CN105807330A - 一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法，包括以下步骤：1、获取目的页岩地层的矿物质量含量；2、建立目的页岩地层体积模型并基于该体积模型构造所述目的页岩地层在不同体积含量参数条件下的测井响应方程，确定测井响应方程的误差和测量误差；3、基于实际测井曲线、测井响应方程、响应方程的误差和测量误差建立测井解释的目标函数；4、取得最小值的所对应的最优体积含量参数，并绘制最优体积含量参数对应的测井响应正演结果曲线和正演曲线的置信区间；5、检验所述测井响应正演结果曲线是否与实际测井曲线匹配，将匹配的正演结果曲线对应的体积含量参数中的矿物体积含量作为确定结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种石油勘探开发技术领域，具体涉及一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法。
背景技术
地层中矿物的种类及含量对正确地进行地层评价有着非常重要的意义,但目前的条件下,很难精确地确定地层中的矿物种类及含量。化学元素是形成矿物的物质基础,地壳中化学元素的丰度与矿物的形成及其化学成分有着密切的关系。
地层中已发现的元素虽然有100多种，但研究证实，各元素在地壳分布是极不均匀的，只相对集中于少数几种元素，其中O、Si、AL、Fe、Ca、Na、Mg、K、H等9种元素占总量的98.13%，其余元素仅占1.87%，同样，尽管地岩层中已发现的矿物有2200多种，但其中常见的矿物种类只有10余种，因此，只要精确测量到这些主要元素的含量，就可以鉴别地岩层中矿物的类型及其含量。
发明内容
本发明的目的即在于克服现有技术的不足，提供一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法，解决无法识别页岩地层矿物体积含量的问题。
本发明的通过下述技术方案实现：一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）根据页岩地层的矿物样品的中子俘获截面对中子源进行慢化；在经过所述慢化的中子源与所述待测样品的原子核发生作用的热中子通量达到预定值的位置，测量获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱，获取目的页岩地层的矿物质量含量；
（2）建立目的页岩地层体积模型并基于该体积模型构造所述目的页岩地层在不同体积含量参数条件下的测井响应方程，确定测井响应方程的误差和测量误差；
（3）以所述目的页岩地层的矿物质量含量为约束条件，基于实际测井曲线、测井响应方程、响应方程的误差和测量误差建立测井解释的目标函数；
（4）对所述目标函数进行优化处理以求取使所述目标函数取得最小值的所对应的最优体积含量参数，并绘制最优体积含量参数对应的测井响应正演结果曲线和正演曲线的置信区间；
（5）检验所述测井响应正演结果曲线是否与实际测井曲线匹配，将匹配的正演结果曲线对应的体积含量参数中的矿物体积含量作为确定结果。
进一步的，所述步骤（1）还包括：通过预定的数值模拟算法对所述待测样品进行模拟计算，并获得模拟测量结果；通过国际原子能机构的核数据对测量获得的标准俘获伽马能谱和/或所述模拟测量结果进行验证；根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化包括：对于中子俘获截面大于预定值的待测样品，将所述中子源进行慢化屏蔽。
进一步的，根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化包括：对于中子俘获截面小于预定值的待测样品，将所述中子源的中子辐射范围内的所述待测样品进行慢化屏蔽；对所述待测样品进行慢化包括：通过预定材料对所述中子源进行屏蔽；测量获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱包括：测量获得所述热中子通量达到预定值的位置的本底伽马能谱以及将所述待测样品放置在所述热中子通量达到预定值的位置的综合伽马能谱；从所述综合伽马能谱中扣除所述本底伽马能谱，获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：通过本发明技术能快速识别页岩地层矿物体积含量，识别数据准确。
具体实施方式
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，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
本发明一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法，包括以下步骤：
（1）根据页岩地层的矿物样品的中子俘获截面对中子源进行慢化；在经过所述慢化的中子源与所述待测样品的原子核发生作用的热中子通量达到预定值的位置，测量获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱，获取目的页岩地层的矿物质量含量；
（2）建立目的页岩地层体积模型并基于该体积模型构造所述目的页岩地层在不同体积含量参数条件下的测井响应方程，确定测井响应方程的误差和测量误差；
（3）以所述目的页岩地层的矿物质量含量为约束条件，基于实际测井曲线、测井响应方程、响应方程的误差和测量误差建立测井解释的目标函数；
（4）对所述目标函数进行优化处理以求取使所述目标函数取得最小值的所对应的最优体积含量参数，并绘制最优体积含量参数对应的测井响应正演结果曲线和正演曲线的置信区间；
（5）检验所述测井响应正演结果曲线是否与实际测井曲线匹配，将匹配的正演结果曲线对应的体积含量参数中的矿物体积含量作为确定结果。
所述步骤（1）还包括：通过预定的数值模拟算法对所述待测样品进行模拟计算，并获得模拟测量结果；通过国际原子能机构的核数据对测量获得的标准俘获伽马能谱和/或所述模拟测量结果进行验证；根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化包括：对于中子俘获截面大于预定值的待测样品，将所述中子源进行慢化屏蔽。根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化包括：对于中子俘获截面小于预定值的待测样品，将所述中子源的中子辐射范围内的所述待测样品进行慢化屏蔽；对所述待测样品进行慢化包括：通过预定材料对所述中子源进行屏蔽；测量获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱包括：测量获得所述热中子通量达到预定值的位置的本底伽马能谱以及将所述待测样品放置在所述热中子通量达到预定值的位置的综合伽马能谱；从所述综合伽马能谱中扣除所述本底伽马能谱，获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱。
在本领域的现有技术中，并没有各种常见造岩矿物在测井条件下的标准俘获伽马能谱测量结果被公开。尽管一些研究结果显示其已经在实验室建立了几种元素(如硅、钙、铁)的测量方案和试验方法，但整体缺乏系统性且经对比发现这些研究结果测量获得的谱线与国际原子能机构的核数据中的标准数据相差较大。同时，更为关键的是，现有的试验装置中所采用的中子源类型和探测器的尺寸参数与元素俘获能谱测井实际井下仪器参数相差较大，难以保证各元素俘获伽马能谱测量的准确性。因此本实施例提出了一种准确性较高、具有可操作性的地层元素俘获伽马能谱的测量方法，并且，考虑到有些元素的热中子俘
获截面较小(如镁、钾和钠元素等)，在实际测量过程中较难进行测量，所以还提出了一种将测量方法与模拟测量方法相互验证的技术方案，从而获得了较准确的且可用于实际元素俘获能谱测井解谱计算的硅、钙和铁等10种元素的标准俘获伽马能谱。所述地层元素俘获伽马能谱的测量方法包括：根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化。其中，该中子源可采用Am-Be中子源，并且可根据待测样品的中子俘获截面的大小将该待测样品分为两类。第一类元素为中子俘获截面大于预定值的元素，例如氢、铁、钆等元素；第二类为中子俘获截面大于预定值的元素，例如镁、钾、钠等元素。
为了获得较佳的测量结果，可通过消除Am-Be中子源中的快中子成分的方式，在实际测量前对Am-Be中子源进行慢化，使得与该待测样品发生作用的热中子所占比重尽可能的多。对于第一类元素，可对Am-Be中子源进行慢化，以使慢化后打到该待测样品上的热中子通量较小；对于第二类元素，可将该待测样品设置在慢化屏蔽体中，以使打到该待测样品上的热中子通量较大。在经过慢化的中子源与待测样品的原子核发生作用的热中子通量达到预定值的位置，测量获得待测样品的标准俘获伽马能谱。在测量过程中，Am-Be中子源被放置在慢化屏蔽体内，然后再将Am-Be中子源推至与该待测样品的原子核发生作用的热中子通量最高的位置，最后通过BGO探测器测量该待测样品俘获热中子的标准俘获伽马能谱。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、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，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种快速识别页岩地层矿物体积含量的方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）根据页岩地层的矿物样品的中子俘获截面对中子源进行慢化；在经过所述慢化的中子源与所述待测样品的原子核发生作用的热中子通量达到预定值的位置，测量获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱，获取目的页岩地层的矿物质量含量；
（2）建立目的页岩地层体积模型并基于该体积模型构造所述目的页岩地层在不同体积含量参数条件下的测井响应方程，确定测井响应方程的误差和测量误差；
（3）以所述目的页岩地层的矿物质量含量为约束条件，基于实际测井曲线、测井响应方程、响应方程的误差和测量误差建立测井解释的目标函数；
（4）对所述目标函数进行优化处理以求取使所述目标函数取得最小值的所对应的最优体积含量参数，并绘制最优体积含量参数对应的测井响应正演结果曲线和正演曲线的置信区间；
（5）检验所述测井响应正演结果曲线是否与实际测井曲线匹配，将匹配的正演结果曲线对应的体积含量参数中的矿物体积含量作为确定结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤（1）还包括：通过预定的数值模拟算法对所述待测样品进行模拟计算，并获得模拟测量结果；通过国际原子能机构的核数据对测量获得的标准俘获伽马能谱和/或所述模拟测量结果进行验证；根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化包括：对于中子俘获截面大于预定值的待测样品，将所述中子源进行慢化屏蔽。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据待测样品的中子俘获截面对中子源进行慢化包括：对于中子俘获截面小于预定值的待测样品，将所述中子源的中子辐射范围内的所述待测样品进行慢化屏蔽；对所述待测样品进行慢化包括：通过预定材料对所述中子源进行屏蔽；测量获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱包括：测量获得所述热中子通量达到预定值的位置的本底伽马能谱以及将所述待测样品放置在所述热中子通量达到预定值的位置的综合伽马能谱；从所述综合伽马能谱中扣除所述本底伽马能谱，获得所述待测样品的标准俘获伽马能谱。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20160727 |