本發(fā)明涉及地質(zhì)勘探技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種地層鎂元素定性評價的方法及裝置。

背景技術(shù)：

碳酸鹽巖儲層白云巖化作用過程中，鎂元素替代方解石中的鈣元素，儲層發(fā)生一定程度收縮而產(chǎn)生微裂縫系統(tǒng)，使儲集空間大大增加，因此，在白云巖化地層勘探中，鎂元素是碳酸鹽巖儲層中區(qū)分石灰?guī)r與白云巖的關(guān)鍵元素。

地層元素測井是通過測量中子源向地層發(fā)射的中子與地層元素原子核反應產(chǎn)生的伽馬能譜，利用伽馬能譜解析方法可以精確獲取地層元素含量。通過對地層元素測井測量的非彈性散射伽馬能譜解析可以獲取地層的鎂元素含量，從而可以區(qū)分石灰?guī)r與白云巖。在地層巖性的測井定性評價中，現(xiàn)有技術(shù)能譜解析需要利用測井儀器在標準刻度罐內(nèi)測量的標準伽馬能譜對井下測量的伽馬能譜進行解譜，進而對解譜結(jié)果進行進一步的處理才能得到地層鎂元素含量，該技術(shù)雖然能夠得到地層鎂元素含量的絕對值，但是數(shù)據(jù)處理過程非常復雜，需要非常專業(yè)的研究地層元素測井的技術(shù)人員才能完成的。因此，如何快速定性的評價地層鎂元素含量仍是白云巖化地層勘探中亟需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本申請實施例提供了一種地層鎂元素定性評價的方法及裝置，以快速的定性評價地層鎂元素。

為達到上述目的，一方面，本申請實施例提供了一種地層鎂元素定性評價的方法，所述方法包括：

獲取目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)確定反映鎂元素的非彈性散射特征伽馬射線能量，并據(jù)此確定反映鎂元素的能量窗；

根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)；

根據(jù)所述伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)。

進一步地，所述反映鎂元素的非彈性散射特征伽馬射線能量為2.75Mev。

進一步地，所述反映鎂元素的能量窗為2.63～2.84MeV。

進一步地，根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)，包括：

對所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)進行預處理，獲得預處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)。

進一步地，對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，包括：

對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜的全能譜段進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)。

進一步地，在根據(jù)所述伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)之前，還包括：

調(diào)整所述伽馬能譜計數(shù)的數(shù)據(jù)權(quán)重，獲得調(diào)整后的伽馬能譜計數(shù)；

對應的，根據(jù)所述調(diào)整后的伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)。

另一方面，本申請實施例還提供了一種地層鎂元素定性評價的裝置，所述裝置還包括：

獲取單元，用于獲取目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

能量窗確定單元，用于根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)確定反映鎂元素的非彈性散射特征伽馬射線能量，并據(jù)此確定反映鎂元素的能量窗；

伽馬能譜計數(shù)獲取單元，用于根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)；

定性評價單元，用于根據(jù)所述伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)。

進一步地，所述反映鎂元素的非彈性散射特征伽馬射線能量為2.75Mev。

進一步地，所述反映鎂元素的能量窗為2.63～2.84MeV。

進一步地，所述伽馬能譜計數(shù)獲取單元包括：

預處理子單元，用于對所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)進行預處理，獲得預處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

歸一化處理子單元，用于對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

伽馬能譜計數(shù)子單元，用于根據(jù)所述歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)。

進一步地，對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，包括：

對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜的全能譜段進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)。

進一步地，所述裝置還包括：

數(shù)據(jù)權(quán)重調(diào)整單元，用于調(diào)整所述伽馬能譜計數(shù)的數(shù)據(jù)權(quán)重，獲得調(diào)整后的伽馬能譜計數(shù)；

對應的，所述定性評價單元用于根據(jù)所述調(diào)整后的伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)。

本申請實施例中，通過獲取目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，確定反映鎂元素的能量窗，然后獲取反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)，再通過反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計算實現(xiàn)了地層鎂元素快速定性評價，獲取了地層鎂元素相對含量變化數(shù)據(jù)。相對現(xiàn)有技術(shù)的能譜分析，本申請實施例的方法利用了對非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)的處理，然后利用能反映鎂元素能量窗內(nèi)的伽馬計數(shù)直接定性評價地層鎂元素含量，本申請實施例的方法簡單，運算量小，實現(xiàn)了對地層鎂元素的快速定性評價，滿足了碳酸鹽巖地層中區(qū)分石灰?guī)r和白云巖的需求。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本申請實施例的地層鎂元素定性評價的方法流程圖；

圖2是本申請一實施例的巖石物理體積模型1的示意圖；

圖3是本申請一實施例的蒙特卡羅模擬技術(shù)模型的示意圖；

圖4是本申請一實施例的非彈性散射伽馬能譜示意圖；

圖5是本申請一實施例的巖石物理體積模型2的示意圖；

圖6是本申請一實施例的反映鎂元素的能量窗內(nèi)伽馬射線計數(shù)率與地層鎂元素質(zhì)量百分比關(guān)系曲線圖；

圖7是本申請一實施例的實際測井資料處理的快速定性評價地層鎂元素的結(jié)果示意圖；

圖8是本申請實施例的地層鎂元素定性評價的裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

為了使本技術(shù)領(lǐng)域的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都應當屬于本申請保護的范圍。

下面結(jié)合附圖，對本申請實施例的具體實施方式作進一步的詳細說明。

參考圖1，本申請實施例提供了一種地層鎂元素定性評價的方法，所述方法包括：

S1、獲取目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)。

本申請實施例中，目標地層的非彈性散射伽馬能譜可通過利用脈沖中子源的地層元素測井儀器記錄的測井資料獲取。

S2、根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)確定反映鎂元素的非彈性散射特征伽馬射線能量，并據(jù)此確定反映鎂元素的能量窗；

本申請實施例中，鎂元素的非彈性特征伽馬射線能量為2.75MeV，反映鎂元素的能量窗為2.63～2.84MeV。

S3、根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)。

本申請實施例中，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)包括：

對所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)進行預處理，獲得預處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

根據(jù)所述歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)。

本申請實施例中，所述預處理包括對所示非彈性伽馬能譜數(shù)據(jù)進行扣除俘獲輻射反應影響、濾波和譜漂校正等處理。對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜的全能譜段進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)。本申請實施例中，歸一化處理是將整個能量段的能譜計數(shù)累加，再將每道計算除以能譜計算累加，從而使歸一化后的數(shù)據(jù)在0～1之間，整個能量段的能譜數(shù)據(jù)之和為1。歸一化處理是使處理后的鎂元素定性計算值能反映整個井段的變化。本申請實施例中，通過歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)中可以確定反映鎂元素的能量窗的伽馬計數(shù)。

S4、對所述預處理后的非彈性散射伽馬能譜的全能譜段進行歸一化處理，獲得歸一化處理后的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)。

本申請實施例中，通過反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)，從而可以實現(xiàn)對鎂元素的定性評價，通過定性評價可以獲取鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)，現(xiàn)有技術(shù)中，雖然通過能譜解析可以獲得地層鎂元素含量的絕對值，但首先對預處理后的伽馬能譜進行解譜過程比較復雜，需要進行復雜的數(shù)據(jù)處理過程；其次能譜解析過程中需要利用標準能譜數(shù)據(jù)，而標準能譜數(shù)據(jù)需要專業(yè)人員利用測井儀器在標準刻度罐內(nèi)測量獲得，獲取過程繁瑣；同時能譜解析獲得元素相對產(chǎn)額后，還需要將相對產(chǎn)額進行一系列數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后才能得到元素含量，因此，現(xiàn)有技術(shù)數(shù)據(jù)處理過程非常復雜，同時也需要專業(yè)技術(shù)人員解析。本申請實施例通過反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)，對目標地層的鎂元素進行定性評價，從而獲取的目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)可以反映石灰?guī)r和白云巖的變化，相對現(xiàn)有技術(shù)，本申請實施例通過對伽馬能譜進行預處理后，獲取反映鎂元素能窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)就能定性的評價地層鎂元素含量，不需要復雜的解譜過程，不需要解譜過程中的標準伽馬能譜，也不需要元素相對產(chǎn)額向元素含量轉(zhuǎn)換的復雜過程。本申請實施例的方法運算量小，簡單高效，可以實現(xiàn)對地層鎂元素的定性評價，從而可以滿足碳酸鹽巖地層中準確定性區(qū)分石灰?guī)r和白云巖的需求。

本申請實施例中，在步驟S5之前，還包括：

調(diào)整所述伽馬能譜計數(shù)的數(shù)據(jù)權(quán)重，獲得調(diào)整后的伽馬能譜計數(shù)；

對應的，根據(jù)所述調(diào)整后的伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)。

本申請實施例中，反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)數(shù)值是非常小的，因此數(shù)據(jù)波動性也特別小，通過調(diào)整數(shù)據(jù)變化權(quán)重，從而可以增加數(shù)據(jù)波動性，有利于后續(xù)的定性評價。在本申請一實施例中，調(diào)整所述伽馬能譜計數(shù)的數(shù)據(jù)權(quán)重可以將反映鎂元素能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)統(tǒng)一減去一定基數(shù)后再放大一定倍數(shù)，從而增加所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)伽馬能譜計數(shù)的波動性。

本申請實施例中，通過對獲取的目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)進行預處理和歸一化處理，獲取反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)，然后通過反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)實現(xiàn)了地層鎂元素的快速定性評價，獲取了地層鎂元素相對含量變化數(shù)據(jù)。相對現(xiàn)有技術(shù)的能譜分析，本申請實施例的方法利用了對非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)的處理，然后利用能反映鎂元素能量窗內(nèi)的伽馬計數(shù)直接定性評價地層鎂元素含量，本申請實施例的方法簡單，運算量小，實現(xiàn)了地層鎂元素的快速定性評價，滿足了碳酸鹽巖地層中區(qū)分石灰?guī)r和白云巖的需求。

為了清楚的說明本申請實施例的有益效果，下面舉例說明：

圖2為本申請實施例中研究快速定性評價地層鎂元素而設(shè)定的巖石物理體積模型1。如圖所示，巖石物理體積模型1包括5部分：方解石201、白云石202、石英203、高嶺石204和干酪根205。

圖3為本申請實施例中研究快速定性評價地層鎂元素而設(shè)定的蒙特卡羅模擬計算模型示意圖，模擬計算條件為：脈沖中子地層元素測井儀器31中的脈沖中子源311采用D-T脈沖中子發(fā)生器，脈沖中子發(fā)生器脈沖寬度為40μs，屏蔽體312材料為鎢，伽馬探測器313采用溴化瀾晶體，脈沖中子源311與伽馬探測器313之間的距離為35cm；井眼流體32為淡水，井眼直徑為20cm；測量地層33為圓柱形，徑向厚度和高度分別為90cm和150cm。

利用圖3所示的蒙特卡羅模擬計算模型，根據(jù)圖2所示的巖石體積物理模型設(shè)定測量地層33，其中：方解石201、白云石202、石英203、高嶺石204和干酪根205的體積百分比分別為30％、30％、10％、20％和10％，設(shè)定記錄伽馬能譜的時間窗為0～40μs，利用中子截斷方法模擬記錄非彈性散射伽馬能譜，如圖4所示。

快中子與鎂元素原子核發(fā)生非彈性散射反應主要有4個特征伽馬能峰，其能量為：1.36MeV、1.8MeV、2.75MeV和4.23MeV。從圖4可以看出，非彈性散射伽馬能譜上能量為1.36MeV和4.23MeV的鎂元素的兩個特征伽馬能峰不明顯，因此這兩個特征伽馬能峰不適合用于反映地層鎂元素含量；由于快中子與硅元素原子核發(fā)生非彈性散射反應會產(chǎn)生能量為1.8MeV的特征伽馬射線，且硅元素發(fā)生非彈性散射反應的截面要比鎂大的多，所以能量為1.78MeV的鎂元素的特征伽馬能峰受能量為1.80MeV的硅元素特征伽馬能峰的影響很大；在能量為2.75MeV的鎂元素的特征伽馬能峰附近，僅受能量為3.74MeV的鈣元素的特征伽馬能峰的第二逃逸峰的影響；相對來說，能量為2.75MeV的鎂元素的特征伽馬能峰在鎂元素的4個特征伽馬能峰中受其他伽馬能峰影響最小。因此可以得出，利用能量為2.75MeV的鎂元素的特征伽馬能峰反映鎂元素含量要優(yōu)于其他能量的特征伽馬能峰。因此，本申請實施例中確定利用能量為2.75MeV的鎂元素的非彈性散射特征伽馬能峰反映地層鎂元素含量。

根據(jù)圖4中能量為2.75MeV的鎂元素的非彈性散射特征伽馬能峰的范圍，選定本發(fā)明中用于反映地層鎂元素的能量窗為2.63-2.84MeV。

為驗證利用2.63-2.84MeV能量窗內(nèi)伽馬能譜計數(shù)反映地層鎂元素的可行性，設(shè)定如圖5所示的巖石物理體積模型2。如圖所示，巖石物理體積模型2包括兩部分：白云石501和孔隙502。

利用圖3所示的蒙特卡羅模擬計算模型，根據(jù)圖5所示的巖石體積物理模型設(shè)定測量地層33，孔隙502內(nèi)飽含油，設(shè)定孔隙502的體積百分比分別為0、5％、10％、15％、20％、25％、30％、35％和40％的9種不同地層模型，設(shè)定記錄伽馬能譜的時間窗為0～40μs，利用中子截斷方法模擬記錄9種不同地層條件下的非彈性散射伽馬能譜伽馬能譜，得到反映鎂元素的2.63-2.84MeV能量窗內(nèi)伽馬能譜計數(shù)與鎂元素含量的關(guān)系如圖6所示。

從圖6可以看出，反映地層鎂元素的2.63-2.84MeV能量窗內(nèi)伽馬能譜計數(shù)隨著鎂元素含量的增加不斷增大，并與鎂元素含量呈現(xiàn)良好的線性關(guān)系。因此，進一步驗證了利用2.63-2.84MeV能量窗內(nèi)伽馬能譜計數(shù)反映地層鎂元素的可行性。

圖7為本申請實施例的對四川X井的3840-3880米井段測量的地層元素測井資料處理得到的快速定性評價地層鎂元素的成果圖。從圖7種可以看出，本發(fā)明處理得到的地層鎂元素快速定性評價結(jié)果變化趨勢與地層元素測井中利用復雜能譜解析過程得到地層鎂元素含量變化趨勢基本一致，兩者相關(guān)性達0.95。

如圖8所示，本申請實施例還提供了一種地層鎂元素定性評價的裝置，所述裝置還包括：

數(shù)獲取單元21，用于獲取目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)；

能量窗確定單元22，用于根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)確定反映鎂元素的非彈性散射特征伽馬射線能量，并據(jù)此確定反映鎂元素的能量窗；

伽馬能譜計數(shù)獲取單元23，用于根據(jù)所述非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)，獲取所述反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)；

定性評價單元24，用于根據(jù)所述伽馬能譜計數(shù)對所述目標地層的鎂元素進行定性評價，獲取所述目標地層中鎂元素的相對含量變化數(shù)據(jù)。

本實施例的裝置的各組成部分分別用于實現(xiàn)前述實施例的方法的各步驟，由于在方法實施例中，已經(jīng)對各步驟進行了詳細說明，在此不再贅述。

本申請實施例中，通過對獲取的目標地層的非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)進行預處理和歸一化處理，獲取反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)，然后通過反映鎂元素的能量窗內(nèi)的伽馬能譜計數(shù)實現(xiàn)了地層鎂元素的快速定性評價，獲取了地層鎂元素相對含量變化數(shù)據(jù)。相對現(xiàn)有技術(shù)的能譜分析，本申請實施例的方法利用了對非彈性散射伽馬能譜數(shù)據(jù)的處理，然后利用能反映鎂元素能量窗內(nèi)的伽馬計數(shù)直接定性評價地層鎂元素含量，本申請實施例的方法簡單，運算量小，實現(xiàn)了地層鎂元素的快速定性評價，滿足了碳酸鹽巖地層中區(qū)分石灰?guī)r和白云巖的需求。

在一個或多個示例性的設(shè)計中，本申請實施例所描述的上述功能可以在硬件、軟件、固件或這三者的任意組合來實現(xiàn)。如果在軟件中實現(xiàn)，這些功能可以存儲與電腦可讀的媒介上，或以一個或多個指令或代碼形式傳輸于電腦可讀的媒介上。電腦可讀媒介包括電腦存儲媒介和便于使得讓電腦程序從一個地方轉(zhuǎn)移到其它地方的通信媒介。存儲媒介可以是任何通用或特殊電腦可以接入訪問的可用媒體。例如，這樣的電腦可讀媒體可以包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盤存儲、磁盤存儲或其它磁性存儲裝置，或其它任何可以用于承載或存儲以指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和其它可被通用或特殊電腦、或通用或特殊處理器讀取形式的程序代碼的媒介。

以上所述的具體實施例，對本申請的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本申請實施例的具體實施例而已，并不用于限定本申請的保護范圍，凡在本申請的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。