一种地层镁元素定性评价的方法及装置与流程

本发明涉及地质勘探技术领域，尤其涉及一种地层镁元素定性评价的方法及装置。

背景技术：

碳酸盐岩储层白云岩化作用过程中，镁元素替代方解石中的钙元素，储层发生一定程度收缩而产生微裂缝系统，使储集空间大大增加，因此，在白云岩化地层勘探中，镁元素是碳酸盐岩储层中区分石灰岩与白云岩的关键元素。

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，利用伽马能谱解析方法可以精确获取地层元素含量。通过对地层元素测井测量的非弹性散射伽马能谱解析可以获取地层的镁元素含量，从而可以区分石灰岩与白云岩。在地层岩性的测井定性评价中，现有技术能谱解析需要利用测井仪器在标准刻度罐内测量的标准伽马能谱对井下测量的伽马能谱进行解谱，进而对解谱结果进行进一步的处理才能得到地层镁元素含量，该技术虽然能够得到地层镁元素含量的绝对值，但是数据处理过程非常复杂，需要非常专业的研究地层元素测井的技术人员才能完成的。因此，如何快速定性的评价地层镁元素含量仍是白云岩化地层勘探中亟需解决的问题。

技术实现要素：

本申请实施例提供了一种地层镁元素定性评价的方法及装置，以快速的定性评价地层镁元素。

为达到上述目的，一方面，本申请实施例提供了一种地层镁元素定性评价的方法，所述方法包括：

获取目标地层的非弹性散射伽马能谱数据；

根据所述非弹性散射伽马能谱数据确定反映镁元素的非弹性散射特征伽马射线能量，并据此确定反映镁元素的能量窗；

根据所述非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数；

根据所述伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据。

进一步地，所述反映镁元素的非弹性散射特征伽马射线能量为2.75Mev。

进一步地，所述反映镁元素的能量窗为2.63～2.84MeV。

进一步地，根据所述非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数，包括：

对所述非弹性散射伽马能谱数据进行预处理，获得预处理后的非弹性散射伽马能谱数据；

对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据；

根据所述归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数。

进一步地，对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据，包括：

对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱的全能谱段进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据。

进一步地，在根据所述伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据之前，还包括：

调整所述伽马能谱计数的数据权重，获得调整后的伽马能谱计数；

对应的，根据所述调整后的伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据。

另一方面，本申请实施例还提供了一种地层镁元素定性评价的装置，所述装置还包括：

获取单元，用于获取目标地层的非弹性散射伽马能谱数据；

能量窗确定单元，用于根据所述非弹性散射伽马能谱数据确定反映镁元素的非弹性散射特征伽马射线能量，并据此确定反映镁元素的能量窗；

伽马能谱计数获取单元，用于根据所述非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数；

定性评价单元，用于根据所述伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据。

进一步地，所述反映镁元素的非弹性散射特征伽马射线能量为2.75Mev。

进一步地，所述反映镁元素的能量窗为2.63～2.84MeV。

进一步地，所述伽马能谱计数获取单元包括：

预处理子单元，用于对所述非弹性散射伽马能谱数据进行预处理，获得预处理后的非弹性散射伽马能谱数据；

归一化处理子单元，用于对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据；

伽马能谱计数子单元，用于根据所述归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数。

进一步地，对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据，包括：

对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱的全能谱段进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据。

进一步地，所述装置还包括：

数据权重调整单元，用于调整所述伽马能谱计数的数据权重，获得调整后的伽马能谱计数；

对应的，所述定性评价单元用于根据所述调整后的伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据。

本申请实施例中，通过获取目标地层的非弹性散射伽马能谱数据，确定反映镁元素的能量窗，然后获取反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数，再通过反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计算实现了地层镁元素快速定性评价，获取了地层镁元素相对含量变化数据。相对现有技术的能谱分析，本申请实施例的方法利用了对非弹性散射伽马能谱数据的处理，然后利用能反映镁元素能量窗内的伽马计数直接定性评价地层镁元素含量，本申请实施例的方法简单，运算量小，实现了对地层镁元素的快速定性评价，满足了碳酸盐岩地层中区分石灰岩和白云岩的需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例的地层镁元素定性评价的方法流程图；

图2是本申请一实施例的岩石物理体积模型1的示意图；

图3是本申请一实施例的蒙特卡罗模拟技术模型的示意图；

图4是本申请一实施例的非弹性散射伽马能谱示意图；

图5是本申请一实施例的岩石物理体积模型2的示意图；

图6是本申请一实施例的反映镁元素的能量窗内伽马射线计数率与地层镁元素质量百分比关系曲线图；

图7是本申请一实施例的实际测井资料处理的快速定性评价地层镁元素的结果示意图；

图8是本申请实施例的地层镁元素定性评价的装置结构图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。

下面结合附图，对本申请实施例的具体实施方式作进一步的详细说明。

参考图1，本申请实施例提供了一种地层镁元素定性评价的方法，所述方法包括：

S1、获取目标地层的非弹性散射伽马能谱数据。

本申请实施例中，目标地层的非弹性散射伽马能谱可通过利用脉冲中子源的地层元素测井仪器记录的测井资料获取。

S2、根据所述非弹性散射伽马能谱数据确定反映镁元素的非弹性散射特征伽马射线能量，并据此确定反映镁元素的能量窗；

本申请实施例中，镁元素的非弹性特征伽马射线能量为2.75MeV，反映镁元素的能量窗为2.63～2.84MeV。

S3、根据所述非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数。

本申请实施例中，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数包括：

对所述非弹性散射伽马能谱数据进行预处理，获得预处理后的非弹性散射伽马能谱数据；

对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据；

根据所述归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数。

本申请实施例中，所述预处理包括对所示非弹性伽马能谱数据进行扣除俘获辐射反应影响、滤波和谱漂校正等处理。对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱的全能谱段进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据。本申请实施例中，归一化处理是将整个能量段的能谱计数累加，再将每道计算除以能谱计算累加，从而使归一化后的数据在0～1之间，整个能量段的能谱数据之和为1。归一化处理是使处理后的镁元素定性计算值能反映整个井段的变化。本申请实施例中，通过归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据中可以确定反映镁元素的能量窗的伽马计数。

S4、对所述预处理后的非弹性散射伽马能谱的全能谱段进行归一化处理，获得归一化处理后的非弹性散射伽马能谱数据。

本申请实施例中，通过反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数，从而可以实现对镁元素的定性评价，通过定性评价可以获取镁元素的相对含量变化数据，现有技术中，虽然通过能谱解析可以获得地层镁元素含量的绝对值，但首先对预处理后的伽马能谱进行解谱过程比较复杂，需要进行复杂的数据处理过程；其次能谱解析过程中需要利用标准能谱数据，而标准能谱数据需要专业人员利用测井仪器在标准刻度罐内测量获得，获取过程繁琐；同时能谱解析获得元素相对产额后，还需要将相对产额进行一系列数据转换后才能得到元素含量，因此，现有技术数据处理过程非常复杂，同时也需要专业技术人员解析。本申请实施例通过反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数，对目标地层的镁元素进行定性评价，从而获取的目标地层中镁元素的相对含量变化数据可以反映石灰岩和白云岩的变化，相对现有技术，本申请实施例通过对伽马能谱进行预处理后，获取反映镁元素能窗内的伽马能谱计数就能定性的评价地层镁元素含量，不需要复杂的解谱过程，不需要解谱过程中的标准伽马能谱，也不需要元素相对产额向元素含量转换的复杂过程。本申请实施例的方法运算量小，简单高效，可以实现对地层镁元素的定性评价，从而可以满足碳酸盐岩地层中准确定性区分石灰岩和白云岩的需求。

本申请实施例中，在步骤S5之前，还包括：

调整所述伽马能谱计数的数据权重，获得调整后的伽马能谱计数；

对应的，根据所述调整后的伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据。

本申请实施例中，反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数数值是非常小的，因此数据波动性也特别小，通过调整数据变化权重，从而可以增加数据波动性，有利于后续的定性评价。在本申请一实施例中，调整所述伽马能谱计数的数据权重可以将反映镁元素能量窗内的伽马能谱计数统一减去一定基数后再放大一定倍数，从而增加所述反映镁元素的能量窗内伽马能谱计数的波动性。

本申请实施例中，通过对获取的目标地层的非弹性散射伽马能谱数据进行预处理和归一化处理，获取反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数，然后通过反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数实现了地层镁元素的快速定性评价，获取了地层镁元素相对含量变化数据。相对现有技术的能谱分析，本申请实施例的方法利用了对非弹性散射伽马能谱数据的处理，然后利用能反映镁元素能量窗内的伽马计数直接定性评价地层镁元素含量，本申请实施例的方法简单，运算量小，实现了地层镁元素的快速定性评价，满足了碳酸盐岩地层中区分石灰岩和白云岩的需求。

为了清楚的说明本申请实施例的有益效果，下面举例说明：

图2为本申请实施例中研究快速定性评价地层镁元素而设定的岩石物理体积模型1。如图所示，岩石物理体积模型1包括5部分：方解石201、白云石202、石英203、高岭石204和干酪根205。

图3为本申请实施例中研究快速定性评价地层镁元素而设定的蒙特卡罗模拟计算模型示意图，模拟计算条件为：脉冲中子地层元素测井仪器31中的脉冲中子源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采用溴化澜晶体，脉冲中子源311与伽马探测器313之间的距离为35cm；井眼流体32为淡水，井眼直径为20cm；测量地层33为圆柱形，径向厚度和高度分别为90cm和150cm。

利用图3所示的蒙特卡罗模拟计算模型，根据图2所示的岩石体积物理模型设定测量地层33，其中：方解石201、白云石202、石英203、高岭石204和干酪根205的体积百分比分别为30％、30％、10％、20％和10％，设定记录伽马能谱的时间窗为0～40μs，利用中子截断方法模拟记录非弹性散射伽马能谱，如图4所示。

快中子与镁元素原子核发生非弹性散射反应主要有4个特征伽马能峰，其能量为：1.36MeV、1.8MeV、2.75MeV和4.23MeV。从图4可以看出，非弹性散射伽马能谱上能量为1.36MeV和4.23MeV的镁元素的两个特征伽马能峰不明显，因此这两个特征伽马能峰不适合用于反映地层镁元素含量；由于快中子与硅元素原子核发生非弹性散射反应会产生能量为1.8MeV的特征伽马射线，且硅元素发生非弹性散射反应的截面要比镁大的多，所以能量为1.78MeV的镁元素的特征伽马能峰受能量为1.80MeV的硅元素特征伽马能峰的影响很大；在能量为2.75MeV的镁元素的特征伽马能峰附近，仅受能量为3.74MeV的钙元素的特征伽马能峰的第二逃逸峰的影响；相对来说，能量为2.75MeV的镁元素的特征伽马能峰在镁元素的4个特征伽马能峰中受其他伽马能峰影响最小。因此可以得出，利用能量为2.75MeV的镁元素的特征伽马能峰反映镁元素含量要优于其他能量的特征伽马能峰。因此，本申请实施例中确定利用能量为2.75MeV的镁元素的非弹性散射特征伽马能峰反映地层镁元素含量。

根据图4中能量为2.75MeV的镁元素的非弹性散射特征伽马能峰的范围，选定本发明中用于反映地层镁元素的能量窗为2.63-2.84MeV。

为验证利用2.63-2.84MeV能量窗内伽马能谱计数反映地层镁元素的可行性，设定如图5所示的岩石物理体积模型2。如图所示，岩石物理体积模型2包括两部分：白云石501和孔隙502。

利用图3所示的蒙特卡罗模拟计算模型，根据图5所示的岩石体积物理模型设定测量地层33，孔隙502内饱含油，设定孔隙502的体积百分比分别为0、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％和40％的9种不同地层模型，设定记录伽马能谱的时间窗为0～40μs，利用中子截断方法模拟记录9种不同地层条件下的非弹性散射伽马能谱伽马能谱，得到反映镁元素的2.63-2.84MeV能量窗内伽马能谱计数与镁元素含量的关系如图6所示。

从图6可以看出，反映地层镁元素的2.63-2.84MeV能量窗内伽马能谱计数随着镁元素含量的增加不断增大，并与镁元素含量呈现良好的线性关系。因此，进一步验证了利用2.63-2.84MeV能量窗内伽马能谱计数反映地层镁元素的可行性。

图7为本申请实施例的对四川X井的3840-3880米井段测量的地层元素测井资料处理得到的快速定性评价地层镁元素的成果图。从图7种可以看出，本发明处理得到的地层镁元素快速定性评价结果变化趋势与地层元素测井中利用复杂能谱解析过程得到地层镁元素含量变化趋势基本一致，两者相关性达0.95。

如图8所示，本申请实施例还提供了一种地层镁元素定性评价的装置，所述装置还包括：

数获取单元21，用于获取目标地层的非弹性散射伽马能谱数据；

能量窗确定单元22，用于根据所述非弹性散射伽马能谱数据确定反映镁元素的非弹性散射特征伽马射线能量，并据此确定反映镁元素的能量窗；

伽马能谱计数获取单元23，用于根据所述非弹性散射伽马能谱数据，获取所述反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数；

定性评价单元24，用于根据所述伽马能谱计数对所述目标地层的镁元素进行定性评价，获取所述目标地层中镁元素的相对含量变化数据。

本实施例的装置的各组成部分分别用于实现前述实施例的方法的各步骤，由于在方法实施例中，已经对各步骤进行了详细说明，在此不再赘述。

本申请实施例中，通过对获取的目标地层的非弹性散射伽马能谱数据进行预处理和归一化处理，获取反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数，然后通过反映镁元素的能量窗内的伽马能谱计数实现了地层镁元素的快速定性评价，获取了地层镁元素相对含量变化数据。相对现有技术的能谱分析，本申请实施例的方法利用了对非弹性散射伽马能谱数据的处理，然后利用能反映镁元素能量窗内的伽马计数直接定性评价地层镁元素含量，本申请实施例的方法简单，运算量小，实现了地层镁元素的快速定性评价，满足了碳酸盐岩地层中区分石灰岩和白云岩的需求。

在一个或多个示例性的设计中，本申请实施例所描述的上述功能可以在硬件、软件、固件或这三者的任意组合来实现。如果在软件中实现，这些功能可以存储与电脑可读的媒介上，或以一个或多个指令或代码形式传输于电脑可读的媒介上。电脑可读媒介包括电脑存储媒介和便于使得让电脑程序从一个地方转移到其它地方的通信媒介。存储媒介可以是任何通用或特殊电脑可以接入访问的可用媒体。例如，这样的电脑可读媒体可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储、磁盘存储或其它磁性存储装置，或其它任何可以用于承载或存储以指令或数据结构和其它可被通用或特殊电脑、或通用或特殊处理器读取形式的程序代码的媒介。

以上所述的具体实施例，对本申请的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本申请实施例的具体实施例而已，并不用于限定本申请的保护范围，凡在本申请的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。