[发明专利]一种脉冲中子氧活化测井水流速度最优化计算方法

权利要求书

1.一种脉冲中子氧活化测井水流速度最优化计算方法其特征在于所述方法包括以下步骤：

S1：对活化时间谱进行质量控制，质量控制包括异常点修正以及降噪处理两部分，用于降低仪器噪声以及放射性统计涨落对活化时间谱的影响，提高活化时间谱的信噪比，使活化时间谱中的水流特征更为明显，便于后续的处理；

S2：对活化时间谱进行静态氧校正，静态活化氧原子核主要来自地层和井下水泥环中的氧元素，这部分静态的活化氧原子核释放的活化伽马射线会影响距离中子源最近的探测器，静态活化氧计数可视为一个指数衰减函数，可以通过函数拟合的方式来估算静态氧计数并对其进行校正；

S3：构造目标函数，根据井内流体静止时的氧活化反应率分布函数D(z)以及仪器探测器响应函数R(z)，建立计算活化时间谱各时刻理论计数率的模型，结合实测活化时间谱的各时刻计数率，根据活化时间谱理论计数率与实测计数率之间的累计误差构造目标函数；

S4：水流速度优化计算，采用群体智能最优化计算方法来对目标函数进行求解，通过寻优处理来最小化目标函数，求解目标函数解向量，从而获得使各时刻理论计数率与实测计数率间误差最小的水流速度，该水流速度为与实际水流速度最接近的最优化计算结果。

2.如权利要求1中所述的一种脉冲中子氧活化测井水流速度最优化计算方法其特征在于所述步骤3中的井内流体静止时的氧活化反应率分布函数D(z)与探测器响应函数R(z)通过蒙特卡洛数值模拟技术获得，均可采用洛伦兹分布来表征：

式中，h为洛伦兹峰高，p为洛伦兹峰位，w为洛伦兹峰宽。

3.如权利要求1中所述的一种脉冲中子氧活化测井水流速度最优化计算方法其特征在于所述步骤3中计算活化时间谱各时刻理论计数率的模型为：

式中，n为井中的水流数，λ为¹⁶N的衰减系数，D′(z)为中子脉冲结束后的氧活化反应率分布函数，R(z)为伽马探测器响应函数，其中自变量z为到探测器的距离，L为伽马探测器到中子源的距离，v_i为第i个水流速度，C(t)为活化时间谱t时刻计数率。

4.如权利要求3中所述的中子脉冲结束后的氧活化反应率分布函数D′(z)可以根据井内流体静止时的氧活化反应率分布函数D(z)来计算，计算公式为：

式中，A为流动空间截面积，z为到中子源的距离，t₀为中子脉冲起始时间，t_a为中子脉冲持续时间。

5.如权利要求1中所述的一种脉冲中子氧活化测井水流速度最优化计算方法其特征在于所述步骤3根据活化时间谱理论计数率与实测计数率之间的累计误差构造的目标函数为：

式中，m为中子脉冲结束后的采样点数，M(t_j)为t_j时刻实测活化时间谱计数率，C(t_j)为t_j时刻理论活化时间谱计数率，e为实测活化时间谱计数率与理论计数率的累计误差。

6.如权利要求1中所述的一种脉冲中子氧活化测井水流速度最优化计算方法其特征在于所述步骤4采用群体智能最优化计算方法来对目标函数进行求解的解向量表示为：

S＝[h_Di,w_Di,v_i,h_R,w_R]i＝1,...,n (5)

式中，h_Di为第i个水流产生的氧活化反应率分布的洛伦兹峰高，w_Di为第i个水流产生的氧活化反应率分布的洛伦兹峰宽，h_R为仪器响应函数的洛伦兹峰高，w_R为仪器响应函数的洛伦兹峰宽，v_i为第i个水流的速度。