伽玛探测器井液吸收系数的拟合方法与流程

1.本发明属于伽玛测井技术，具体涉及一种伽玛探测器井液吸收系数的拟合方法。


背景技术：

2.伽玛测井在铀矿地质工作中扮演着很重要的角色，它是探测钻孔中地下岩层所含放射性铀元素释放的γ射线强度，然后通过计算获得岩层所含铀元素含量的一种方法。
3.在伽玛测井过程中，由于钻孔中的井液会吸收一部分地层中的伽玛射线，并且井液的密度越大，井液的影响就越大，井液吸收伽玛射线能力就越强，导致测量的γ射线强度会偏低，从而影响后续含量的准确计算工作。为此，《γ测井规范》明确规范了井液修正方法和不同型号仪器、不同井况(钻孔垂直或倾斜状态)的等效水层厚度的γ射线强度的井液吸收系数。
4.在实际应用中，将计算出来的实测等效水层厚度与规范给定的相应间隔值采用线性内插方式求出井液吸收系数(简称为标准井液吸收系数)。
5.还有另外一种计算井液吸收系数的方法在实际工作中得到广泛应用，那就是回归分析，即采用回归的技术手段将规范给定的不同等效水层厚度与标准吸收系数之间建立函数关系，拟合成数学表达式，然后将计算出来的实测等效水层厚度代入公式，求出井液吸收系数(简称为计算井液吸收系数)，这种方法适用于计算机编程自动连续计算。
6.上述标准井液吸收系数、计算井液吸收系数都属于γ射线强度的井液吸收系数。
7.因为回归分析毕竟是统计学方法，允许回归值与样本数据(规范给定的标准吸收系数，下同)之间有一定的数据波动，如果不关注这种数据波动(简称为误差)的话，就会产生不能接受的结果：因不能准确地对井液吸收进行修正而导致测井伽玛强度偏低，从而造成漏矿。
8.目前运用的在砂岩型铀矿勘查系统推广的伽玛解释软件就曾经出现了一个漏矿事例。对
××
盆地
××
地区zkb2020-6号钻孔测井伽玛数据使用上述解释软件进行解释时，在406.9米处计算的井液的计算井液吸收系数为18％，而采用标准计算方式计算该点井液的标准井液吸收系数为22.99％，两者相差4.99％，用软件计算的井液修正系数将伽玛照射量率修正为28.86nc/(kg
·
h)，解释铀含量为0.0212％(表1)。像这样的点被当作反褶积解释的假异常而剔除铀矿薄层之列，因为它的照射量率不足仪器的灵敏度30.42(nc/kg
·
h)/0.01％eu。
9.表1 zkb20020-6钻孔伽玛自动解释采用标准与计算方式之井液吸收系数修正及处理结果对比表
[0010][0011][0012]
fd-3019型伽玛探测器是目前铀矿地质勘查行业中最广泛得到应用的仪器类型，倾角为90
°
的钻孔是砂岩型铀矿勘探中应用最普遍的钻孔设计，而钻孔垂直状态下测井探管是沿井轴测量的。针对在砂岩型铀矿勘查系统，采用fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量得到井液吸收系数，利用伽玛解释软件进行解释时，由于井液修正误差，得到的结果会出现漏矿情况。
[0013]
如图1所示，是现有技术中《γ测井规范》给定的fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量的不同等效水层厚度的井液吸收系数的数据散点图。
[0014]
从散点图能够看出，《γ测井规范》给定的fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量的不同等效水层厚度的井液吸收系数所得到的曲线，形状类似于负指数型增长曲线，在用回归分析方法拟合时，多项式用到了6阶，但回归值与样本数据之间仍存在较大的相对误差。


技术实现要素：

[0015]
本发明的目的在于提供一种伽玛探测器井液吸收系数的拟合方法，针对现有技术中井液修正误差造成的漏矿现象，能够杜绝伽玛解释软件解释时造成漏矿的情况。
[0016]
为达到上述目的，本发明使用的技术解决方案是：
[0017]
伽玛探测器井液吸收系数的拟合方法，包括：
[0018]
利用伽玛探测器沿钻孔的井轴测量不同等效水层厚度对应的标准液吸收系数，等效水层厚度包括多个等效水层厚度值，井液吸收系数包括多个井液吸收值；
[0019]
将等效水层厚度值、井液吸收值对应的至少三个相邻数据对作为数据点组，给数据点组的数据点填加趋势线，形成曲线段，相邻数据点组的曲线段的端点重合，形成数据对散点曲线；
[0020]
对每个曲线段对应的数据对进行拟合值与标准数值之间逐点实施误差控制，使拟合值与标准数值之间的相对误差落在要求范围内。
[0021]
进一步，每个等效水层厚度值对应一个井液吸收值。
[0022]
进一步，伽玛探测器选用fd-3019型伽玛探测器，钻孔为垂直或倾斜状态。
[0023]
进一步，制作等效水层厚度值、井液吸收值对应的散点图，包括：
[0024]
将等效水层厚度值、井液吸收值放入excel表格中，对excel表格中水层厚度列和吸收系数列，从首行等效水层厚度值、标准井液吸收值开始，选中连续的数据对，打开excel菜单栏插入选项，随后打开该选项工具栏中的图表选项，选中制作散点图工具，制作数据点组对应的曲线段；
[0025]
在数据对的曲线段中，点右键在弹出窗口中选中添加趋势线选项，对数据对的拟合值与标准数值之间逐点实施误差控制；查看与数据对对应的误差数据，若相对误差在要求范围内则本轮拟合成功。
[0026]
进一步，计算拟合值与标准数值之间的相对误差，公式采用：δ表示拟合值与标准值之间的相对误差，表示拟合值，xi表示标准值。
[0027]
进一步，若相对误差在要求范围之外，则将拟合的数据对数量减少后继续拟合，直致相对误差在要求范围之内为止。
[0028]
进一步，选用2阶多项式拟合。
[0029]
进一步，选定5个数据对形成数据点组，对数据对散点曲线的曲线段进行分段拟合。
[0030]
进一步，若相对误差在要求范围之外，选用直线方式拟合。
[0031]
进一步，第二轮拟合以上一轮拟合成功的结束数据对为起点，再选中相邻排列的数据对继续拟合，逐点控制误差，直到数据对都得到了拟合为止。
[0032]
本发明技术效果包括：
[0033]
本发明采用分段拟合、分段逐点控制误差的方法，高精度拟合《γ测井规范》给定的fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量的不同等效水层厚度与井液吸收系数之间的函数关系，能够彻底杜绝利用伽玛解释软件进行解释时容易造成漏矿的情况发生，应用取得了较好的效果，可以杜绝漏矿事件的发生。
附图说明
[0034]
图1是现有技术中《γ测井规范》给定的fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量的不同等效水层厚度的井液吸收系数的数据散点图；
[0035]
图2是本发明中分段拟合、逐点控制误差方法的示意图。
具体实施方式
[0036]
以下描述充分地示出本发明的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践和再现。
[0037]
伽玛探测器井液吸收系数的拟合方法，具体步骤包括：
[0038]
步骤1：利用伽玛探测器沿钻孔的井轴测量不同等效水层厚度对应的标准液吸收系数，等效水层厚度包括多个等效水层厚度值，井液吸收系数包括多个井液吸收值；
[0039]
每个等效水层厚度值对应一个井液吸收值。
[0040]
本优选实施例中，伽玛探测器选用fd-3019型伽玛探测器，钻孔为垂直或倾斜状态。
[0041]
步骤2：将等效水层厚度值、井液吸收值对应的至少三个相邻数据对作为数据点组，给数据点组的数据点填加趋势线，形成曲线段，相邻数据点组的曲线段的端点重合，形成数据对散点曲线；
[0042]
如图2所示，是本发明中分段拟合、逐点控制误差方法的示意图。
[0043]
制作等效水层厚度值、井液吸收值对应的散点图，具体操作是：
[0044]
将等效水层厚度值、井液吸收值放入excel表格中，对excel表格中水层厚度列和吸收系数列，从首行等效水层厚度值、标准井液吸收值开始，选中连续的5个数据对，打开excel菜单栏“插入”选项，随后打开该选项工具栏中的“图表”选项，最后选中制作“散点图”工具，数据点组对应的曲线段制作完毕。
[0045]
选定5个数据对的原理：因为对原始标准数据对整体用指数、对数、幂方式拟合，从散点图显示的拟合结果看，拟合结果与标准数值之间误差很大，多项式用到6阶拟合都存在难以容忍的误差，因此，5个数据对的分段拟合是最佳选择。
[0046]
本优选实施例中，fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量的等效水层厚度值为29个数据，数值范围2.5～130mm。
[0047]
依次处理其他数据点组，完成数据对散点曲线。
[0048]
步骤3：对每个曲线段对应的数据对进行拟合值与标准数值之间逐点实施误差控制，使拟合值与标准数值之间的相对误差落在要求范围内。
[0049]
步骤3.1：在5个数据对的曲线段中，点右键在弹出窗口中选中“添加趋势线(r)
…”
选项。在“设置趋势线格式”窗口选中2阶多项式并显示公式和显示r平方值；
[0050]
因为从散点图上粗略的看，2阶多项式拟合的结果与标准数值之间吻合的较好，阶数高影响计算机的运算速度，对推广运用不利。
[0051]
步骤3.2：对5个数据对的拟合值与标准数值之间逐点实施误差控制；
[0052]
逐点实施误差控制具体做法是：将excel拟合的公式写入“拟合值”列相应位置(图2)，公式(1)中的x是原始标准数据列中的“水层厚度”列的一个数据。
[0053]
计算拟合值与标准数值之间的相对误差，公式如下：
[0054][0055]
式中：δ表示拟合值与标准值之间的相对误差，％；
[0056]
表示拟合值，％；
[0057]
xi表示标准值，％
[0058]
图2中，“相对误差1”列相对位置中写入公式(1)，公式中的是“拟合值”列中的数据，xi是原始标准数据列之“吸收值”列的数据。
[0059]
步骤3.3：查看“相对误差1”列中的误差数据，若相对误差在要求范围内(最小-0.5％～最大0.32％之间)，则认为本轮拟合成功并记录拟合公式；若相对误差在要求范围之外，则将拟合数据对数量由五对减少至四对按上述步骤继续拟合，并在“相对误差2”列计算相对误差，查看误差计算结果。若相对误差仍然在要求范围之外则将拟合数据对数量由四对减少至三对按上述步骤继拟合，并在“相对误差3”列计算相对误差，查看误差计算结果，直致相对误差在要求范围之内为止，三个数据对是用2阶多项式拟合的最小数据个数。若相对误差在[-0.5％，0.32％]之外，则说明该组数据对不适合用2阶多项式拟合，改用直线方式拟合，直致相对误差在[-0.5％，0.32％]之间为止。
[0060]
第二轮拟合以上一轮拟合成功的结束数据对为起点，再选中连续的5个数据对继续拟合，逐点控制误差，直到29个数据对都得到了拟合为止。
[0061]
采用本发明的分段拟合、逐点控制误差的方法，将规范给定的fd-3019型伽玛探测器沿井轴测量的不同等效水层厚度(d)、井液吸收系数(η)的29个数据点分成应为12曲线段，每个曲线段回归出来的函数表达式及相对误差列示如下：
[0062]ⅰ、当d》＝2.5并且d《＝7.5时：
[0063]
η＝-0.008*d2 0.54*d-0.2
[0064]
r2＝1，相对误差0％～1.31
×
0％；
[0065]ⅱ、当d》7.5并且d《＝12.5时：
[0066]
η＝0.016*d2 0.12*d 1.6
[0067]
r2＝1，相对误差0％～0％；
[0068]ⅲ、当d》12.5并且d《＝20时：
[0069]
η＝0.52*d
0.939
[0070]
r2＝0.999，相对误差-0.50％～0.19％；
[0071]ⅳ、当d》20并且d《＝30时：
[0072]
η＝0.37d 1.2833
[0073]
r2＝0.9998，相对误差-0.19％～0.32％；
[0074]
ⅴ
、当d》30并且d《＝40时：
[0075]
η＝0.008*d
2-0.26*d 13
[0076]
r2＝1，相对误差0％～0％
[0077]ⅵ、当d》40并且d《＝60时：
[0078]
η＝0.31*d 3.04
[0079]
r2＝0.9997，相对误差-0.32％～0.26％；
[0080]ⅶ、当d》60并且d《＝70时：
[0081]
η＝0.004*d
2-0.26*d(i) 7.4
[0082]
r2＝1.00，相对误差0％～0％；
[0083]
ⅷ
、当d》70并且d(i)《＝80时：
[0084]
η＝0.24*d(i) 7.4
[0085]
r2＝1.00，相对误差0％～0％；
[0086]
ⅸ
、当d》80并且d(i)《＝90时：
[0087]
η＝0.002*d
2-0.13*d 24.2
[0088]
r2＝1.00，相对误差0％～0％；
[0089]
ⅹ
、当d》90并且d《＝110时：
[0090]
η＝-0.003*d2 0.741*d-13.91
[0091]
r2＝0.999，相对误差-0.03％～0.03％；
[0092]
ⅺ
、当d(i)》110并且d(i)《＝120时：
[0093]
η＝-0.004*d2 1.02*d-32.5
[0094]
r2＝1，相对误差0％～0％；
[0095]
ⅻ
、当d(i)》120并且d(i)《＝130时：
[0096]
η＝0.002*d
2-0.43*d 55.1
[0097]
r2＝1相对误差0.00％～0.00％。
[0098]
为了检验改进吸收系数的应用效果，将上述公式运用到程序中对
××
盆地
××
地区zkb2020-6号钻孔测井伽玛数据进行解释，结果如表2。
[0099]
表2 zkb20020-6钻孔伽玛自动解释采用改进计算与标准方式之井液吸收系数修正及处理结果对比表
[0100][0101][0102]
从表2中可以看出，改进计算吸收系数与标准吸收系数只是小数位上的微弱误差，406.9米处修正后的照射量率均为30.80nc/(kg
·
h)，五点式反褶积解释的铀含量均为0.0228％，由于该点的伽玛照射量率大于仪器的灵敏度，所以被认定为铀矿薄层。这一事例说明，改进计算的吸收系数彻底改变了原程序计算之不足，可以让测井软件计算出正确的解释结果。
[0103]
本发明所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本发明能够以多种形式具体实施而不脱离技术方案的精神或实质，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。