的非弹性散射伽马 能谱和俘获伽马能谱。
[0043] 表1模拟测量地层组分数据表
[0044]
【权利要求】
1. 一种非弹性散射和俘获伽马能谱联合解析方法，其特征在于，包括以下步骤： 获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获伽马能谱，并从所述目标地层中选择参考 元素； 根据所述俘获伽马能谱获取所述参考元素的元素含量；并根据所述非弹性散射伽马能 谱获取所述参考元素的相对产额和待求元素的相对产额； 根据所述参考元素的元素含量、所述参考元素的相对产额以及所述待求元素的相对产 额，并通过联合谱解析方法从所述非弹性散射伽马能谱中获取所述待求元素的元素含量。
2. 根据权利要求1所述的方法，所述根据所述参考元素的元素含量、所述参考元素的 相对产额以及所述待求元素的相对产额，并通过联合谱解析方法从所述非弹性散射伽马能 谱中获取所述待求元素的元素含量，具体包括： 根据公式= ^ 从所述非弹性散射伽马能谱解析中获取所述待求元素 1 IR ^IUK 的元素含量Wiuk ; 其中，Wai为从所述俘获伽马能谱中获取的所述参考元素的元素含量，Sik为由所述非弹 性散射伽马能谱确定的所述参考元素的元素含量的探测灵敏度因子，Yik为从所述非弹性散 射伽马能谱中获取的所述参考元素的相对产额，Yiuk为从所述非弹性散射伽马能谱的解谱 中获取的待求元素的相对产额；Siuk为由所述非弹性散射伽马能谱确定的所述待求元素的 元素含量的探测灵敏度因子。
3. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述参考元素为所述非弹性散射伽马能 谱和所述俘获伽马能谱中都能获得相对产额且在所述目标地层中含量占主导的元素。
4. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述俘获伽马能谱获取所述参 考元素的元素含量，具体包括： 对所述俘获伽马能谱进行解谱，获取所述参考元素的相对产额； 将从所述俘获伽马能谱中获得的所述参考元素的相对产额转换为所述参考元素的元 素含量。
5. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述非弹性散射伽马能谱获取 所述参考元素的相对产额和待求元素的相对产额，具体包括： 对所述非弹性散射伽马能谱进行解谱，获取所述参考元素的相对产额以及所述待求元 素的相对产额。
6. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取目标地层的非弹性散射伽马能 谱和俘获伽马能谱，具体包括： 通过地层元素测井仪器记录的测井资料获取目标地层的非弹性散射伽马能谱和俘获 伽马能谱。
【文档编号】G01V5/12GK104316971SQ201410562681
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年10月21日 优先权日:2014年10月21日
【发明者】袁超, 周灿灿, 程相志, 宋连腾, 李潮流, 孔强夫 申请人:中国石油天然气股份有限公司