楊利容，黃元清，王 祺

(1．成都理工大學(xué)，四川 成都610059;2．四川省核工業(yè)地質(zhì)局，四川 成都610021;3．四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都610061)

伽瑪測(cè)井分層解釋法的程序?qū)崿F(xiàn)與應(yīng)用

楊利容1、2，黃元清3，王 祺3

(1．成都理工大學(xué)，四川 成都610059;2．四川省核工業(yè)地質(zhì)局，四川 成都610021;3．四川省核工業(yè)地質(zhì)調(diào)查院，四川 成都610061)

在VC++平臺(tái)下，通過(guò)對(duì)自然伽瑪測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)和分層解釋法中反褶積計(jì)算方法的分析，編程實(shí)現(xiàn)了自然伽瑪測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)曲線的自動(dòng)繪制。并且，通過(guò)圖形化操作可以對(duì)地質(zhì)特征參數(shù)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)計(jì)算，進(jìn)一步對(duì)自然伽瑪測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行反褶積法計(jì)算，最終獲得單元層的鈾含量，實(shí)現(xiàn)自然伽瑪測(cè)井分層解釋。通過(guò)應(yīng)用程序?qū)y(cè)井模型數(shù)據(jù)的處理表明，采用圖形化求取特征參數(shù)，可以極大地降低特征參數(shù)獲取的難度。程序計(jì)算的單元層含量與實(shí)際含量進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，只要采用合適的計(jì)算長(zhǎng)度，其計(jì)算誤差就可控制在2%以內(nèi)，并且可以很好地區(qū)分測(cè)井模型中10 cm的夾層，同時(shí)說(shuō)明通過(guò)該方法獲得的特征參數(shù)是合適的。

伽瑪測(cè)井;反褶積;VC++

0 前言

自然伽瑪測(cè)井是放射性礦產(chǎn)勘查中的重要手段，放射性礦產(chǎn)的儲(chǔ)量計(jì)算，往往是由測(cè)井提供重要的數(shù)據(jù)。然而在傳統(tǒng)的面積法對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)處理的過(guò)程中，存在較大的缺點(diǎn)，它既不能提供礦層內(nèi)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(lái)。同時(shí)還需要制圖和面積測(cè)量，人為的誤差也較大［1]。自上世紀(jì)八十年代以來(lái)，國(guó)外就對(duì)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的處理方法展開(kāi)了各種研究。我國(guó)在九十年代，湯彬等人［1]對(duì)分層解釋法進(jìn)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(gè)地質(zhì)特征參數(shù)(或視地質(zhì)特征參數(shù)α)，而且其數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際的放射性測(cè)井曲線來(lái)確定，從而在很大程度上消除了鉆孔條件和地質(zhì)環(huán)境諸多參數(shù)的影響［7]。因此可以消除或者部份地解決長(zhǎng)期以來(lái)傳統(tǒng)方法存在的問(wèn)題。

由于反褶積分層解釋法存在計(jì)算量較大的缺陷，因此人工計(jì)算往往滿足不了現(xiàn)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(jì)算機(jī)編程，實(shí)現(xiàn)計(jì)算自動(dòng)化，以提高計(jì)算效率。

1 方法及程序?qū)崿F(xiàn)

1．1 反褶積計(jì)算

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

式中qi為第i個(gè)單元層含量的數(shù)值，以百分?jǐn)?shù)表示;Ii為測(cè)點(diǎn)i的γ照射量率的數(shù)值，單位為納庫(kù)每千克時(shí)(nC/(kg·h));α為特征參數(shù)，與探頭結(jié)構(gòu)、鉆孔條件和地層環(huán)境參數(shù)有關(guān);表示單位吸收厚度對(duì)γ照射量率衰減的百分?jǐn)?shù)，單位(1/m);h為單元層厚度，單位為(m);Hk為算子長(zhǎng)度，只與算子長(zhǎng)度的(2 m+1)有關(guān)，當(dāng)2 m+1取值1、3、5時(shí)，分別對(duì)應(yīng)一點(diǎn)式反褶積、三點(diǎn)式反褶積和五點(diǎn)式反褶積。

五點(diǎn)式反褶積為:

從上述公式可見(jiàn)，在反褶積計(jì)算中，特征參數(shù)的選擇是否合適，直接影響計(jì)算結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1．2 程序?qū)崿F(xiàn)

本程序設(shè)計(jì)主要從四個(gè)方面進(jìn)行:①數(shù)據(jù)準(zhǔn)備;②參數(shù)設(shè)計(jì);③圖形交互;④反褶積計(jì)算。

1．2．1 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備

由于我國(guó)測(cè)井設(shè)備不一，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)只需要測(cè)量深度和輻射強(qiáng)度(或計(jì)數(shù))。數(shù)據(jù)的讀入可采用以下結(jié)構(gòu)。struct WellLogging_Data/*定義讀入數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)體*/

{int DataNum;/*定義數(shù)據(jù)序號(hào)*/

double Deep;/*定義深度*/long int count;/*定義測(cè)量值*/};在定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)后，就可以通過(guò)CFileDialog類和CFile對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫(xiě)了。

1．2．2 參數(shù)設(shè)計(jì)

VC++專門設(shè)計(jì)了資源編輯器，使用資源編輯器，我們無(wú)需編寫(xiě)資源文件，就可以增加菜單、對(duì)話框，為我們的軟件系統(tǒng)增添顯示信息并取得用戶數(shù)據(jù)的人機(jī)交互界面［10]。通過(guò)這個(gè)功能，我們將參數(shù)設(shè)置設(shè)計(jì)為一個(gè)對(duì)話框，然后在需要的地方調(diào)用該對(duì)話框。其調(diào)用如下:

ParaSetDlg dlg;

調(diào)用后的結(jié)果如圖1所示。

圖1 參數(shù)設(shè)置對(duì)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(gè)很友好的圖形界面，可以讓使用者輕松地學(xué)會(huì)操作。圖2是本程序在調(diào)入測(cè)量數(shù)據(jù)后顯示的曲線圖，用戶可以通過(guò)鍵盤(pán)和鼠標(biāo)對(duì)曲線進(jìn)行光標(biāo)移動(dòng)，曲線放大、縮小等操作。同時(shí)，使用者可以非常直觀地根據(jù)伽瑪測(cè)井曲線形態(tài)，選擇合適的特征參數(shù)計(jì)算點(diǎn)，程序?qū)⑼ㄟ^(guò)使用者在屏幕上確定的計(jì)算點(diǎn)，自動(dòng)計(jì)算特征參數(shù)。

圖2 程序主框架圖Fig．2 Main frame of software

該程序?qū)崿F(xiàn)主要是在View類中的OnDraw中，通過(guò)調(diào)用畫(huà)圖函數(shù)對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行畫(huà)圖，同時(shí)通過(guò)對(duì)快捷鍵的設(shè)置和工具欄的設(shè)置與編程，可以很方便地實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互。

1．2．4 反褶積計(jì)算

反褶積計(jì)算是整個(gè)程序的關(guān)鍵內(nèi)容，其功能的實(shí)現(xiàn)均是為此服務(wù)的。作者在本程序中，提供了三點(diǎn)反褶積和五點(diǎn)反褶積二種方法。五點(diǎn)反褶積的實(shí)現(xiàn)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(jì)算后的結(jié)果以文本格式輸出。

2 程序應(yīng)用

為了檢驗(yàn)程序計(jì)算的準(zhǔn)確性，作者選用了分別采用礦層厚度為10 cm的模型(見(jiàn)表1)、礦產(chǎn)厚度為10 cm～10 cm夾10 cm的模型(見(jiàn)下頁(yè)表2)，以及γ測(cè)井模型的數(shù)據(jù)進(jìn)行試算。從計(jì)算的結(jié)果可以看出:

(1)無(wú)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(jì)算結(jié)果都可以準(zhǔn)確地將其分辨出來(lái)。

(2)從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，單層礦層的計(jì)算結(jié)果與實(shí)際含量的最小誤差僅為－0.09%(九點(diǎn)式反褶積)，含夾層的計(jì)算結(jié)果最小誤差為－0.28%(七點(diǎn)式反褶積)。由此可見(jiàn)，通過(guò)測(cè)井曲線計(jì)算特征參數(shù)，計(jì)算結(jié)果是準(zhǔn)確的，這也表明通過(guò)圖形化計(jì)算的特征參數(shù)是合適的，符合實(shí)際情況。

(3)從采用的計(jì)算方法來(lái)看，隨著算子長(zhǎng)度加長(zhǎng)，反褶積分層解釋法效果愈好，計(jì)算含量的精度愈高，如采用七點(diǎn)式和九點(diǎn)式的計(jì)算誤差，均控制在2%以內(nèi)。但過(guò)長(zhǎng)的算子長(zhǎng)度，也會(huì)帶來(lái)一定的誤差，如采用十一點(diǎn)式時(shí)，其計(jì)算精度反而不如七點(diǎn)式和九點(diǎn)式。

表1 礦層厚度為10 cm模型γ測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及解釋結(jié)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(cè)井?dāng)?shù)據(jù)及解釋結(jié)果Tab．2γlogging data and interpretation of themodel in 10 cm thick layer and 10cm interbeded layer

3 結(jié)論

反褶積分層解釋法，是目前伽瑪測(cè)井資料解釋中最常用、最重要的一種方法。作者在VC++的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上，在較短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)了該方法的計(jì)算機(jī)自動(dòng)計(jì)算，并實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)特征參數(shù)α的交互式計(jì)算。經(jīng)計(jì)算結(jié)果表明，選擇合適的算子長(zhǎng)度，計(jì)算誤差可以很好地控制在2%以內(nèi)。該計(jì)算結(jié)果也表明，通過(guò)程序圖形化獲得伽瑪測(cè)井曲線的地質(zhì)特征參數(shù)是可行的、正確的。當(dāng)然，該程序在對(duì)數(shù)據(jù)預(yù)處理方面還有很多可以優(yōu)化和加強(qiáng)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(jì)算技術(shù)，1991，13(3):185．

［2]湯彬．γ測(cè)井“反褶積”特征參數(shù)α的初步探討［J]．華東地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào)，1984(1):83．

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

［4]張書(shū)成．伽瑪能譜測(cè)井反褶積分層解釋中的一種簡(jiǎn)單計(jì)算方法［J]．地球物理測(cè)井，1990(14):248．

［5]場(chǎng)彬、陸玲，伽瑪謝井形態(tài)系數(shù)的實(shí)鍘方法［J]．華東地廈學(xué)院學(xué)報(bào)，1988(4):135．

［6]郄樹(shù)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(cè)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(cè)井規(guī)范［S]．EJ/T 611－2005．

［10]David J．KruglinsKi，ScotWingo，George Shepherd．Visual C++技術(shù)內(nèi)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(cè)與信息技術(shù)。