具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

目前，为了方便对待测地层进行储层评价，通常可以采元素测井的方式对待测地层中元素的干重进行分析。元素测井是通过中子源发射装置，向待测地层发射中子，进而通过与待测地层中元素发生反应之后向外释放出伽马射线，获得待测地层的伽马能谱。

在对待测地层的伽马能谱进行解谱时(即，当计算待测地层中所包含的元素的干重时)，可以依据待测地层中各元素的标准谱，以及待测地层的伽马能谱，直接采用最小二乘法或者加权最小二乘法获得待测地层中各元素的干重。

然而，上述分析方法一方面需要在明确待测地层的元素种类的前提下，才可以获取待测地层中各元素的干重。另一方面，直接采用上述方法对伽马能谱进行全谱分析解谱，所获取的元素含量与真实元素含量之间的误差较大，解谱精度较低。

本申请提供的元素测井解谱的方法、装置、电子设备及存储介质，旨在解决现有技术的如上技术问题。

下面以具体地实施例对本申请的技术方案以及本申请的技术方案如何解决上述技术问题进行详细说明。下面这几个具体的实施例可以相互结合，对于相同或相似的概念或过程可能在某些实施例中不再赘述。下面将结合附图，对本申请的实施例进行描述。

图1为本申请实施例提供的一种元素测井解谱方法的流程示意图。如图1所示，本实施例中的方法包括以下步骤：

S101、获取待测地层的伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱。

示例性地，本实施例中的第一元素为预先假定的多个待测地层中可能包括的元素。一个示例中，在获取待测地层的伽马能谱时，可以利用脉冲中子源向地层发射14MeV的快中子，快中子进入地层后发生非弹性散射、弹性散射和辐射俘获反应，非弹性散射和俘获反应都能释放出伽马射线，非弹性散射发生在最开始的10^-8～10^-7秒，在10^-3秒之后发生俘获反应。后续，在探测器可以通过设置时间门记录不同能量的非弹伽马和俘获伽马的计数率，进而获得该待测地层的中子伽马能谱。具体地，此处的原理可以参见相关伽马能谱获取方法相同，此处不再赘述。

S102、依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层的多个第二元素。

示例性地，在获取得到待测地层的伽马能谱以及多个第一元素对应的标准谱之后，可以依据加权最小二乘法对伽马能谱进行解谱，并依据解谱后的结果在多个第一元素中确定出待测地层中所包含的第二元素。

具体地，在对上述待测地层的伽马能谱解谱后，可以获得所有第一元素的相对产额，即每一第一元素对伽马能谱的贡献值。对于待测地层中存在的元素，其得到的相对产额值较高，而对于待测地层中不包含的元素，其产额值较低，甚至会出现负值，因此，可以预先设置一个产额阈值，若所确定出的第一元素的相对产额小于产额阈值，则表明该第一元素不存在在待测地层中，若大于等于产额阈值，则可以将该第一元素作为第二元素。

在具体解谱时，可以采用下述公式进行计算。下列公式中，R代表相对误差值(可人为设定)，i代表解谱时所选取的能量道的数量，m为能量道的总数量，N_i代表第i个能量道的待测地层的伽马能谱的计数率，j代表用于解谱的元素种类的数量，n为元素种类的总数量，x_j代表第j个元素的相对产额，a_ij代表第j个元素的标准谱在第i个能量道的计数率，W_i代表第i个能量道的权重。

其中，W_i可以通过以下公式得到：

在上述公式中，为第i个能量道计数率的标准误差，T为采集能谱所用时间。

结合上述两个公式，可以计算得到各第一元素的相对产额组成的矩阵X可以用下列公式表示，

X＝(A^TWA)^-1 A^TWC

其中，矩阵A代表为由a_ij组成的，各元素标准谱的计数率的矩阵；矩阵W是由W_i组成的对角权重矩阵；矩阵C代表由各元素N_i组成的矩阵。

S103、确定待测地层中每个第二元素对应的解谱能道。

示例性地，在确定中待测地层中所包含地第二元素之后，需要进一步确定各第二元素在待测地层中的相对产额。在计算相对产额之前，需要确定每一第二元素对应的解谱能道。一个示例中，可以在每一第二元素的能量道中选取解谱能道。该解谱能到可以是每一第二元素的特征峰对应能道，也可以是在每一第二元素的特征峰对应的能道中筛选得到的，此处不做具体限制。

S104、依据多个第二元素对应的解谱能道和伽马能谱，采用加权最小二乘法，确定每个第二元素对应的产额。

示例性地，在确定出每一第二元素的能道后，可以结合每一第二元素的解谱能道，待测地层的伽马能谱以及每一第二元素的标准谱，结合上述步骤S102中的计算公式，计算得到每一第二元素对应的产额。

S105、依据每个第二元素对应的产额，确定每个第二元素对应的干重。

示例性地，在依据每一第二元素的产额计算第二元素对应的干重时，可以依据下列公式计算：

其中，M_j为第j个元素的质量百分比；x_j为第j个元素的产额；S_j为第j个元素的灵敏度因子，F为归一化因子。

S_j表示中子与地层元素反应产生伽马光子概率的大小，与元素的非弹或俘获截面和仪器有关；由于元素的实际灵敏度因子很难获得，一般采用相对灵敏度因子具体的，灵敏度因子可采用如下的计算方法，假设Si的灵敏度因子为1，则其它元素的灵敏度因子可以表示为：

上述公式中，S_rj为第j个待求元素的相对灵敏度因子；S_j为第j个待求元素的灵敏度因子；S_si为Si元素的灵敏度因子；y_j为第j个待求元素的产额；W_j为第j个待求元素的干重；y_Si为Si的相对产额；W_Si为Si元素的干重。一个示例中，在实际计算元素灵敏度因子时，可以采用MCNP(Monte Carlo N Particle Transport Code，蒙特卡罗粒子输运软件包)以及与预先设定的各元素的干重，模拟SiO₂和待测元素氧化物组成的混合地层，得到混合地层的伽马能谱，之后用加权最小二乘法解得两种元素的产额，再结合所设定的两个元素的干重，代入上式求得待测元素的相对灵敏度因子，将待测元素的相对灵敏度因子作为待测元素的灵敏度因子。

F为归一化因子，可由氧化物闭合模型求得；具体的，归一化因子的计算方法：

在上述公式中，其中，Z_j是第j个元素的在该元素的化合物的氧化物指数，即该元素在化合物中的质量分数之比的倒数。y_j为该元素的产额；S_j为该元素的相对灵敏度因子。

进而，结合步骤S105中的计算公式，可以将每一第二元素的产额转换为对应的干重。

本实施例中，在确定待测地层中各元素的干重时，首先依据加权最小二乘法在多个预设的第一元素中筛选出待测地层中包含的第二元素。之后，在针对每一第二元素中的能量谱中选取解谱能道，之后依据确定的各第二元素的解谱能道以及待测地层的伽马能谱确定每一第二元素的干重。通过上述方法进行元素测井解谱时，无需提前确定地层中的元素种类，并且，相比于直接使用最小二乘法对待测地层进行解谱，本实施例提供的方法解谱的得到的精确度更高。

在一些实施例中，在图1所示的实施例的基础上，由于在实际探测过程中元素的特征峰在各元素的能谱中较为清晰，容易确定，因此在确定第二元素对应的解谱能道时，可以采用每一第二元素标准谱中的特征峰能道作为解谱能道。进而，避免了采用元素的全部能道进行解谱时计算量较大的问题，同时可以避免元素谱线中的部分能道的谱线由于探测器探测效率的原因而导致获取的谱线不准确，进而影响解谱精度的问题。

在一些实施例中，在图1所示的实施例的基础上，为了进一步确定每一第二元素的对应的解谱能道，(即在执行图1中的步骤S102时)，可以采取如下方式。如图2为本申请实施例提供的一种解谱能道的确定方法的流程示意图，如图2所示，该方法包括以下步骤：

S201、确定每个第二元素对应的标准谱中的特征峰能道和多个第二元素的不同元素含量组合。

示例性地，在本实施例中，在获取到每一第二元素的标准谱后，确定每一标准谱中，所对应的特征峰能道，并且预先指定多个第二元素的不同元素含量组合。例如，当第一元素包含Si和Al时，则此时预先设定的多个第二元素的不同元素含量组合可以为质量分数为70％的SiO₂、30％的Al₂O₃；60％的SiO₂、40％的Al₂O₃；50％的SiO₂、50％的Al₂O₃；等多种不同元素含量组合。

S202、建立特征峰组合的多种类型，其中，每种类型均包括每个第二元素对应的解谱能道，第二元素对应的解谱能道包括第二元素对应的至少一个特征峰能道的道址；其中，不同类型的特征峰组合之间存在至少一个区别元素，该区别元素在不同类型的特征峰组合中对应的解谱能道的数量和/或道址不同。

举例来说，当第二元素包括：H(2.2523MeV)、Mg(2.8398MeV、3.9414MeV、8.1641MeV)、Si(3.5742MeV、4.9695MeV、6.4016MeV、7.2094MeV)，则建立的特征峰组合的类型可以包括：类型一：H(2.2523MeV)、Mg(2.8398MeV)、Si(3.5742MeV、4.9695MeV、6.4016MeV、7.2094MeV)；类型二：H(2.2523MeV)、Mg(2.8398MeV、3.9414MeV)、Si(3.5742MeV、4.9695MeV、6.4016MeV、7.2094MeV)；类型三：H(2.2523MeV)、Mg(3.9414MeV、8.1641MeV)、Si(3.5742MeV、4.9695MeV、6.4016MeV、7.2094MeV)等多种类型，即每种类型中都至少包括一个第二元素与其它类型中的该第二元素所选取的解谱能道的数量和/或解谱能道对应的道址不同。

S203、针对每个类型，在不同元素含量组合下，获取不同元素含量组合对应的伽马能谱，计算得到不同的实际元素含量；若在该类型中，每一不同的实际元素含量与其对应的不同元素含量之间的误差小于阈值，则将该类型的特征峰组合作为解谱能道。

示例性地，为了确定特征峰组合的类型，在确定时，首先可以任意选择一组类型以及一组元素含量组合，若在该类型以及该元素含量组合下，依据该元素含量组合对应的伽马能谱计算得到的实际元素含量与预设的元素含量组合中的含量之间的误差小于阈值，则在该类型下，不断改变元素含量组合，继续在不同的元素含量组合下解谱后进行比较，若在该类型下，所有元素含量组合对应的误差均小于阈值，则可以将该类型的特征峰组合作为解谱能道，若不满足小于上述阈值，则重新选取特征峰组合类型，重复上述过程。

在本实施例中，通过上述解谱能道的确定方法，使得所确定出的解谱能道对于该第二元素组合来说，在不同第二元素含量的下，解谱得到的精确度较高。即，通过该方法确定出的解谱能道，适用于不同元素含量的多种该第二元素组合的地层。因此，当待测地层中元素的灵敏度不高或者元素含量较少时，可通过上述方法确定各元素的解谱能道，以提高解谱精度。

在一些实施例中，在图1所示的实施例的基础上，在依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层的多个第二元素(即在执行步骤S102时)，可通过以下步骤实现：如图3为本申请实施例提供的一种确定地层元素种类的流程示意图，如图3所示，该方法包括以下步骤：

S301、依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，通过加权最小二乘法进行解谱，确定待测地层中的多个第一元素的产额；

S302、针对每个第一元素，若第一元素的产额大于等于第一元素的第一预设值，则将该第一元素确定为第二元素。

示例性地，在本实施例中，为从第一元素中筛选出第二元素，首先可以依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，通过加权最小二乘法，计算得到每一第一元素的产额，进而将每一第一元素的产额与其对应的第一预设值进行对比，当大于等于第一预设值时，则化悲愤该第一元素确定为第二元素。其中，每一第一元素对应的第一预设值可以相同也可以不同。

在一些实施例中，在图3所示的实施例中的步骤S301时，可以依据预定的区间谱，来获取多个第一元素的产额，即依据伽马能谱、多个第一元素的标准谱中的预定区间谱，采用加权最小二乘法进行解谱，确定待测地层中的多个第一元素的产额。具体地，在实验时，由于探测器探测效率不同，对于元素或待测地层的伽马能谱高能量道的对应的计数率的统计误差较大，导致所获取的元素的标准谱或者待测地层的伽马能谱不准确，此外，由于各元素低能量道的能谱形状相似，在利用最小二乘解谱，不利于区分各元素，因此，在解谱计算各第一元素的产额时，可以依据选取的预定区间谱，进行元素解谱。例如，可以选用1.5MeV到8MeV区间内的能量谱，其中，高能量道的区间取值可以依据不同探测器选取不同的取值。

本实施例中，在依据加权最小二乘法进行解谱时，可以在预定的区间谱中进行解谱，进而，可以去除伽马能谱或者标准谱中的测量误差较大的能谱段以及各元素标准谱之间不易区分的能谱段，进而提高解谱精度。

在一些实施例中，在图3所示的实施例中的步骤S301之后，为了在多个第一元素中筛选得到待测地层中包括的第二元素时，可以依据元素的灵敏度因子设定每一第一元素的第一预设值，其中，灵敏度因子与第一预设值正相关。例如，对于灵敏度因子大于1的第一元素，这些元素的第一预设值为0.01，而灵敏度因子小于1的第一元素，这些元素的第一预设值为最低值设为0.001，小于元素产额最低值的就认为地层中不含此元素。

本实施例中，在从第一元素中筛选出第二元素时，可以依据各元素灵敏度的不同设定不同的第一预设值，来确定该第一元素在待测地层中是否存在。通过上述方法，可以更为准确判断出待测地层中所包含的第二元素，进而提高解谱精度。

在一些实施例中，在上述任一实施例的基础上，在采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层中的多个第二元素之前，可以对获取的待测地层的该伽马能谱进行归一化处理后，得到第二伽马能谱(即归一化处理后的伽马能谱)。之后，依据第二伽马能谱和第一元素对应的标准谱，采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层的多个第二元素。在一个示例中，在获取到待测地层的伽马能谱之后，还可以对其进行展宽处理，即依据真实地层中测得的伽马能谱对实验模拟得到的伽马能谱进行校正，以使得模拟得到的伽马能谱更加接近真实伽马能谱。具体的，对频谱的展宽处理与相关技术中的处理方式相同，此处不再赘述。

本申请实施例中，通过对所获取的伽马能谱进行归一化处理后，使得处理后伽马能谱更能反映出待测地层的伽马特性。

在实际应用的一个示例中，用于测试地层的仪器结构主要包含中子源、探测器、仪器外壳、屏蔽体等。中子源采用可发射14MeV快中子的脉冲中子源，该脉冲中子源的脉冲时序如图4所示，图4为本申请实施例提供的一种脉冲时序示意图。在用于测试地层的仪器中，仪器外壳可选择钛合金，屏蔽体采用钨钢材质，仪器下部包裹硼套。仪器直径50mm，长为550mm；探测器为直径26.6mm，长38mm的圆柱形溴化镧晶体；源距380mm。将井眼与地层设计为一系列圆筒，井眼半径为10cm，地层部分半径的取值为10cm-80cm，高度为150cm。图5为本申请实施例提供的一种地层模型的结构示意图，其中待测地层中，地层物质设置为质量分数为25％的SiO₂、25％的CaMg(CO₃)₂、25％的Fe₂S₃、25％的Al₂O₃的混合物。得到待测地层混合伽马能谱，如图6所示，图6为本申请实施例提供的一种待测地层的伽马能谱的示意图。

获取得到的元素标准谱是提前在标准井中测量得到的，其中，元素的标准谱是假设地层只有单一元素测得的中子伽马能谱，而实际待测地层的伽马能谱是不同元素的标准谱按一定比例相加之和。本实施例采用MCNP数值建立图4所示地层模型模拟得到第一元素Al、Ca、Cu、Fe、H、K、Mg、Mn、Na、S、Si、Ti的标准谱。在具体实验时，为了使标准谱比较纯净，地层设置为该元素的氧化物，井眼设为真空。图7为本申请实施例提供的元素标准谱的示意图。图8为本申请实施例提供的另一种元素标准谱的示意图。图7中具体为Mn、Na、S、K、Ti、Mg各元素的标准谱。图8中具体为Si、Cu、Fe、Ca、Al、H各元素的标准谱。

之后，依据加权最小二乘法，对各第一元素进行解谱，得到各第一元素的产额，如下表一所示。

表一、各第一元素产额

依据上述各第一元素的产额以及各第一元素的第一预设值，筛选后得到第二元素包括：Si、Al、Ca、Fe、H。如表二所示，表二为上述各第二元素对应的特征峰道址。

表二、待测地层元素的特征峰道址

进一步的，通过图2中的对于本实施例中所确定的元素Si、Al、Ca、Fe、H、Mg、S，它们的特征峰如表二所示。从中选取的各第二元素的最优解谱能道如下表三所示：

表三、待测地层元素的特征峰道址

在确定出各第二元素的解谱能道之后，依据加权最小二乘法，确定出每一第二元素的产额，之后将产额以及步骤S105中的公式可以转化为各元素的干重。本实施例中，计算得到的各元素的干重如下表所示，其中，理论干重为进行模拟实验时，预设的各元素的干重值。表中的绝对误差为各元素的计算干重与理论干重之间的差值的绝对值。

表四、计算元素干重与理论元素干重对比

进一步的，表五为采用相关技术中直接利用伽马能谱的全部能道，以及加权最小二乘法计算得到的各元素的计算干重以及绝对误差。与表格四中的绝对误差相比，采用本申请实施例提供的干重计算方法所得到的绝对误差更小，即更接近与理论值。

表五、全谱加权最小二乘法计算元素干重与理论元素干重对比

图9为本申请提供一种元素测井解谱装置的结构示意图，如图9所示，装置包括：

获取单元41，用于获取待测地层的伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱；

第一解谱单元42，用于依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层的多个第二元素；

第一确定单元43，用于确定待测地层中每个第二元素对应的解谱能道；

第二确定单元44，用于依据多个第二元素对应的解谱能道和伽马能谱，采用加权最小二乘法，确定每个第二元素对应的产额；

第三确定单元45，用于依据每个第二元素对应的产额，确定每个第二元素对应的干重。

本实施例提供的装置，用于实现上述方法提供的技术方案，其实现原理和技术效果类似，不再赘述。

图10为本申请提供另一种元素测井解谱装置的结构示意图。在图9所示的装置结构的基础上，在一些实施例中，每个第二元素对应的解谱能道为每个第二元素对应的标准谱中的特征峰能道。

在一些实施例中，第一确定单元43，包括：

第一确定模块431，用于确定每个第二元素对应的标准谱中的特征峰能道和多个第二元素的不同元素含量组合；

预设模块432，用于建立特征峰组合的多种类型，其中，每种类型均包括每个第二元素对应的解谱能道，第二元素对应的解谱能道包括第二元素对应的至少一个特征峰能道的道址；其中，不同类型的特征峰组合之间存在至少一个区别元素，该区别元素在不同类型的特征峰组合中对应的解谱能道的数量和/或道址不同；

第二确定模块433，用于针对每个类型，在不同元素含量组合下，获取不同元素含量组合对应的伽马能谱，计算得到不同的实际元素含量；若在该类型中，每一不同的实际元素含量与其对应的不同元素含量之间的误差小于阈值，则将该类型的特征峰组合作为解谱能道。

在一些实施例中，第一解谱单元42，包括：

第三确定模块421，用于依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，通过加权最小二乘法进行解谱，确定待测地层中的多个第一元素的产额；

第四确定模块422，针对每个第一元素，若第一元素的产额大于等于第一元素的第一预设值，则将该第一元素确定为第二元素。

在一些实施例中，第三确定模块421，具体用于：

依据伽马能谱、多个第一元素的标准谱中的预定区间谱，通过采用加权最小二乘法进行解谱，确定待测地层中的多个第一元素的产额。

在一些实施例中，装置还包括：

设定模块423，用于在第三确定模块421依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，通过加权最小二乘法进行解谱，确定待测地层中的多个第一元素的产额之后，基于每一第一元素的灵敏度因子，设定第一元素的第一预设值，其中，灵敏度因子与第一预设值正相关。

在一些实施例中，装置还包括：

处理单元46，用于在第一解谱单元42依据伽马能谱和多个第一元素对应的标准谱，采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层的多个第二元素之前，对伽马能谱进行归一化处理，得到第二伽马能谱。

第一解谱单元42，具体用于依据第二伽马能谱和第一元素对应的标准谱，采用加权最小二乘法进行解谱，从多个第一元素中确定出待测地层的多个第二元素。

本实施例提供的装置，用于实现上述方法提供的技术方案，其实现原理和技术效果类似，不再赘述。

图11为本申请实施例中提供的一种电子设备的结构示意图，如图11所示，该电子设备包括：

处理器(processor)291，电子设备还包括了存储器(memory)292；还可以包括通信接口(Communication Interface)293和总线294。其中，处理器291、存储器292、通信接口293、可以通过总线294完成相互间的通信。通信接口293可以用于信息传输。处理器291可以调用存储器294中的逻辑指令，以执行上述实施例的方法。

此外，上述的存储器292中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。

存储器292作为一种计算机可读存储介质，可用于存储软件程序、计算机可执行程序，如本申请实施例中的方法对应的程序指令/模块。处理器291通过运行存储在存储器292中的软件程序、指令以及模块，从而执行功能应用以及数据处理，即实现上述方法实施例中的方法。

存储器292可包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序；存储数据区可存储根据终端设备的使用所创建的数据等。此外，存储器292可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器。

本申请实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质中存储有计算机执行指令，计算机执行指令被处理器执行时用于实现上述实施例提供的方法。

本申请实施例提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例提供的方法。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求书指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求书来限制。

在更新数据可视化大屏的布局时，或者更改展示数据的数据可视化大屏时，设计布局设计图，消耗了大量的人力且构建数据可视化大屏的效率较低。