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1、(10)申请公布号 CN 104329075 A (43)申请公布日 2015.02.04 C N 1 0 4 3 2 9 0 7 5 A (21)申请号 201410453115.6 (22)申请日 2014.09.05 E21B 47/00(2012.01) E21B 49/00(2006.01) G06F 17/50(2006.01) (71)申请人西安奥华电子仪器有限责任公司 地址 710061 陕西省西安市翠华路254号佳 林大厦207室 申请人中国石油集团渤海钻探工程有限公 司 (72)发明人石文夫 张政彬 谭红建 王志勇 李国英 张崇军 于之深 嵇成高 (74)专利代理机构西安智。
2、邦专利商标代理有限 公司 61211 代理人王少文 (54) 发明名称 元素测井中元素俘获标准谱的获取方法 (57) 摘要 本发明提供一种元素测井中元素俘获标准谱 的获取方法，建立模型、校验模型等步骤，其核心 是按照碳氧比饱和度刻度井的条件建立仿真模 型，然后使用建立好的仿真模型来计算得到元素 俘获标准谱。本发明的初始仿真模型是根据刻度 井以及测井仪器的设计尺寸建立的，同时对测井 仪器的某些结构进行了合理优化，减小了建模的 难。保温瓶的内壳、外壳中间是真空，我们将保温 瓶的内壳、外壳合并到一起，将仪器的真空部分合 在一起。建立模型需要的MCNP输入卡包括栅元 卡、曲面卡、材料卡、计数卡四个部分。
3、。本发明无需 建立大量的刻度井，只需在少量的刻度井内进行 常规的刻度实验，成本很低。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书6页 附图3页 (10)申请公布号 CN 104329075 A CN 104329075 A 1/1页 2 1.一种元素测井中元素俘获标准谱的获取方法，其特征在于：包括以下步骤： 1)建立模型： 根据刻度井以及测井仪器的设计尺寸建立初始仿真模型，同时将整个模型中的空气部 分置成真空； 所述初始仿真模型的MCNP输入卡包括栅元卡、曲面卡、材料卡、计数卡四个部分； 所述。
4、栅元卡描述仪器的各个部件的结构信息，包括晶体类型、探头封装、保温瓶、仪器 外壳、各个部件之间的空隙、井液、套管、水泥环、地层； 所述曲面卡描述围成各个部件的面的位置以及尺寸信息； 所述材料卡记录仪器的各个部件的材料成分； 所述计数卡记录模拟计算中使用的放射源的类型、能量、强度以及最终的统计类型； 2)校验模型： 所述校验模型包括校正和验证的步骤； 所述校正是指在刻度井中进行实验来对初始模型进行校正，用于减小测井仪器的实际 尺寸与设计尺寸的差异；所述刻度井为水+砂岩刻度井； 所述验证是指对于校正好的模型还需要在多口刻度井中进行实验，利用实验数据与仿 真得到的数据进行对比，从而验证校正过的模型是否。
5、正确；所述多口刻度井分别为油+砂 岩刻度井、水+灰岩刻度井、纯水刻度井； 所述校正或验证的具体步骤如下： (1)测井仪器下放到刻度井里贴一侧井壁，使用定点测量的方式以保证中子源处于刻 度井的中心位置； (2)测井仪器通电检查，仪器正常后开始测量； (3)将测量得到的伽马俘获能谱与建立好的初始仿真模型计算得到的伽马俘获谱能谱 放在一起对比，对仿真模型进行校验； 若实测的伽马俘获能谱与仿真的俘获能谱的铁峰不一致，则模型中的铁的厚度需要调 整； 若实测伽马俘获能谱的氢峰与仿真的俘获伽马能谱的氢峰不一致，则模型中的孔隙度 需要调整； 验证的标准是：在感兴趣的能量段内，实测谱与计算谱的残差绝对值的和小于。
6、设定 值； 3)计算仿真的元素俘获标准谱： 使用已经校验过的仿真模型，计算元素俘获标准谱； 4)计算仿真其它元素的俘获标准谱 对模型中的探测器、屏蔽体不做改动，地层材料使用元素俘获标准谱中的某种元素的 单质来替换，其他部分的材料用单质氧来替换，模型的尺寸、密度不要改变，依此模型来计 算其它某种元素俘获标准谱。 2.根据权利要求1所述元素测井中元素俘获标准谱的获取方法，其特征在于：所述设 定值为0.1。 权 利 要 求 书CN 104329075 A 1/6页 3 元素测井中元素俘获标准谱的获取方法 技术领域 0001 本发明涉及元素测井中一种元素俘获标准谱的获取方法。 背景技术 0002 目前。
7、，元素测井中使用的元素俘获标准谱大多是采用仪器在填充纯净物质或者是 某种元素的氧化物的刻度井中测量得到。测量元素俘获标准谱需要使用中子源将刻度井中 的待测量物质活化，使其放出伽马射线，使用仪器测量这些物质的俘获伽马能谱作为元素 测井中使用的元素俘获标准谱。元素测井使用的元素俘获标准谱包括硅、钙、硫、铁、钛、钆、 氢、氯等多种元素，用测量的方法获取这些元素俘获标准谱需要建立大量的刻度井，建设周 期长，建设成本昂贵，具有一定的危险性，不利于元素测井的推广。 发明内容 0003 本发明提出一种使用计算机仿真软件来获取元素测井中元素俘获标准谱的方法， 其按照刻度井实际的条件(测井仪器、井眼条件、地层条。
8、件等)来建立仿真模型，使用蒙特 卡罗数值模拟软件MCNP5来计算硅、钙、硫、铁、钛、钆、氢、氯等多种元素的标准谱。 0004 本发明的技术方案： 0005 该元素测井中元素俘获标准谱的获取方法，包括以下步骤： 0006 1)建立模型： 0007 根据刻度井以及测井仪器的设计尺寸建立初始仿真模型，同时将整个模型中的空 气部分置成真空； 0008 上述初始仿真模型的MCNP输入卡包括栅元卡、曲面卡、材料卡、计数卡四个部分； 0009 上述栅元卡描述仪器的各个部件的结构信息，包括晶体类型、探头封装、保温瓶、 仪器外壳、各个部件之间的空隙、井液、套管、水泥环、地层； 0010 上述曲面卡描述围成各个部。
9、件的面的位置以及尺寸信息； 0011 上述材料卡记录仪器的各个部件的材料成分； 0012 上述计数卡记录模拟计算中使用的放射源的类型、能量、强度以及最终的统计类 型； 0013 2)校验模型： 0014 上述校验模型包括校正和验证的步骤； 0015 上述校正是指在刻度井中进行实验来对初始模型进行校正，用于减小测井仪器的 实际尺寸与设计尺寸的差异；上述刻度井为水+砂岩刻度井； 0016 上述验证是指对于校正好的模型还需要在多口刻度井中进行实验，利用实验数据 与仿真得到的数据进行对比，从而验证校正过的模型是否正确；上述多口刻度井分别为油 +砂岩刻度井、水+灰岩刻度井、纯水刻度井； 0017 上述校。
10、正或验证的具体步骤如下： 0018 (1)测井仪器下放到刻度井里贴一侧井壁，使用定点测量的方式以保证中子源处 说 明 书CN 104329075 A 2/6页 4 于刻度井的中心位置； 0019 (2)测井仪器通电检查，仪器正常后开始测量； 0020 (3)将测量得到的伽马俘获能谱与建立好的初始仿真模型计算得到的伽马俘获谱 能谱放在一起对比，对仿真模型进行校验； 0021 若实测的伽马俘获能谱与仿真的俘获能谱的铁峰不一致，则模型中的铁的厚度需 要调整； 0022 若实测伽马俘获能谱的氢峰与仿真的俘获伽马能谱的氢峰不一致，则模型中的孔 隙度需要调整； 0023 验证的标准是：在感兴趣的能量段内，。
11、实测谱与计算谱的残差绝对值的和小于 设定值； 0024 3)计算仿真的元素俘获标准谱： 0025 使用已经校验过的仿真模型，计算元素俘获标准谱； 0026 4)计算仿真其它元素的俘获标准谱 0027 对模型中的探测器、屏蔽体不做改动，地层材料使用元素俘获标准谱中的某种元 素的单质来替换，其他部分的材料用单质氧来替换，模型的尺寸、密度不要改变，依此模型 来计算其它某种元素俘获标准谱。 0028 上述设定值为0.1。 0029 本发明的优点： 0030 1、成本低。本发明无需建立大量的刻度井，只需在少量的刻度井内进行常规的刻 度实验，成本很低。 0031 2、速度快。本发明可采用多台计算机并行计算。
12、，大大缩减了标准谱的获取周期。 0032 3、安全性高。本发明只需要进行少量的中子源实验，对环境、实验人员的伤害小。 附图说明 0033 图1是本发明的流程图； 0034 图2是在砂岩刻度井中实测的俘获伽马能谱； 0035 图3是校正之后仿真模型计算得到的俘获伽马能谱； 0036 图4是两者的对比图，图中的横坐标是伽马射线的能量单位是MeV，纵坐标是伽马 射线计数率经过归一化之后的结果；其中，带的曲线为实测砂岩的能谱，带的曲线为模 拟计算得到的砂岩能谱。 具体实施方式 0037 本发明的核心是按照碳氧比饱和度刻度井的条件建立仿真模型，然后使用建立好 的仿真模型来计算得到元素俘获标准谱。 003。
13、8 1、建立模型。本发明的初始仿真模型是根据刻度井以及测井仪器的设计尺寸建立 的，同时对测井仪器的某些结构进行了合理优化，减小了建模的难。例如高能中子、光子在 空气中运动轨迹、能量几乎不发生改变，所以我们将整个模型中的空气部分置成真空，这样 能节约建模的时间同时减少MCNP运行的机时；保温瓶的内壳、外壳中间是真空，我们将保 温瓶的内壳、外壳合并到一起，将仪器的真空部分合在一起。建立模型需要的MCNP输入卡 说 明 书CN 104329075 A 3/6页 5 包括栅元卡、曲面卡、材料卡、计数卡四个部分。具体如下： 0039 C栅元卡 0040 0041 0042 C曲面卡 0043 说 明 书。
14、CN 104329075 A 4/6页 6 0044 0045 C计数卡+材料卡 0046 MODE N P 0047 IMP：N 1 12r 0 0048 IMP：P 1 12r 0 0049 SDEF erg14 par1 pos0 0-27.5 axs0 0 1 radd1 extd2 cel 8 0050 si1 0 1.97 0051 si2 5 0052 说 明 书CN 104329075 A 5/6页 7 0053 2、校验模型。校验模型分为校正和验证两个部分，由于刻度井在建设的过程中，不 能保证与图纸设计的尺寸完全一致，包括测井仪器的实际尺寸总会与设计尺寸略有差异， 虽然差异不。
15、大，但是为了保证仿真得到的元素俘获标准谱的精度，我们通过在刻度井中进 行实验来对初始模型进行校正来减小这些差异；对于校正好的模型我们还需要在多口刻度 井中进行实验，利用实验数据与仿真得到的数据进行对比，从而验证校正过的模型是否正 确。本发明共选用了四口刻度井来进行实验，分别为水+砂岩井、油+砂岩井、水+灰岩井、 纯水井，水砂岩刻度井用来校正模型，其他三口刻度井用来验证仿真模型。 0054 实验步骤如下： 0055 (1)测井仪器下放到刻度井里贴一侧井壁，由于刻度井较浅，需要使用定点测量的 方式，保证中子源处于刻度井的中心位置。 0056 (2)测井仪器通电检查，仪器正常后开始测量，测量是注意观。
16、察俘获伽马能谱的谱 型，保证测量结果有足够的统计精度。 0057 将测量得到的伽马俘获能谱与建立好的初始仿真模型计算得到的伽马俘获谱能 谱放在一起对比，对仿真模型进行校验。仪器的尺寸与设计尺寸的差异会导致实测的伽马 俘获能谱与仿真的俘获能谱的铁峰不一致，刻度井的地层孔隙度的差异会导致实测伽马俘 说 明 书CN 104329075 A 6/6页 8 获能谱的氢峰与仿真的俘获伽马能谱的氢峰不一致，通过这两个比较明显的峰来校正仿真 模型。铁峰不一致则模型中的铁的厚度需要调整，氢峰不一致则模型中的孔隙度需要调整。 而验证的标准是：在感兴趣的能量段内，实测谱与计算谱的残差绝对值的和()小于0.1， 用校。
17、正好的仿真模型分别计算俘获伽马能谱并与实测的能谱做比较，计算，下表为各不 同刻度井的结果 0058 刻度井 砂岩刻度井0.072094612 黄铁矿刻度井0.051872332 灰岩刻度井0.060769614 硬石膏刻度井0.073072631 0059 表1 四个刻度井的 0060 图2是实测的砂岩刻度井内的测量俘获伽马能谱结果与仿真的俘获伽马能谱。 0061 计算仿真的元素俘获标准谱。 0062 使用已经校验过的仿真模型，计算元素俘获标准谱。对模型进行如下处理：模型中 的探测器、屏蔽体不做改动，地层材料使用元素俘获标准谱中的某种元素的单质来替换，其 他部分的材料用单质氧来替换，模型的尺寸、密度不要改变，依此模型来计算元素俘获标准 谱即可。 说 明 书CN 104329075 A 1/3页 9 图1 说 明 书 附 图CN 104329075 A 2/3页 10 图2 图3 说 明 书 附 图CN 104329075 A 10 3/3页 11 图4 说 明 书 附 图CN 104329075 A 11 。