元素測井中元素俘獲標準譜的獲取方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種元素測井中元素俘獲標準譜的獲取方法，建立模型、校驗模型等步驟，其核心是按照碳氧比飽和度刻度井的條件建立仿真模型，然后使用建立好的仿真模型來計算得到元素俘獲標準譜。本發(fā)明的初始仿真模型是根據(jù)刻度井以及測井儀器的設計尺寸建立的，同時對測井儀器的某些結(jié)構(gòu)進行了合理優(yōu)化，減小了建模的難。保溫瓶的內(nèi)殼、外殼中間是真空，我們將保溫瓶的內(nèi)殼、外殼合并到一起，將儀器的真空部分合在一起。建立模型需要的MCNP輸入卡包括柵元卡、曲面卡、材料卡、計數(shù)卡四個部分。本發(fā)明無需建立大量的刻度井，只需在少量的刻度井內(nèi)進行常規(guī)的刻度實驗，成本很低。
【專利說明】元素測井中元素俘獲標準譜的獲取方法

【技術(shù)領域】
[0001] 本發(fā)明涉及元素測井中一種元素俘獲標準譜的獲取方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，元素測井中使用的元素俘獲標準譜大多是采用儀器在填充純凈物質(zhì)或者是 某種元素的氧化物的刻度井中測量得到。測量元素俘獲標準譜需要使用中子源將刻度井中 的待測量物質(zhì)活化，使其放出伽馬射線，使用儀器測量這些物質(zhì)的俘獲伽馬能譜作為元素 測井中使用的元素俘獲標準譜。元素測井使用的元素俘獲標準譜包括硅、鈣、硫、鐵、鈦、釓、 氫、氯等多種元素，用測量的方法獲取這些元素俘獲標準譜需要建立大量的刻度井，建設周 期長，建設成本昂貴，具有一定的危險性，不利于元素測井的推廣。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提出一種使用計算機仿真軟件來獲取元素測井中元素俘獲標準譜的方法， 其按照刻度井實際的條件（測井儀器、井眼條件、地層條件等）來建立仿真模型，使用蒙特 卡羅數(shù)值模擬軟件MCNP5來計算硅、鈣、硫、鐵、鈦、釓、氫、氯等多種元素的標準譜。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0005] 該元素測井中元素俘獲標準譜的獲取方法，包括以下步驟：
[0006] 1)建立模型：
[0007] 根據(jù)刻度井以及測井儀器的設計尺寸建立初始仿真模型，同時將整個模型中的空 氣部分置成真空；
[0008] 上述初始仿真模型的MCNP輸入卡包括柵元卡、曲面卡、材料卡、計數(shù)卡四個部分；
[0009] 上述柵元卡描述儀器的各個部件的結(jié)構(gòu)信息，包括晶體類型、探頭封裝、保溫瓶、 儀器外殼、各個部件之間的空隙、井液、套管、水泥環(huán)、地層；
[0010] 上述曲面卡描述圍成各個部件的面的位置以及尺寸信息；
[0011] 上述材料卡記錄儀器的各個部件的材料成分；
[0012] 上述計數(shù)卡記錄模擬計算中使用的放射源的類型、能量、強度以及最終的統(tǒng)計類 型；
[0013] 2)校驗模型：
[0014] 上述校驗模型包括校正和驗證的步驟；
[0015] 上述校正是指在刻度井中進行實驗來對初始模型進行校正，用于減小測井儀器的 實際尺寸與設計尺寸的差異；上述刻度井為水+砂巖刻度井；
[0016] 上述驗證是指對于校正好的模型還需要在多口刻度井中進行實驗，利用實驗數(shù)據(jù) 與仿真得到的數(shù)據(jù)進行對比，從而驗證校正過的模型是否正確；上述多口刻度井分別為油 +砂巖刻度井、水+灰?guī)r刻度井、純水刻度井；
[0017] 上述校正或驗證的具體步驟如下：
[0018] (1)測井儀器下放到刻度井里貼一側(cè)井壁，使用定點測量的方式以保證中子源處 于刻度井的中心位置；
[0019] (2)測井儀器通電檢查，儀器正常后開始測量；
[0020] (3)將測量得到的伽馬俘獲能譜與建立好的初始仿真模型計算得到的伽馬俘獲譜 能譜放在一起對比，對仿真模型進行校驗；
[0021] 若實測的伽馬俘獲能譜與仿真的俘獲能譜的鐵峰不一致，則模型中的鐵的厚度需 要調(diào)整；
[0022] 若實測伽馬俘獲能譜的氫峰與仿真的俘獲伽馬能譜的氫峰不一致，則模型中的孔 隙度需要調(diào)整；
[0023] 驗證的標準是：在感興趣的能量段內(nèi)，實測譜與計算譜的殘差絕對值的和△小于 設定值；
[0024] 3)計算仿真的元素俘獲標準譜：
[0025] 使用已經(jīng)校驗過的仿真模型，計算元素俘獲標準譜；
[0026] 4)計算仿真其它元素的俘獲標準譜
[0027] 對模型中的探測器、屏蔽體不做改動，地層材料使用元素俘獲標準譜中的某種元 素的單質(zhì)來替換，其他部分的材料用單質(zhì)氧來替換，模型的尺寸、密度不要改變，依此模型 來計算其它某種元素俘獲標準譜。
[0028] 上述設定值為0.1。
[0029] 本發(fā)明的優(yōu)點：
[0030] 1、成本低。本發(fā)明無需建立大量的刻度井，只需在少量的刻度井內(nèi)進行常規(guī)的刻 度實驗，成本很低。
[0031] 2、速度快。本發(fā)明可采用多臺計算機并行計算，大大縮減了標準譜的獲取周期。
[0032] 3、安全性高。本發(fā)明只需要進行少量的中子源實驗，對環(huán)境、實驗人員的傷害小。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0033] 圖1是本發(fā)明的流程圖；
[0034] 圖2是在砂巖刻度井中實測的俘獲伽馬能譜；
[0035] 圖3是校正之后仿真模型計算得到的俘獲伽馬能譜；
[0036] 圖4是兩者的對比圖，圖中的橫坐標是伽馬射線的能量單位是MeV，縱坐標是伽馬 射線計數(shù)率經(jīng)過歸一化之后的結(jié)果；其中，帶?的曲線為實測砂巖的能譜，帶▲的曲線為模 擬計算得到的砂巖能譜。

【具體實施方式】
[0037] 本發(fā)明的核心是按照碳氧比飽和度刻度井的條件建立仿真模型，然后使用建立好 的仿真模型來計算得到元素俘獲標準譜。
[0038] 1、建立模型。本發(fā)明的初始仿真模型是根據(jù)刻度井以及測井儀器的設計尺寸建立 的，同時對測井儀器的某些結(jié)構(gòu)進行了合理優(yōu)化，減小了建模的難。例如高能中子、光子在 空氣中運動軌跡、能量幾乎不發(fā)生改變，所以我們將整個模型中的空氣部分置成真空，這樣 能節(jié)約建模的時間同時減少MCNP運行的機時；保溫瓶的內(nèi)殼、外殼中間是真空，我們將保 溫瓶的內(nèi)殼、外殼合并到一起，將儀器的真空部分合在一起。建立模型需要的MCNP輸入卡 包括柵元卡、曲面卡、材料卡、計數(shù)卡四個部分。具體如下：
[0039] C柵元卡

【權(quán)利要求】
1. 一種元素測井中元素俘獲標準譜的獲取方法，其特征在于：包括以下步驟： 1) 建立模型： 根據(jù)刻度井以及測井儀器的設計尺寸建立初始仿真模型，同時將整個模型中的空氣部 分置成真空； 所述初始仿真模型的MCNP輸入卡包括柵元卡、曲面卡、材料卡、計數(shù)卡四個部分； 所述柵元卡描述儀器的各個部件的結(jié)構(gòu)信息，包括晶體類型、探頭封裝、保溫瓶、儀器 外殼、各個部件之間的空隙、井液、套管、水泥環(huán)、地層； 所述曲面卡描述圍成各個部件的面的位置以及尺寸信息； 所述材料卡記錄儀器的各個部件的材料成分； 所述計數(shù)卡記錄模擬計算中使用的放射源的類型、能量、強度以及最終的統(tǒng)計類型； 2) 校驗模型： 所述校驗模型包括校正和驗證的步驟； 所述校正是指在刻度井中進行實驗來對初始模型進行校正，用于減小測井儀器的實際 尺寸與設計尺寸的差異；所述刻度井為水+砂巖刻度井； 所述驗證是指對于校正好的模型還需要在多口刻度井中進行實驗，利用實驗數(shù)據(jù)與仿 真得到的數(shù)據(jù)進行對比，從而驗證校正過的模型是否正確；所述多口刻度井分別為油+砂 巖刻度井、水+灰?guī)r刻度井、純水刻度井； 所述校正或驗證的具體步驟如下： (1) 測井儀器下放到刻度井里貼一側(cè)井壁，使用定點測量的方式以保證中子源處于刻 度井的中心位置； (2) 測井儀器通電檢查，儀器正常后開始測量； (3) 將測量得到的伽馬俘獲能譜與建立好的初始仿真模型計算得到的伽馬俘獲譜能譜 放在一起對比，對仿真模型進行校驗； 若實測的伽馬俘獲能譜與仿真的俘獲能譜的鐵峰不一致，則模型中的鐵的厚度需要調(diào) 整； 若實測伽馬俘獲能譜的氫峰與仿真的俘獲伽馬能譜的氫峰不一致，則模型中的孔隙度 需要調(diào)整； 驗證的標準是：在感興趣的能量段內(nèi)，實測譜與計算譜的殘差絕對值的和△小于設定 值； 3) 計算仿真的元素俘獲標準譜： 使用已經(jīng)校驗過的仿真模型，計算元素俘獲標準譜； 4) 計算仿真其它元素的俘獲標準譜 對模型中的探測器、屏蔽體不做改動，地層材料使用元素俘獲標準譜中的某種元素的 單質(zhì)來替換，其他部分的材料用單質(zhì)氧來替換，模型的尺寸、密度不要改變，依此模型來計 算其它某種元素俘獲標準譜。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述元素測井中元素俘獲標準譜的獲取方法，其特征在于：所述設 定值為〇. 1。
【文檔編號】G06F17/50GK104329075SQ201410453115
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月5日
【發(fā)明者】石文夫, 張政彬, 譚紅建, 王志勇, 李國英, 張崇軍, 于之深, 嵇成高 申請人:西安奧華電子儀器有限責任公司, 中國石油集團渤海鉆探工程有限公司