一种地层元素测井解谱方法的数值模拟研究

能量 ／ Ｖ Ｍｅ
图 ２ 地 层 模 拟 谱
３ 解 谱
早期 的地 层元 素测 井仪 ＿元素测 量采 用 的脉 冲 １ ］
材料 。为 提高 计算 效 率 ， 地 层 划 分 成 网 格 状 ； 将 井 眼 中充 满 清水 ； 层 尺 寸满 足 无 限空 间要 求 。 地 考虑 实 际刻 度 过 程 的实 施 ， 地层 模 型 以中子 及
１ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９
ｌ 模 型 设 计
图 ｌ是蒙 特 卡 罗数 值模 拟 计 算 的几 何 模 型 图 。 探测器是 Ｂ ＧＯ 晶体 ； 测 器 与 源 之 间 选 用 屏 蔽 材 探
料 以阻 止 源 发 射 的 中 子 及 伴 随 伽 马 射 线 直 接 照 射 ； 测器 对 应 仪 器 壳 外 部 包 裹 吸 收 热 中 子 的硼 探
ｒｔ ｍ． Ｔｈ ｌｏ ｉ ｍ ｓ ｓＦ８ ｃ ｕ ｔ ｇ ｆ ｃｏ ，ａ ｄ Ｇａ ｓｉｎ ｓｒ ｔｈ ｉ ｍａ ｅ ａ ｃ ｒ ｉｇ ｔ ＧＯ ｉ ｈ ｅａｇ ｒｔ ｈ ｕ ｅ ｏ ｎ ｉ ａ ｔ ｒ ｎ ｕ ｓａ ｔｅｃ ｓ ｎ ｄ ｃ ｏ ｄｎ ｏ Ｂ ｄ ｔ ｃｏ ’ ｎ ｒ ｙｒ ｓ ｌ ｔ ｎ ｅｅ ｔ ｒ Ｓｅ ｅ ｇ ｅｏ ｕ ｉ ．Ｆｉ ｈ ｗｓｔ ａ ｈ ａ ｔ ｒ ｏ ｇ ２ ｓ ｏ ｈ ｔｔ ｅ ｃ ｐ ｕ ｅＧＲ ｐ ｃｒ ｍ ｅ ｋ ｆＣａ ｅｅ ｎ ｎ ｓ ｅ ｔｕ ｐ ａ ｓ ｏ ｌｍｅ ｔｉ ｌ ｅ ｔ ｎ ｎ ｉｉ ａ ｄ ｔｎ ｒ ｅ ｙ ｏ ｖｏ ｓ Ｓ ｅｔ ｕ ｄ ｃ ｎ ｏｕ ｉｎ Ｗ ｅｇ ｔｐ ｒ ｅ ｔ ｇ ｆ ｉ ｓｏ ｅａ ｄ Ｓ ｎ ｓ ｎ ｓｏ ｅ ａ ｅｖ ｒ ｂ ｉｕ ． ｐ ｃｒ ｍ ｅ ｏ ｖ ｌ ｔ ． ｍ ｏ ｉｈ ｅ ｃ ｎ ａ ｅ ｏ
密度测 井仪 器刻 度 中常用 的砂岩 、 石灰 岩 、 白云岩 地 层为 ３ 主要岩 性 ， 在 这 些模 型 井 中参 入适 量 的 种 再 ＡｌＫ、 ｅ Ｓ Ｔ 、 、 Ｆ 、 、 ｉＧｄ等元 素 。
中子发生器中子源发射 １ Ｖ 中子， ４Ｍｅ 诱发地层 的 俘 获伽 马谱 ， 通过 俘 获伽 马 谱 测量 地 层 的俘 获伽 马
Ｈ ，Ｓ 。Ｃａａ ｄ Ｆｅｈ ｖ ｕ ｈ ｂ ｔｅ ｏ ｒ ｌ ｔ ｎ ｗｉ ｈ ｈ ｏ ｅ ｉａ ａ ｕ ｓ ｉ ｎ ａ ｅｍ ｃ ｅ ｔ ｒｃ ｒ ｅ ａ ｉ ｔ ｔ ｅｔ ｅ ｒ ｔｃ ｌ ｌ ｅ ；Ｃｏ ｔ ｎ ｆＭ ｇ ｉ ｏ — ｏ ｈ ｖ ｎ ｅ ｔｏ ｄ ｌ ｎ ｏ ｔ ａ ｅ ｔ ｒｃ ｒ ｅ ａ ｉ ｎ ｍｉｅ ｈ ｓ ｂ ｔ ｅ ｏ ｒ ｌ ｔ ，ｂ ｔｏ ｈ ｒ ｅｅ ｎ ｏ ’ ａ ｅ ｇ ｏ ｏ ｒ ｌ ｔ ｎ Ｔｈ ｔ ｏ ｓｎ ｏ ｕ ｔ ｅ ｌ ｍｅ ｔ ｄ ｎ ｔ ｈ ｖ ｏ ｄ ｃ ｒ ｅ ａ ｉ ． ｏ ｅ ｍｅ ｈ ｄ ｕ ｉ ｇ ｍ ｕ ｔ ｌ ｅ ｒ ｓ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ ｔ ｉ ｕ ｅｏ ｔｔ ｅ ｅ ｅ ｅ ｔ ｙ ｄ ｒ ｃ ｌ ｃ ｕ ｒ ｈ ｂ ｏ ｕ ｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｌ ｐ ｅｒ ｇ ｅ ｓｏ ｔ ｏ ｏ ｆ ｒ ｕ ｈ ｌｍ ｎ ｓｍａ ｉｅ ｔｙ ａ ｑ ｉｅ ｔ ｅ ａ ｓ ｌ ｔ ｏ ｔ ｎ ｆ ｉ ｇ
何彪 ，李艳婷 ，邱 益香 ，张悦
（ 中国石油集团测井有限公 司技 术中心 ， 陕西 西安 ７０ ７ ） １０ ７
摘要 ：针对基于 Ａｍ Ｂ － ｅ中子源测量 中子俘获谱确定 地层元 素的测井 方法 ， 用蒙特 卡罗数值模 拟方法模 拟测量 响 应谱 ， 究一种简化 的解谱方法 ， 研 直接求解地层元素 的重量百分含量 。模型参数设计包 含砂 岩 、 灰岩和 白云岩 等 石 ３种典型的地层 ， 再参入适量的 ＡｌＫ、 ｅＳ Ｔｉ 、 Ｆ 、、 、 Ｇｄ等元素 。解谱 计算设计 了含有 Ｈ、ｉｃ 、 ｅ ＡｌＳ Ｋ、 、 、 Ｓ、 ａ Ｆ 、 、 、 Ｍｇ Ｔｉ Ｇｄ等 １ Ｏ种元素的地层 ； 地层孔隙度从 ０ １ ～３ 。Ｈ、 ｉ ａＦ 模拟解析结果 与理论 值有很好 的相关性 ， ａ ． ４ Ｓ、 、 ｅ Ｃ ｃ 的
第３卷 ５
增 刊
测
井
技
术
Ｙ
Ｖｏ Ｉ ５ Ｎｏ Ｓ ｌ３ ．Ｏ
Ｄｅ ２ ｃ ０１１
２１ 年 ｌ ０１ ２月 文章 编号 ：０ ４１３ （０ １ Ｓ 一６ ２０ １０ —３ ８ ２ １ ） ０ ４ —４ Ｏ
பைடு நூலகம்
ＷＥＬＬ ＬＯＧＧＩ ＮＧ ＴＥＣＨ Ｎ０Ｉ
一
种 地 层 元 素 测 井 解 谱 方 法 的 数 值 模 拟 研 究
谱； 然后 利用 氧化 物闭 合模 型 求得 地 层 元 素 Ｓ、 ａ ｉＣ 、
Ｆ 、 ｉＴｉＧｄ等元 素 的含 量［ ｅ Ｓ、 、 。
斯 伦 贝谢 、 里 伯 顿 等 公 司 的 地 层 元 素 测 井 哈
仪 都采 用 了 Ａｍ－ ｉ Ｂ 同位 素 中子 源替 代 加 速 器 中
子 源 ， 比而 言 ， 器测 量方 式简单 ， 相 仪 更加 稳定 ， 仪器 长 度缩 短 。中子 源发 射 中子 产额 稳 定 ， 射 出中 子 发
ＨＥ ｉｏ，ＬＩＹａ ｔｎ Ｂａ ｎｉｇ，ＱＩ Ｙｉｉｎ Ｕ ｘａ ｇ，ＺＨＡＮＧ ｅ Ｙｕ
（ ｃ ｎｃ ｌＣｅ ｔ ｒ Ｔｅ ｈ ｉａ ｎ ｅ ，Ｃｈｎ ｔｏｅ ｍ ｇ ｉｇ ＣＯ． ＬＴＤ．，Ｘｉａ ｉａ Ｐｅｒ ｌｕ Ｌｏ ｇｎ ’ ｎ，Ｓｈ ａ ｘ １ ０ ７ ａ ｎ ｉ７ ０ ７ ，Ｃｈｎ ｉａ）
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量谱 中非 弹性伽 马谱所 占的 比例 比较 小 。按 照 常规
作者简 介 ： 何彪 ， ，９ ３ 男 １ ６ 年生 ， 高级工程师 ， 从事核测井方法及试验 。
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何彪 ， ： 等 一种地层元素测井 解谱 方法的数值模 拟研 究
・６ ３ ・ ４
的解 谱方 法 ， 要解谱 求 取各元 素 的相对 产额 ， 通 先 再 过 氧化 物闭合 模 型求取各 元素 的绝 对含量 。但 求取 各 元素 的相对 产额 就 要 获 取其 标 准 谱 ， 个 的解 谱 整 过 程相 对要求 较 高 。本 文通过 蒙特 卡罗数 值模 拟计 算 得 出一些典 型地 层 的混 合谱 ， 直接 解 谱 获 取各 元 素 的绝 对含量 。
ｅ ｃ ｌ ｍｅ ｔ ｉ ｄ ｒｖ ｄ ｆｏ ｅ ｕ ｔｏ ｉ ｅ ｈ ａ ｅ ．Ｔｅ ｏ ｅ ｅ ｅ ｅ ｔ ｕ ｈ ａ ，Ｓ ，Ｃａ ａ ｈ ｅ ｅ ｎ ｓ ｅ ｉ ｅ ｒ ｍ ｑ ａ ｉ ｎ ｇ ｖ ｎ ｉ ｔ ｅ ｐ ｐ ｒ ｎ ｎ ｍ ｒ ｌｍ ｎ ｓ ｓ ｃ ｓ Ｈ ｉ ， Ｆｅ ，Ａ１ ，Ｓ，Ｋ ，Ｍ ｇ ，Ｔｉ ｎ ｒ ｉ ｅ ｎ ｔ ｅ ｓ ｅ ｔ ｕ ｄ ｃ ｖ ｌ ｔｏ ｌ ｏ ｉ ｍ． Ｆｒ ｍ ｏ ｒ ｌ — ｄ Ｇｄ ａ ｅ ｇ ｖ ｎ ｉ ｈ ｐ ｃ ｒ ｍ ｅ ｏ ｏ ｕ ｉ ｎ ａ ｇ ｒｔ ａ ｈ ｏ ｃ ｒｅａ
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能 量较 低 ， 主要 是 ４ ５Ｍｅ 能 量分 布 的 中 子 。虽 ～ Ｖ
ｌ ｔ ｎ，ｓ ｅ ｔ ｕ ｄ ｃ ｎ ｏ ｕ ｉ ｎ ａｉ ｏ ｐ ｃ ｒ ｍ ｅ ｏ ｖ ｌ ｔｏ
０ 引 言
地层 元素 测井 采 用 同位 素 中子 源 Ａｍ－ ｅ通 过 Ｂ
中子 与地层 的作 用产 生非 弹性伽 马谱及 俘获 伽 马谱
获取 地层信 息 。 同位 素 中子 源 的 能量 相 对 较 低 ， 测
相 关 性 最 好 （ — ０９ ４ ， 云岩 地 层 Ｍｇ元 素 含 量 也 有 较 好 反 映 ； １Ｓ Ｋ 的测 井 灵 敏 度 较 低 ， 出 的 含 量 相 关 性 Ｒ２ ． ８ ） 白 Ａ 、、 解
不好 ； ｉＧ Ｔ 、 ｄ的中子俘获伽马截面积虽然很 大， 不影响主要元素 的含量求解 。去除 Ｈ含量后 ， 也可以以骨架元 素含 量 的表现方式求解元素含量 。通过与氧化物闭合模型 求解元素 含量 的方 法相 比， 该方法 相对简便 ， 于实 际刻 度 对
过 程 的要 求 相 对 容 易 实 现 。
关键词 ：测井方法 ； 地层元素 ； 俘获伽马 ；蒙特卡罗数值模拟 ；解谱
中 图分 类 号 ：Ｐ ３ ． １ ６ １８ 文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｓ ｕ ｎ Ｆｏ ｍ ａ ｉ ｎ Ｅｌｍ ｅ ｇ ｉ ｔ ｈｅＭ ｅｈｏ ｕ ｅ ｉａ ｍ ｕ ａ ｉｎ ｔ ｄｙ ｏ ｒ ｔｏ ｅ ｎｔＬｏ ｇｎｇ ｗｉｈ ｔ ｔ ｄ ｏｆＮ ｍ ｒｃ ｌＳｉ ｌ ｔｏ