CN110486002A - 中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法及设备 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法及设备，方法包括：在各预设条件的地层中，通过近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，通过近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；根据得到的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入根据最终响应关系式，得到目标地层的视体积密度，不需要进行结果校正、测量结果准确。
Description
技术领域
本发明实施例涉及地球物理技术领域，尤其涉及一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法及设备。
背景技术
测井也叫地球物理测井，是利用岩层的电化学特性、导电特性、声学特性、放射性等地球物理特性，测量地球物理参数的方法，属于应用地球物理方法之一。其中密度测井中，中子伽马密度测量的物理过程比伽马密度测量更为复杂，它包括中子运输、非弹性伽马射线产生和伽马运输三个过程。中子伽马密度测井要取代传统的伽马密度测井，最大的挑战是体积密度测量的准确性和对地层条件的敏感度。常规的伽马密度测井对地层岩性和孔隙流体的敏感性很小，测量精度可达0.015g/cm3。而在中子伽马密度测井中，康普顿散射并不是影响高能非弹性伽马射线唯一的衰减过程。中子输运、电子对效应等这些复杂的机制会导致体积密度的测量精度低于常规的伽马密度测井。
目前，现有的中子伽马密度测井主要通过俘获伽马射线或者超热中子响应对非弹伽马射线响应进行含氢指数的校正后，对地层体积密度进行测量。但往往在含气地层或者含泥质地层精度较低，需要进一步校正。
然而，额外的中子输运和电子对效应的校正过程会造成中子伽马密度测井过程繁琐，且测得的地层密度误差较大。
发明内容
本发明实施例提供一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法及设备，以克服额外的中子输运和电子对效应的校正过程会造成中子伽马密度测井过程繁琐，且测得的地层密度误差较大的问题。
第一方面，本发明实施例提供一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法，所述方法应用于脉冲中子伽马密度测井仪，所述脉冲中子伽马密度测井仪包括；探头和数据处理设备；其中探头包括仪器外壳，所述仪器外壳由下到上依次设有脉冲中子发生器、一第一屏蔽体、近超热中子探测器、一第二屏蔽体、近伽马探测器、另一第一屏蔽体、远超热中子探测器、另一第二屏蔽体和远伽马探测器；所述方法包括：
步骤S1，在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；
步骤S2，设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；
步骤S3，根据步骤S1中的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；
步骤S4，通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度。
在一种可能的设计中，所述设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式，包括：
建立初始响应关系式，如下：
其中，m(lnRn)＝c1(lnRn)3+c2(lnRn)2+c3(lnRn)+c4
n(lnRn)＝d1(lnRn)2+d2(lnRn)+d3
式中，ρb为地层体积密度；Rγ1为低能窗非弹伽马计数比；Rγ2为高能窗非弹伽马计数比；Rn为超热中子计数比；a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3为通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数；m和n为预设参数。
在一种可能的设计中，根据步骤S1中的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式，包括：
根据非弹伽马射线能谱，获取步骤S1各预设条件的地层的非弹伽马计数比中的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比；
将各预设条件的地层的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比作为响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到初始响应关系式的预设参数m和n的的值；
根据得到所述预设参数m和n的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
在一种可能的设计中，所述非弹伽马射线能谱包括0.7～4MeV低能量伽马能窗、2～8MeV高能量伽马能窗和0.7～8MeV能量伽马能窗。
第二方面，本发明实施例提供一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定装置，所述装置应用于脉冲中子伽马密度测井仪，所述脉冲中子伽马密度测井仪包括；探头和数据处理设备；其中探头包括仪器外壳，所述仪器外壳由下到上依次设有脉冲中子发生器、一第一屏蔽体、近超热中子探测器、一第二屏蔽体、近伽马探测器、另一第一屏蔽体、远超热中子探测器、另一第二屏蔽体和远伽马探测器；装置方法包括：
数据确定模块，用于在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；
公式建立模块，用于设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；
公式拟合模块，用于根据确定模块得到的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；
密度计算模块，通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度。
在一种可能的设计中，所述公式建立模块，具体用于建立初始响应关系式，如下：
其中，m(lnRn)＝c1(lnRn)3+c2(lnRn)2+c3(lnRn)+c4
n(lnRn)＝d1(lnRn)2+d2(lnRn)+d3
式中，ρb为地层体积密度；Rγ1为低能窗非弹伽马计数比；Rγ2为高能窗非弹伽马计数比；Rn为超热中子计数比；a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3为通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数；m和n为预设参数。
在一种可能的设计中，所述公式拟合模块，具体用于根据非弹伽马射线能谱，获取步骤S1各预设条件的地层的非弹伽马计数比中的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比；
将各预设条件的地层的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比作为响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到初始响应关系式的预设参数m和n的的值；
根据得到所述预设参数m和n的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
在一种可能的设计中，所述非弹伽马射线能谱包括0.7～4MeV低能量伽马能窗、2～8MeV高能量伽马能窗和0.7～8MeV能量伽马能窗。
第三方面，脉冲中子伽马密度测井仪，包括探头和数据处理设备；其中探头包括仪器外壳，所述仪器外壳由下到上依次设有脉冲中子发生器、一第一屏蔽体、近超热中子探测器、一第二屏蔽体、近伽马探测器、另一第一屏蔽体、远超热中子探测器、另一第二屏蔽体和远伽马探测器；所述脉冲中子伽马密度测井仪用于提供如上第一方面以及第一方面各种可能的设计所述的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法。
第四方面，本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上第一方面以及第一方面各种可能的设计所述的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法。
本发明实施例提供的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法及设备，该方法通过在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；根据得到的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度，不需要进行结果校正、测量结果准确，能够避免额外的中子输运和电子对效应的校正过程会造成中子伽马密度测井过程繁琐，且测得的地层密度误差较大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的脉冲中子伽马密度测井仪的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法的流程示意图；
图3为近、远伽马探测器为30cm、60cm时灰岩地层k值与含氢指数关系图示；
图4为近、远伽马探测器为60cm、90cm时灰岩地层k值与含氢指数关系图示；
图5为本发明实施例提供的中子伽马密度测井中地层体积密度确定装置的结构示意图
图6为本发明实施例提供的数据处理设备的硬件结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参考图1，图1为本发明实施例提供的脉冲中子伽马密度测井仪的结构示意图。如图1所示，该脉冲中子伽马密度测井仪包括；探头10和数据处理设备20；其中探头包括仪器外壳100，所述仪器外壳100由下到上依次设有脉冲中子发生器101、一第一屏蔽体102、近超热中子探测器103、一第二屏蔽体104、近伽马探测器105、另一第一屏蔽体106、远超热中子探测器107、另一第二屏蔽体108和远伽马探测器109。
其中，近伽马探测器105和远伽马探测器109，以及近超热中子探测器103和远超热中子探测器107均与数据处理设备20通信连接。近伽马探测器105和远伽马探测器109可以是高能伽马射线探测效率较高的溴化镧晶体。
数据处理设备20可以是服务器或个人计算机。
需要说明的是：近超热中子探测器103与脉冲中子发生器101的距离为25cm，两者之间通过第一屏蔽体102(碳化硼)屏蔽；近伽马探测器105与近超热中子探测器103的距离为20cm，两者之间通过第二屏蔽体104(钨镍铁)屏蔽；远超热中子探测器107与近伽马探测器105距离为25cm，两者之间通过第一屏蔽体106(碳化硼)屏蔽；远伽马探测器109与远超热中子探测器107的距离为25cm，两者之间通过第二屏蔽体108(钨镍铁)屏蔽。
测井仪的近、远超热中子探测器记录在地层中减速后返回到仪器的超热中子计数率；测井仪的近、远伽马探测器记录由地层中次生伽马源产生且输运到仪器的非弹伽马射线能谱。近、远超热中子计数率比值与地层中子减速长度相关，用于表征快中子的输运。
近、远伽马探测器主要探测脉冲中子发生器产生的快中子进入地层后与附近的原子核发生非弹性碰撞产生的非弹伽马射线。针对近、远伽马探测器记录的非弹伽马射线的能谱，通过设置高、低能量的伽马能窗来计算中子伽马密度。为了降低能窗内伽马计数率的统计误差，两个能窗所包含的能量范围可以重叠。
参考图2，图2为本发明实施例提供的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法的流程示意图，本实施例的执行主体可以为图1中的数据处理设备，本实施例此处不做特别限制。如图2所示，该方法包括：
步骤S1，在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比。
在本实施例中，设标准刻度条件为井眼中充满密度为1g/cm3淡水；井径为200mm；环境温度为25℃；环境压力为0.1MPa；井壁没有泥饼，仪器贴壁测量。模拟各预设条件的地层可以是不同地质条件的待测量井，待测量井的数量不限。
通过近伽马探测器和远伽马探测器分别测得非弹伽马计数，通过取二者比值得到非弹伽马计数比。通过近超热中子探测器和远超热中子探测器分别测得超热中子计数，通过取二者比值得到超热中子计数比。
步骤S2，设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式。
在本实施例中，第一部分：利用快中子场和次生伽马射线场空间扩散理论，建立不同源距伽马探测器响应与地层中子减速长度和伽马射线扩散长度的关系，如下：
在无限大均匀球状的点源模型中，结合快中子场和次生伽马射线场空间扩散理论，空间任一点的非弹伽马场分布为：
其中，Q为脉冲中子源的源强，i为快中子与地层原子核发生每一次非弹性碰撞产生的平均伽马光子数，Σin为地层的非弹性散射截面，Ln为快中子减速长度，Lγ伽马射线的扩散长度，与地层密度成反比，Dn为中子扩散系数，Dγ伽马射线扩散系数，r为源距。
采用近、远伽马探测器补偿的方法确定仪器伽马响应的形式如下：
其中，r1为近伽马探测器的源距，r2为远伽马探测器的源距，φγ(r1)为近伽马探测器的计数率，φγ(r2)为远伽马探测器的计数率。
通过拉格朗日中值定理，近、远伽马探测器的非弹伽马射线响应的形式如下：
其中，r1、r2为常数，与源距、中子减速长度和伽马扩散长度相关。
补偿了中子输运影响的中子伽马密度计算方法的形式如下：
其中，k＝α2r2-α1r1。
图3和图4为近、远伽马探测器分别为30cm、60cm和60cm、90cm时，灰岩地层k值与含氢指数关系。k值对地层孔隙中的流体不敏感，且随含氢指数的增加而增加。因此，中子减速长度和k值可以用超热中子计数率比值的函数进行表征，补偿了中子输运影响的中子伽马密度计算方法的形式如下：
其中，Rγ为近、远非弹伽马计数，Rn为近、远超热中子计数比。
根据以下关系或者任何合适的关系确定所述超热中子计数率比值的函数h(lnRn)和f(lnRn)的形式如下：
h(lnRn)＝a1(lnRn)3+a2(lnRn)2+a3(lnRn)+a4 (6)
f(lnRn)＝b1(lnRn)2+b2(lnRn)+b3 (7)
其中，a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3表示通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数。
第二部分：利用高能伽马射线的衰减规律，建立高能窗伽马计数率比值、低能窗伽马计数率比值，超热中子计数率比值响应表征地层体积密度的初始响应公式，如下：
电子对效应对高能窗伽马计数率比值和低能窗伽马计数率比值影响不同，通过高能窗伽马计数率比值对低能窗伽马计数率比值中的电子对效应影响进行补偿，得到的中子伽马密度计算方法的形式如下。
其中：Rγ1、Rγ2分别为近、远低能窗非弹性散射伽马计数率比值和近、远高能窗非弹性散射伽马计数率比值，A为常数。
根据以下关系或者合适的关系确定所述超热中子计数率比值的函数m(lnRn)和n(lnRn)的形式如下：
m(lnRn)＝c1(lnRn)3+c2(lnRn)2+c3(lnRn)+c4 (9)
n(lnRn)＝d1(lnRn)2+d2(lnRn)+d3 (10)
其中，c1、c2、c3、c4、d1、d2和d3表示通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数。
上述计算方法可在脉冲中子伽马密度测井中用于中子伽马密度计算。，在中子伽马密度计算中，根据公式(5)可以避免中子输运的校正；通过公式(8)计算的视体积密度与地层真实体积密度相吻合，得到的中子伽马密度不需要额外的中子输运和电子对效应的校正。与常规伽马密度测量类似，中子伽马密度的计算不受地层属性变化的影响。
步骤S3，根据步骤S1中的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
具体地，根据非弹伽马射线能谱，获取步骤S1各预设条件的地层的非弹伽马计数比中的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比；
将各预设条件的地层的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比作为响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到初始响应关系式的预设参数m和n的的值；
根据得到所述预设参数m和n的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
其中，非弹伽马射线能谱包括0.7～4MeV低能量伽马能窗、2～8MeV高能量伽马能窗和0.7～8MeV能量伽马能窗。
其中，对初始响应关系式进行拟合采用Levenberg-Marquardt拟合方法。
步骤S4，通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度。
从上述描述可知，通过在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；根据得到的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度，不需要进行结果校正、测量结果准确，能够避免额外的中子输运和电子对效应的校正过程会造成中子伽马密度测井过程繁琐，且测得的地层密度误差较大的问题。
参考图5，图5为本发明实施例提供的中子伽马密度测井中地层体积密度确定装置的结构示意图。如图5所示，该中子伽马密度测井中地层体积密度确定装置50包括：
数据确定模块501，用于在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；
公式建立模块502，用于设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；
公式拟合模块503，用于根据确定模块得到的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；
密度计算模块504，通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度。
在本发明的一个实施例中，
所述公式建立模块502，具体用于建立初始响应关系式，如下：
其中，m(lnRn)＝c1(lnRn)3+c2(lnRn)2+c3(lnRn)+c4
n(lnRn)＝d1(lnRn)2+d2(lnRn)+d3
式中，ρb为地层体积密度；Rγ1为低能窗非弹伽马计数比；Rγ2为高能窗非弹伽马计数比；Rn为超热中子计数比；a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3为通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数；m和n为预设参数。
在本发明的一个实施例中，
所述公式拟合模块503，具体用于根据非弹伽马射线能谱，获取步骤S1各预设条件的地层的非弹伽马计数比中的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比；
将各预设条件的地层的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比作为响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到初始响应关系式的预设参数m和n的的值；
根据得到所述预设参数m和n的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
本实施例提供的装置，可用于执行上述方法实施例的技术方案，其实现原理和技术效果类似，本实施例此处不再赘述。
参考图6，图6为本发明实施例提供的数据处理设备的硬件结构示意图。如图6所示，本实施例的中子伽马密度测井中地层体积密度确定设备60包括：处理器601以及存储器602；其中
存储器602，用于存储计算机执行指令；
处理器601，用于执行存储器存储的计算机执行指令，以实现上述实施例中数据处理设备所执行的各个步骤。具体可以参见前述方法实施例中的相关描述。
可选地，存储器602既可以是独立的，也可以跟处理器601集成在一起。
当存储器602独立设置时，该数据处理设备还包括总线603，用于连接所述存储器602和处理器601。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如上所述的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法。
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。上述模块成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
上述以软件功能模块的形式实现的集成的模块，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能模块存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器执行本申请各个实施例所述方法的部分步骤。
应理解，上述处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，简称CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，简称DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC)等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。结合发明所公开的方法的步骤可以直接体现为硬件处理器执行完成，或者用处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。
存储器可能包含高速RAM存储器，也可能还包括非易失性存储NVM，例如至少一个磁盘存储器，还可以为U盘、移动硬盘、只读存储器、磁盘或光盘等。
总线可以是工业标准体系结构(Industry Standard Architecture，简称ISA)总线、外部设备互连(Peripheral Component Interconnect，简称PCI)总线或扩展工业标准体系结构(Extended Industry Standard Architecture，简称EISA)总线等。总线可以分为地址总线、数据总线、控制总线等。为便于表示，本申请附图中的总线并不限定仅有一根总线或一种类型的总线。
上述存储介质可以是由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，如静态随机存取存储器(SRAM)，电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)，可擦除可编程只读存储器(EPROM)，可编程只读存储器(PROM)，只读存储器(ROM)，磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。存储介质可以是通用或专用计算机能够存取的任何可用介质。
一种示例性的存储介质耦合至处理器，从而使处理器能够从该存储介质读取信息，且可向该存储介质写入信息。当然，存储介质也可以是处理器的组成部分。处理器和存储介质可以位于专用集成电路(Application Specific Integrated Circuits，简称ASIC)中。当然，处理器和存储介质也可以作为分立组件存在于电子设备或主控设备中。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述各方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成。前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中。该程序在执行时，执行包括上述各方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法，其特征在于，所述方法应用于脉冲中子伽马密度测井仪，所述脉冲中子伽马密度测井仪包括；探头和数据处理设备；其中探头包括仪器外壳，所述仪器外壳由下到上依次设有脉冲中子发生器、一第一屏蔽体、近超热中子探测器、一第二屏蔽体、近伽马探测器、另一第一屏蔽体、远超热中子探测器、另一第二屏蔽体和远伽马探测器；所述方法包括：
步骤S1，在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；
步骤S2，设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；
步骤S3，根据步骤S1中的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；
步骤S4，通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式，包括：
建立初始响应关系式，如下：
其中，m(lnRn)＝c1(lnRn)3+c2(lnRn)2+c3(lnRn)+c4
n(lnRn)＝d1(lnRn)2+d2(lnRn)+d3
式中，ρb为地层体积密度；Rγ1为低能窗非弹伽马计数比；Rγ2为高能窗非弹伽马计数比；Rn为超热中子计数比；a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3为通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数；m和n为预设参数。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，根据步骤S1中的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式，包括：
根据非弹伽马射线能谱，获取步骤S1各预设条件的地层的非弹伽马计数比中的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比；
将各预设条件的地层的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比作为响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到初始响应关系式的预设参数m和n的的值；
根据得到所述预设参数m和n的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述非弹伽马射线能谱包括0.7～4MeV低能量伽马能窗、2～8MeV高能量伽马能窗和0.7～8MeV能量伽马能窗。
5.一种中子伽马密度测井中地层体积密度确定装置，其特征在于，所述装置应用于脉冲中子伽马密度测井仪，所述脉冲中子伽马密度测井仪包括；探头和数据处理设备；其中探头包括仪器外壳，所述仪器外壳由下到上依次设有脉冲中子发生器、一第一屏蔽体、近超热中子探测器、一第二屏蔽体、近伽马探测器、另一第一屏蔽体、远超热中子探测器、另一第二屏蔽体和远伽马探测器；装置方法包括：
数据确定模块，用于在各预设条件的地层中，通过脉冲中子伽马密度测井仪的近伽马探测器和远伽马探测器确定的非弹伽马计数比，以及通过脉冲中子伽马密度测井仪的近超热中子探测器和远超热中子探测器确定的超热中子计数比；
公式建立模块，用于设定预设参数，建立地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的初始响应关系式；
公式拟合模块，用于根据确定模块得到的各预设条件的地层中的非弹伽马计数比和超热中子计数比的响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到所述预设参数的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式；
密度计算模块，通过脉冲中子伽马密度测井仪确定目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比，将目标地层的非弹伽马计数比和超热中子计数比导入所述根据最终响应关系式，得到所述目标地层的视体积密度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，
所述公式建立模块，具体用于建立初始响应关系式，如下：
其中，m(lnRn)＝c1(lnRn)3+c2(lnRn)2+c3(lnRn)+c4
n(lnRn)＝d1(lnRn)2+d2(lnRn)+d3
式中，ρb为地层体积密度；Rγ1为低能窗非弹伽马计数比；Rγ2为高能窗非弹伽马计数比；Rn为超热中子计数比；a1、a2、a3、a4、b1、b2和b3为通过标准井刻度或者仿真建模的方法确定的系数；m和n为预设参数。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，
所述公式拟合模块，具体用于根据非弹伽马射线能谱，获取步骤S1各预设条件的地层的非弹伽马计数比中的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比；
将各预设条件的地层的低能窗非弹伽马计数比和高能窗非弹伽马计数比作为响应数据，对初始响应关系式进行拟合，得到初始响应关系式的预设参数m和n的的值；
根据得到所述预设参数m和n的值，得到地层体积密度与非弹伽马计数比和超热中子计数比的最终响应关系式。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述非弹伽马射线能谱包括0.7～4MeV低能量伽马能窗、2～8MeV高能量伽马能窗和0.7～8MeV能量伽马能窗。
9.一种脉冲中子伽马密度测井仪，包括探头和数据处理设备；其中探头包括仪器外壳，所述仪器外壳由下到上依次设有脉冲中子发生器、一第一屏蔽体、近超热中子探测器、一第二屏蔽体、近伽马探测器、另一第一屏蔽体、远超热中子探测器、另一第二屏蔽体和远伽马探测器；其特征在于，所述脉冲中子伽马密度测井仪用于提供如权利要求1至4任一项所述的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，当处理器执行所述计算机执行指令时，实现如权利要求1至4任一项所述的中子伽马密度测井中地层体积密度确定方法。
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