伽瑪測井分層解釋法的程序實現與應用

楊利容，黃元清，王 祺

(1．成都理工大學，四川 成都610059;2．四川省核工業(yè)地質局，四川 成都610021;3．四川省核工業(yè)地質調查院，四川 成都610061)

伽瑪測井分層解釋法的程序實現與應用

楊利容1、2，黃元清3，王 祺3

(1．成都理工大學，四川 成都610059;2．四川省核工業(yè)地質局，四川 成都610021;3．四川省核工業(yè)地質調查院，四川 成都610061)

在VC++平臺下，通過對自然伽瑪測井數據和分層解釋法中反褶積計算方法的分析，編程實現了自然伽瑪測井數據曲線的自動繪制。并且，通過圖形化操作可以對地質特征參數實現自動計算，進一步對自然伽瑪測井數據進行反褶積法計算，最終獲得單元層的鈾含量，實現自然伽瑪測井分層解釋。通過應用程序對測井模型數據的處理表明，采用圖形化求取特征參數，可以極大地降低特征參數獲取的難度。程序計算的單元層含量與實際含量進行對比，結果表明，只要采用合適的計算長度，其計算誤差就可控制在2%以內，并且可以很好地區(qū)分測井模型中10 cm的夾層，同時說明通過該方法獲得的特征參數是合適的。

伽瑪測井;反褶積;VC++

0 前言

自然伽瑪測井是放射性礦產勘查中的重要手段，放射性礦產的儲量計算，往往是由測井提供重要的數據。然而在傳統的面積法對測井數據處理的過程中，存在較大的缺點，它既不能提供礦層內鈾、釷含量的變化形態(tài)，也不能把礦層群中的夾層區(qū)分出來。同時還需要制圖和面積測量，人為的誤差也較大［1]。自上世紀八十年代以來，國外就對測井數據的處理方法展開了各種研究。我國在九十年代，湯彬等人［1]對分層解釋法進行了較深入的研究［2～6]。目前，比較通用的處理方法是反褶積分層解釋法，該方法只需要采用一個地質特征參數(或視地質特征參數α)，而且其數值可以根據實際的放射性測井曲線來確定，從而在很大程度上消除了鉆孔條件和地質環(huán)境諸多參數的影響［7]。因此可以消除或者部份地解決長期以來傳統方法存在的問題。

由于反褶積分層解釋法存在計算量較大的缺陷，因此人工計算往往滿足不了現代工作效率的要求。作者在本文中，就是將反褶積分層解釋法用計算機編程，實現計算自動化，以提高計算效率。

1 方法及程序實現

1．1 反褶積計算

反褶積法是七十年代末由加拿大學者卡納威(J．G．Conaway)提出來的一種分層解釋方法，八十年代初，該方法被引入我國，并在鈾礦物探界進行了推廣［8]。特別是特征參數α實測方法的研究取得成功，使反褶積法完全可以投入生產。作者在本文計算所采用的是斜率法，從鉆孔實測的伽瑪照射量率曲線上求取，反褶積計算，從而進行分層解釋。其中，反褶積計算通式為［7，9]:

式中qi為第i個單元層含量的數值，以百分數表示;Ii為測點i的γ照射量率的數值，單位為納庫每千克時(nC/(kg·h));α為特征參數，與探頭結構、鉆孔條件和地層環(huán)境參數有關;表示單位吸收厚度對γ照射量率衰減的百分數，單位(1/m);h為單元層厚度，單位為(m);Hk為算子長度，只與算子長度的(2 m+1)有關，當2 m+1取值1、3、5時，分別對應一點式反褶積、三點式反褶積和五點式反褶積。

五點式反褶積為:

從上述公式可見，在反褶積計算中，特征參數的選擇是否合適，直接影響計算結果的準確性。

1．2 程序實現

本程序設計主要從四個方面進行:①數據準備;②參數設計;③圖形交互;④反褶積計算。

1．2．1 數據準備

由于我國測井設備不一，數據格式不一，但都能與Windows自帶的記事本兼容，因此本程序選用了記事本的文本格式，且數據只需要測量深度和輻射強度(或計數)。數據的讀入可采用以下結構。struct WellLogging_Data/*定義讀入數據的結構體*/

{int DataNum;/*定義數據序號*/

double Deep;/*定義深度*/long int count;/*定義測量值*/};在定義數據結構后，就可以通過CFileDialog類和CFile對數據進行讀寫了。

1．2．2 參數設計

VC++專門設計了資源編輯器，使用資源編輯器，我們無需編寫資源文件，就可以增加菜單、對話框，為我們的軟件系統增添顯示信息并取得用戶數據的人機交互界面［10]。通過這個功能，我們將參數設置設計為一個對話框，然后在需要的地方調用該對話框。其調用如下:

ParaSetDlg dlg;

調用后的結果如圖1所示。

圖1 參數設置對話框Fig．1 Parameter settings dialog

1．2．3 圖形交互

Windows程序與Dos程序最大的區(qū)別，就在于Windows有一個很友好的圖形界面，可以讓使用者輕松地學會操作。圖2是本程序在調入測量數據后顯示的曲線圖，用戶可以通過鍵盤和鼠標對曲線進行光標移動，曲線放大、縮小等操作。同時，使用者可以非常直觀地根據伽瑪測井曲線形態(tài)，選擇合適的特征參數計算點，程序將通過使用者在屏幕上確定的計算點，自動計算特征參數。

圖2 程序主框架圖Fig．2 Main frame of software

該程序實現主要是在View類中的OnDraw中，通過調用畫圖函數對測量數據進行畫圖，同時通過對快捷鍵的設置和工具欄的設置與編程，可以很方便地實現人機交互。

1．2．4 反褶積計算

反褶積計算是整個程序的關鍵內容，其功能的實現均是為此服務的。作者在本程序中，提供了三點反褶積和五點反褶積二種方法。五點反褶積的實現如下:

for(int i=m_nStartNum+2;i＜=m_nEndNum－2;i++)

{

m_LContent［i]=m_nKr*((double((Well_Temp［i]．count－m_nAveCount))/m_nKu)－double((－(Well_Temp［i－2]．count－m_nAveCount)+16*(Well_Temp［i－1]．count－m_nAveCount)－30*(Well_Temp［i]．count－m_nAveCount)+16*(Well_Temp［i+1]．count－m_nAveCount)－(*Well_Temp［i+2]．count－m_nAveCount)))

/(12*m_nKu*m_nHigh*m_nCharacA*m_nHigh*m_nCharacA));

}。

計算后的結果以文本格式輸出。

2 程序應用

為了檢驗程序計算的準確性，作者選用了分別采用礦層厚度為10 cm的模型(見表1)、礦產厚度為10 cm～10 cm夾10 cm的模型(見下頁表2)，以及γ測井模型的數據進行試算。從計算的結果可以看出:

(1)無論是單層的薄層礦體還是含有夾石的多層薄層礦體，程序計算結果都可以準確地將其分辨出來。

(2)從計算結果來看，單層礦層的計算結果與實際含量的最小誤差僅為－0.09%(九點式反褶積)，含夾層的計算結果最小誤差為－0.28%(七點式反褶積)。由此可見，通過測井曲線計算特征參數，計算結果是準確的，這也表明通過圖形化計算的特征參數是合適的，符合實際情況。

(3)從采用的計算方法來看，隨著算子長度加長，反褶積分層解釋法效果愈好，計算含量的精度愈高，如采用七點式和九點式的計算誤差，均控制在2%以內。但過長的算子長度，也會帶來一定的誤差，如采用十一點式時，其計算精度反而不如七點式和九點式。

表1 礦層厚度為10 cm模型γ測井數據及解釋結果Tab．1γlogging data and interpretation of themodel of 10cm thick

表2 礦層厚度為10～10 cm夾10 cm的模型γ測井數據及解釋結果Tab．2γlogging data and interpretation of themodel in 10 cm thick layer and 10cm interbeded layer

3 結論

反褶積分層解釋法，是目前伽瑪測井資料解釋中最常用、最重要的一種方法。作者在VC++的開發(fā)平臺上，在較短的時間內實現了該方法的計算機自動計算，并實現了地質特征參數α的交互式計算。經計算結果表明，選擇合適的算子長度，計算誤差可以很好地控制在2%以內。該計算結果也表明，通過程序圖形化獲得伽瑪測井曲線的地質特征參數是可行的、正確的。當然，該程序在對數據預處理方面還有很多可以優(yōu)化和加強的地方。

［1]秦積庚．反褶積分層解釋的判別因子分析方法［J]．物探化探計算技術，1991，13(3):185．

［2]湯彬．γ測井“反褶積”特征參數α的初步探討［J]．華東地質學院學報，1984(1):83．

［3]湯彬，段波．伽馬測并分層解釋的單一系數分解法［J]．物探化探計算技術，1989(11):178．

［4]張書成．伽瑪能譜測井反褶積分層解釋中的一種簡單計算方法［J]．地球物理測井，1990(14):248．

［5]場彬、陸玲，伽瑪謝井形態(tài)系數的實鍘方法［J]．華東地廈學院學報，1988(4):135．

［6]郄樹海，王小衛(wèi)．確定性反褶積方法研究［J]．西北油氣勘探，2006(18):343．

［7]湯彬．γ測井分層解釋法［M]．北京:原子能出版社，1993．

［8]CONAWAY JW，KEELING PG．Quantitative Uranium Determinations from Gamma－Ray Logs by Application to Digital Time Series Analysis［J]．Geophysics，1978(43):456．

［9]γ測井規(guī)范［S]．EJ/T 611－2005．

［10]David J．KruglinsKi，ScotWingo，George Shepherd．Visual C++技術內幕［M]．，北京:希望電子出版社，1999．

TP 316.7

A

1001—1749(2011)02—0227—04

2010－09－27改回日期:2010－12－14

楊利容(1973－)，女，重慶人，工程師，博士，主要研究方向:地球探測與信息技術。