一种用于地层元素测井的元素产额计算方法技术

本发明专利技术公开了一种应用于地层元素测井的元素产额计算方法，发明专利技术的元素产额计算方法主要包括以下几个步骤：(1)首先自动选定一种元素种类组合。(2)然后利用奇异值分解方法计算对应元素产额初值y(0)，当计算得到的某种元素产额为负值时，赋值为0.001。(3)令k＝0，利用极大似然的约束迭代方法计算得到元素产额y(k+1)，令k＝k+1。(4)如果满足迭代截止条件，终止循环，然后计算AIC与BIC，及两者比值AIC/BIC。(5)重复步骤1‑3，直到所有元素种类组合计算完毕。(6)选择对应AIC/BIC最小值的元素产额为最终元素产额。该发明专利技术方法与常用的加权最小二乘元素产额计算方法相比较，降低了噪音干扰及和测量自身统计波动对元素产额计算准确度的影响，提高了元素产额计算精度；并且能够实现元素种类的自动确定。

【技术实现步骤摘要】
一种用于地层元素测井的元素产额计算方法
本专利技术涉及石油天然气开发领域，具体涉及一种针对地层元素测井的元素产额计算的方法。
技术介绍
地层元素测井是指通过利用同位素中子源或是可控脉冲中子源，利用中子源发射的中子与测井仪器周围物质作用产生伽马射线；处理伽马探测器测量得到的伽马能谱数据，评价地层骨架元素组成的测井方法。元素测井仪器通常采用一个伽马晶体探测器，在井眼内进行测量，基于建立的获取的元素标准能谱数据，通过伽马能谱解谱，获取元素产额，进而利用氧化物闭合模型将元素产额转换为元素的干重含量。目前针对地层元素测井的元素产额计算方法主要是加权最小二乘方法。放射性衰变是一个随机过程，因此针对放射性衰变的伽马射线的测量会在一定程度上受到统计波动性的影响。这些内在的波动不可避免地对测量伽马能谱产生影响，造成相同测量条件及测量时间的情况下，测量得到的伽马能谱的能道计数不完全相同。地层元素测井测量伽马能谱的这种自身统计特性，会对元素产额的计算产生影响。另外由于电路信号、自然伽马本底等因素产生的能谱噪音也会影响元素产额的计算准确度。除此之外，目前常用的加权最小二乘元素产额计算方法，需要人为确定元素的种类组合，且受测量能谱统计波动及噪音干扰影响较大。基于上述地层元素测井元素产额计算中存在的问题，本专利技术提出一种应用于地层元素测井的元素产额计算，降低能谱噪音及自身统计波动性对元素产额计算的影响，提高元素产额计算的准确度。
技术实现思路
针对上述元素测井元素产额计算存在的问题，本专利技术提出了一种元素产额计算方法，降低噪音干扰与自身统计性对元素产额计算的影响，实现元素种类与产额的自动识别与准确计算。其技术解决方案包括：一种地层元素测井元素产额的计算方法，依次包括以下步骤：(a)选取第一种元素种类组合。例如若地层最多含有9种元素，且最少含有7中元素，则元素种类的可能组合数一共有C(9,9)+C(9,8)+C(9,7)＝46种；若已知地层必定含有某一种或几种元素，则相应的元素种类组合数会相对减少。(b)确定元素种类组合之后，利用奇异值分解方法确定元素产额初值y(0)＝VS-1UC，令k＝0，若某种元素的产额为负值，将其赋值为0.001。式中：A＝U·S·VT，A为所选元素种类标准谱组成的m×n系数矩阵，其中m为选取的组合中的元素种类数，n为测量伽马能谱的能道数，U，S，V为矩阵A的奇异值分解矩阵，C为测量得到的n×1伽马能谱矩阵。(c)令k＝k+1，然后计算：式中：a(i,j)为矩阵A中的矩阵元素，λ为约束项系数。(d)如果|y(k+1)-y(k)|＜T或k＞kT，终止迭代；否则，重复步骤(c)。式中：T与kT分别为残差及迭代次数截止值。然后计算AIC＝-2O(y)+2·n及BIC＝-2O(y)+ln(m)n；并计算两者比值AIC/BIC。式中：O(y)为拟合能谱与测量能谱的残差。(e)重复步骤(a)-(d)，所有元素种类组合计算完毕。(f)对比不同元素种类组合条件下，AIC与BIC的比值。当AIC/BIC具有最小值时，计算结果即为地层元素种类与元素产额。上述计算方法用于计算地层元素测井的元素产额，进而用于元素含量的确定。本专利技术首先选取一种元素种类组合，然后利用基于奇异值分解的方法计算得到元素产额的初始值。然后利用基于极大似然约束的迭代方法计算得到元素产额，不断迭代计算，满足相关截止条件后，终止计算，得到元素产额。迭代截止后计算AIC与BIC的比值。选取不同的元素种类组合，重复上述步骤。最终计算得到多个不同元素种类组合对应的AIC/BIC比值。对应最小AIC/BIC值得元素组合，即是地层元素种类组成；计算的结果即为最终应用于元素含量计算的元素产额。相比现有技术，本专利技术提出的元素产额计算方法，能够降低能谱噪音与自身统计性对元素产额计算的响应，提高了元素产额的计算准确度。另外，还能够实现元素种类的自动识别。附图说明下面结合附图对本专利技术做进一步说明：图1为本专利技术计算方法计算元素产额的具体流程图；图2为具有不同噪音与统计特性的伽马能谱数据；图3为本专利技术方法与常规加权最小二乘计算元素产额与实际值的误差对比；具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做详细说明。对于由于受仪器电路、本底伽马等因素的影响会对元素产额的计算产生影响；另外，放射性衰变是一个随机过程。因此针对放射性衰变的测量都会受到一定程度统计波动性的影响。这些内在的波动不可避免地对放射性测量产生影响，造成相同测量条件及测量时间的情况下，测量得到的伽马能谱计数不完全相同。因而也会对元素产额的计算准确度产生影响。本专利技术主要用于降低来噪音干扰及自身统计波动对元素产额计算的影响。实施例1：本专利技术，一种元素产额的计算方法，如图1所示，具体包括以下步骤：步骤1、如果已知地层元素种类最多有11种元素，最少含有10种元素，则地层骨架元素种类的可能组合数一共有C(11,11)+C(11,10)＝12种，选取一种元素种类组合。步骤2、利用奇异值分解方法确定元素产额初值y(0)＝VS-1UC，令k＝0，若某种元素的产额为负值，将其赋值为0.001。式中：A＝US·VT，A为所选元素种类标准谱组成的m×n系数矩阵，其中m为选取的组合中的元素种类数，n为测量伽马能谱的能道数，U，S，V为矩阵A的奇异值分解矩阵，C为测量得到的n×1伽马能谱矩阵。步骤3、令k＝k+1，然后计算：式中：a(i,j)为矩阵A中的矩阵元素，λ为约束项系数。步骤4、重复步骤(a)-(d)，直到所有元素种类组合计算完毕。步骤5、计算不同元素种类组合条件下，AIC与BIC的比值。当AIC/BIC具有最小值时，计算结果即为地层元素种类与元素产额。利用上述具体实施方案，处理具有不同噪音干扰及统计性的伽马能谱(如图2所示)，计算得到不同元素的产额。并与常规加权最小二乘法进行对比，两者计算得到元素产额值与实际元素产额的误差对比的结果如图3所示。由图3可以看出，相对目前常用加权最小二乘方法，本专利技术方法计算得到的元素产额误差更小，与实际值更加接近。因此新方法计算元素产额值在确定元素含量方面具有优势。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用于地层元素测井的元素产额计算方法，其特征在于，依次包括以下步骤：(a)自动选取第一种元素种类组合。例如若地层最多含有9种元素，且最少含有7种元素，则元素种类的可能组合数一共有C(9,9)+C(9,8)+C(9,7)＝46种；若已知地层必定含有某一种或几种元素，则相应的元素种类组合数会相对减少。(b)选取一种元素种类组合之后，利用奇异值分解方法计算元素产额初值y(0)＝VS‑1UC，并令k＝0，若某种元素的产额为负值，将其赋值为0.001。式中：A＝U·S·VT，A为所选元素种类标准谱组成的m×n系数矩阵，其中m为选取的组合中的元素种类数，n为测量伽马能谱的能道数，U，S，V为矩阵A的奇异值分解矩阵，C为测量得到的n×1伽马能谱矩阵。(c)令k＝k+1，然后计算：

【技术特征摘要】
1.一种应用于地层元素测井的元素产额计算方法，其特征在于，依次包括以下步骤：(a)自动选取第一种元素种类组合。例如若地层最多含有9种元素，且最少含有7种元素，则元素种类的可能组合数一共有C(9,9)+C(9,8)+C(9,7)＝46种；若已知地层必定含有某一种或几种元素，则相应的元素种类组合数会相对减少。(b)选取一种元素种类组合之后，利用奇异值分解方法计算元素产额初值y(0)＝VS-1UC，并令k＝0，若某种元素的产额为负值，将其赋值为0.001。式中：A＝U·S·VT，A为所选元素种类标准谱组成的m×n系数矩阵，其中m为选取的组合中的元素种类数，n为测量伽马能谱的能道数，U，S，V为矩阵A的奇异值分解矩阵，C为测量得到的n×1伽马能谱矩...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘军涛，张锋，刘树才，苗彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32