[发明专利]提高伽马能谱数据品质的测量方法

说明书

本发明公开一种利用反演算法改善核测井仪器中伽马能谱品质的数据处理方法，该方法可以有效降低康普顿平台的计数，最大限度地还原伽马射线在入射到探测器位置处的能量。该方法的数据处理流程为：（1）采用蒙特卡洛模拟方法，建立核测井仪器的响应关系矩阵。（2）将含有伽马探测器的测井仪器测量到的伽马能谱数据保存为矩阵形式，每个采样点的能谱数据为矩阵中的一列，不同采样点在不同的列。（３）对各个采样点的能谱进行预处理，例如能量修正、死时间修正、异常点剔除等，确保能谱品质达到后续处理要求；（４）利用（１）中的探测器响应矩阵对每一个采样点的能谱数据进行反演计算（５）得到反演之后的伽马能谱，对该能谱进行相应的后续谱处理。

技术领域：本发明属于石油测井领域，涉及一种基于数据反演方法改善核测井仪器中伽马能谱品质的数据处理方法，从而增加测井曲线变量的灵敏度和测量精度。

背景技术：

在石油核测井领域，无论是自然伽马测井、密度测井、岩性测井还是使用中子源的测井仪器，这些测井仪器中都会采用伽马探测器对伽马的能量和计数进行测量。其中一些测井仪器对伽马探测器的能量分辨要求比较高，例如中子－伽马测井仪器中的全能谱测井，它需要通过测量得到的伽马能谱计算分析出地层中不同元素的含量或者比值，探测器能谱分辨率的高低将直接影响测量结果的精度。

在常规的核测井仪器中，由于井眼直径普遍较小，仪器中伽马探测器的灵敏体积(如晶体探测器的晶体大小)通常情况下都会受仪器内部空间的限制，这就导致了伽马射线不能将所有的能量沉积在灵敏区域内，进而导致伽马射线能谱中全能峰位置的计数较少，康普顿平台上的计数较多。然而全能峰的能量一般是地层元素的特征能量，如何提高全能峰的计数对提高仪器的测量准确性有重要的意义。

发明内容：

发明目的：本发明公开了一种利用反演算法改善核测井仪器中伽马能谱品质的数据处理方法，该方法可以有效降低康普顿平台的计数，最大限度地还原伽马射线在入射到探测器位置处的能量。

技术方案：

一种提高伽马能谱数据品质的测量方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)利用粒子输运蒙特卡洛模拟工具，建立相应测井仪器中伽马探测器的几何和物理模型；

(2)模拟探测器输入能量与输出能谱之间的响应关系矩阵：将探测器因伽马能量沉积测量到的能谱看做是入射伽马射线能量和响应关系函数的积分，如下式：

其中：

D(E)是探测器测量到的能谱，即输出能谱；

I(E₀)是伽马射线入射至探测器位置前的能谱；

R(E,E₀)是探测器的响应方程；

采用离散的矩阵表达形式如下：

其中：

R_ij是能量在第i个能道内的入射射线被探测器测量时在第j个能道中的概率；

D_n是探测器测量的能谱第n个能道上的计数；

I_n是入射到探测器表面的能谱第n个能道上的计数；

(3)将测井仪器每个采样点，即时间点或深度点的伽马能谱数据保存为矩阵形式；

(4)将步骤(3)中测井仪器每个采样点的能谱进行预处理；

(5)结合步骤(2)中的响应关系矩阵，对步骤(4)中的采样点进行数据反演，迭代反演公式如下：

其中：