[发明专利]一种计算机垂向地下空间分带含铀层识别方法

权利要求书

1.一种计算机垂向地下空间分带含铀层识别方法，其特征在于：包括有：步骤a1：将砂岩型铀矿床作为分析空间，对所述分析空间进行勘探线部署，在部署的所述勘探线A上的不同的位置，运用地质钻机Z进行岩芯钻孔取样，每一个位置均得到一个钻孔，每一个钻孔均包含B条测井曲线，B为自然数，所述测井曲线的种类包括自然伽玛测照射量率曲线、定量伽玛测照射量率曲线、孔径曲线、自然电位曲线、视电阻率曲线和密度曲线；通过计算机对每个钻孔所包含的B条所述测井曲线进行垂向分析，并根据所述测井曲线垂向深度位置的深度位置区间分隔成识别区域进行识别，从而找出含铀层；

步骤a2：通过计算机将每个钻孔所包含的B条测井曲线转为每个钻孔的钻孔测井曲线数据，钻孔测井曲线数据由所述测井曲线在地下垂向不同深度位置上的测量值组成，测井曲线在地下垂向不同的深度位置为第一测井样品，测量值为第一测井样品的样品值，样品值为自然数，样品值用于反映测井曲线在地下垂向不同深度位置上的测量值的大小，第一测井变量表示钻孔测井曲线数据中测井曲线的条数，第一测井变量为自然数，每一测井变量均为不同的测井曲线种类，从而将每一个钻孔的所述钻孔测井曲线数据用一个矩阵的形式进行表达，则所述勘探线A上的所有钻孔得到的数据由矩阵集1的方式来描述：矩阵集1；

其中，矩阵集1中共包含k个钻孔，k为勘探线A上的第k个钻孔，为自然数；M为所述勘探线A上每个钻孔的所述钻孔测井曲线数据中第一测井变量的总条数，M为自然数；第一测井变量的总条数等于测井曲线的总条数，即M＝B；N为每个钻孔的钻孔测井曲线数据在垂向不同深度位置上的第一测井样品的总数量，N₁、N₂……N_k为自然数，用于表示勘探线A上第1个到第k个钻孔的钻孔测井曲线数据的第一测井样品的总数量，即N₁为第1个钻孔的钻孔测井曲线数据的第一测井样品的总数量，N₂为第2个钻孔的钻孔测井曲线数据的第一测井样品的总数量，N_k为第k个钻孔的钻孔测井曲线数据的第一测井样品的总数量；x¹表示勘探线A上第1个钻孔的钻孔测井曲线数据，表示第1个钻孔的第1条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值，表示第1个钻孔的第1条第一测井变量第2个第一测井样品的样品值，表示第1个钻孔的第1条第一测井变量第N₁个第一测井样品的样品值，表示第1个钻孔的第2条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值，表示第1个钻孔的第M条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值；x²表示勘探线A上第2个钻孔的钻孔测井曲线数据，表示第2个钻孔的第1条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值，表示第2个钻孔的第M条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值，表示第2个钻孔的第M条第一测井变量第N₂个第一测井样品的样品值；x^k表示勘探线A上第k个钻孔的钻孔测井曲线数据，表示第k个钻孔的第1条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值，表示第k个钻孔的第M条第一测井变量第1个第一测井样品的样品值，表示第k个钻孔的第M条第一测井变量第N_k个第一测井样品的样品值；勘探线A上第k个钻孔的钻孔测井曲线数据x^k由矩阵1进行表达：

其中，j表示第k个钻孔的第j条第一测井变量且j∈(1,M)，j为自然数；i表示第k个钻孔第j条第一测井变量中的第i个第一测井样品且i∈(1,N_k)，i为自然数；表示第k个钻孔第j条第一测井变量第i个第一测井样品的样品值；

步骤a3：钻孔测井曲线数据预处理：

测井曲线具有不同的数据单位、不同的测量精度及不同的数据分辨率，因此，对钻孔测井曲线数据进行预处理得到钻孔测井标准数据使得钻孔测井曲线数据成为可用于后续进行垂向分带度量分析的钻孔测井标准数据，钻孔测井曲线数据中的第一测井样品经过预处理后为第二测井样品，钻孔测井曲线数据中的第一测井变量经过预处理后为第二测井变量；所述勘探线A上第k个钻孔的钻孔测井标准数据由矩阵2进行表达：

其中，表示预处理后的第k个钻孔中的第条第二测井变量，为自然数，第二测井变量的总条数与第一测井变量的总条数相同，即表示第k个钻孔第条第二测井变量的第个第二测井样品，为自然数，第二测井样品的总数量与第一测井样品的总数量相同，即表示第k个钻孔的钻孔测井标准数据中第条第二测井变量第个第二测井样品的样品值；

对钻孔测井曲线数据进行预处理，预处理方式如下：

使用第一公式对每个钻孔内的每条第一测井变量进行样本标准差计算，第k个钻孔中第j条第一测井变量的样本标准差为第一公式计算如下：

第一公式：

其中，表示第k个钻孔中第j条第一测井变量的平均值，即通过第二公式对钻孔测井曲线数据中的第一测井样品进行计算，则第k个钻孔的钻孔测井曲线数据的第j条第一测井变量第i个第一测井样品的样品值通过预处理后得到的第k个钻孔的钻孔测井标准数据中第条第二测井变量第个第二测井样品的样品值运用第二公式进行计算，第二公式计算如下：

第二公式：

其中，r表示第k个钻孔中第j条第一测井变量上的第r个第一测井样品，r∈(1,N_k)，r为自然数；为第k个钻孔中第j条第一测井变量第r个第一测井样品的样品值，表示第k个钻孔第j条第一测井变量中的第一测井样品最小值为第r个第一测井样品的样品值；

步骤a4：构造与钻孔测井标准数据相匹配的年代约束数据；

对每个钻孔在垂向不同深度位置的地层年代进行统计，得到与钻孔测井标准数据相匹配的地层年代定性数据，按照地层年代定性数据将每个钻孔在垂向不同深度位置上划分成不同的垂向带，使得每个垂向带内所有的钻孔测井标准数据的第二测井样品均属于同一个地层年代，通过计算机将垂向带划分后的地层年代定性数据转为年代约束数据，则第1个钻孔至第k个钻孔的年代约束数据y¹,y²,…,y^k表达形式为矩阵集二：

其中，矩阵集二中d表示每个钻孔中垂向带的总数量，d₁、d₂……d_k为自然数，用于表示所述勘探线A上第1个到第k个钻孔中每个钻孔内垂向带的总数量，即d₁表示第1个钻孔中共包含d₁个垂向带，d₂表示第2个钻孔共包含d₂个垂向带，d_k表示第k个钻孔中共包含d_k个垂向带；n表示同一个垂向带内约束样品的总数量，n¹为第1个钻孔中同一个垂向带内约束样品的总数量，为自然数，用于表示第1个钻孔中的第1个到第d₁个垂向带内约束样品的总数量，即为第1个钻孔中第1个垂向带内约束样品的总数量，为第1个钻孔中第2个垂向带内约束样品的总数量，为第1个钻孔中第d₁个垂向带内约束样品的总数量；n²为第2个钻孔中同一个垂向带内约束样品的总数量，为自然数，用于表示第2个钻孔中的第1个到第d₂个垂向带内约束样品的总数量，即为第2个钻孔中第1个垂向带内约束样品的总数量，为第2个钻孔中第2个垂向带内约束样品的总数量，为第2个钻孔中第d₂个垂向带内约束样品的总数量；n^k为第k个钻孔中同一个垂向带内约束样品的总数量，为自然数，用于表示第k个钻孔中的第1个到第d_k个垂向带内约束样品的总数量，即为第k个钻孔中第1个垂向带内约束样品的总数量，为第k个钻孔中第2个垂向带内约束样品的总数量，为第k个钻孔中第d_k个垂向带内约束样品的总数量；y¹表示勘探线A上第1个钻孔的年代约束数据，为第1个钻孔中第1个垂向带第1个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第1个垂向带第2个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第1个垂向带第个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第2个垂向带第1个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第2个垂向带第2个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第2个垂向带第个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第d₁个垂向带第1个约束样品的样品值，为第1个钻孔中第d₁个垂向带第个约束样品的样品值；y²表示勘探线A上第2个钻孔的年代约束数据，为第2个钻孔中第1个垂向带第1个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第1个垂向带第2个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第1个垂向带第个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第2个垂向带第1个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第2个垂向带第2个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第2个垂向带第个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第d₂个垂向带第1个约束样品的样品值，为第2个钻孔中第d₂个垂向带第个约束样品的样品值；y^k表示勘探线A上第k个钻孔的年代约束数据，为第k个钻孔中第1个垂向带第1个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第1个垂向带第2个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第1个垂向带第个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第2个垂向带第1个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第2个垂向带第2个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第2个垂向带第个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第d_k个垂向带第1个约束样品的样品值，为第k个钻孔中第d_k个垂向带第个约束样品的样品值；由此，勘探线A上的第k个钻孔的年代约束数据y^k可由矩阵3进行表达：

其中，p为自然数，表示第k个钻孔的第p个垂向带，第k个钻孔中共包含d_k个垂向带，即p∈(1,d_k)，为第p个垂向带内约束样品的总数量，为自然数，l表示第p个垂向带内的第l个约束样品，l为自然数且表示第k个钻孔中第p个垂向带内第l个约束样品的样品值；

步骤a5：年代约束数据对钻孔测井标准数据进行年代约束分析；

年代约束数据将钻孔测井标准数据在垂向不同深度位置分成不同的垂向带，每个垂向带内的钻孔测井标准数据均属于同一个地层年代，使用相关成分分析方法计算每个垂向带内钻孔测井标准数据的总方差，第k个钻孔的钻孔测井标准数据总方差为C^k，对C^k进行计算，第三公式计算如下：

第三公式：

其中，表示第k个钻孔的钻孔测井标准数据中第p个垂向带内第l个第二测井样品的样品值，表示第k个钻孔的钻孔测井标准数据中第p个垂向带内所有第二测井样品的样品平均值，即

通过第四公式对钻孔测井标准数据进行年代约束分析，使得垂向带内总方差尽可能达到最小，以此来度量不同测井曲线对砂岩型铀矿成矿作用的贡献关系，得到年代约束度量数据第四公式计算如下：

第四公式：

步骤a6：年代约束度量数据对钻孔测井标准数据进行垂向分带度量分析；

根据年代约束度量数据将较大的权重分配给对砂岩型铀矿成矿作用影响程度高的第二测井变量，同时，将较低的权重分配给相对影响程度低的第二测井变量，即对每个钻孔测井标准数据进行垂向分带度量分析，钻孔测井标准数据中的第二测井样品经过垂向分带度量分析后为第三测井样品，钻孔测井标准数据中的第二测井变量经过垂向分带度量分析后为第三测井变量；勘探线A上第k个钻孔的垂向分带度量数据为可由第五公式进行计算，第五公式计算如下：

第五公式：

通过垂向分带度量分析得到的勘探线A上第k个钻孔的垂向分带度量数据为由矩阵4进行表达：

其中，表示第k个钻孔中的第条第三测井变量，为自然数，第三测井变量的总条数与第一测井变量的总条数相同，即表示第k个钻孔第条第三测井变量的第个第三测井样品，为自然数，第三测井样品的总数量与第一测井样品的总数量相同，即表示第k个钻孔的钻孔测井标准数据中第条第三测井变量第个第三测井样品的样品值；

步骤a7：获得所有钻孔的垂向分带特征：

R^k(t)为的垂向分带特征；本发明共提供两种垂向分带特征获取方式，表示第k个钻孔的第一垂向分带特征获取方式，表示第k个钻孔的第二垂向分带特征获取方式，两种垂向分带特征获取方式如下；

分步骤1，采用第六公式得到第一垂向分带特征获取方式：

第六公式：

其中，t为与垂向度量分带数据中第三测井样品相对应的垂向深度位置，t为自然数，表示第k个钻孔的垂向度量分带数据中的第一列数据；

分步骤2，采用第七公式得到第二垂向分带特征获取方式：

第七公式：

其中，第二垂向分带特征获取方式为上述垂向度量分带数据内所有列向量的平均值；

步骤a8：计算垂向分带变异值：

对所有钻孔的垂向分带特征进行时间-空间频域分析，即通过第八公式得到第k个钻孔的时空频域函数S^k(ω)，为与第一垂向分带特征获取方式相对应的第k个钻孔的时空频域函数，为与第二垂向分带特征获取方式相对应的第k个钻孔的时空频域函数，第八公式表达如下：

第八公式

其中，h表示垂向分带特征上的第h个垂向测井样品且h＝1,2,3,…,(N_k-1)，h为自然数，ω表示垂向测井样品在垂向分带特征内的时空频域特征，ω＝2πf，f为垂向分带特征中垂向深度位置t的振荡频率，f为自然数，垂向测井样品的振荡频率越高，表示垂向测井样品所对应的深度位置成为含铀层的概率越大；

对时空频域函数S^k(ω)进行傅里叶逆变换，将其变换到砂岩型铀矿垂向地下空间范围内，得到第k个钻孔的垂向分带标准特征包括有和表示第k个钻孔时空频域函数所对应的垂向分带标准特征，表示第k个钻孔时空频域函数所对应的垂向分带标准特征，和进行计算，第九公式表达如下：

第九公式：

砂岩型铀矿垂向不同深度位置序列具有不连续性，呈离散性的特征，使得对于每个与ω对应的时空频域函数S^k(ω)在垂向不同深度位置上的某些特定ω值才具有成矿可能性；而在实际砂岩型铀矿勘探研究中，每一个垂向地下深度位置均具有成矿可能性；因此，对ω进行垂向空间变换，得到垂向频域特征ω_a和第k个钻孔的时空频域标准函数S^k(ω_a)，使得垂向频域特征ω_a在时空频域标准函数S^k(ω_a)中每一个垂向深度位置均具有成矿可能性；S^k(ω_a)包括有和表示第k个钻孔垂向分带标准特征的时空频域标准函数，表示第k个钻孔垂向分带标准特征的时空频域标准函数，对和进行计算，第十公式如下：

第十公式：

g表示垂向分带标准特征上的第g个垂向标准样品且g＝1,2,3,…,(N_k-1)，g为自然数，T_g为垂向分带标准特征中垂向标准样品的平均间隔且ω_a为的倍数且a表示时空频域函数的第a个时空域样品，a为自然数，a＝1,2,3,…,N_k-1，对时空频域标准函数进行傅里叶逆变换，得到第k个钻孔的垂向深度位置t处的垂向分带变异值包含有和表示第k个钻孔时空频域标准函数在垂向深度位置t上的垂向分带变异值，表示第k个钻孔时空频域标准函数在垂向深度位置t上的垂向分带变异值，对和进行计算，第十一公式计算如下：

第十一公式

垂向深度位置t处的垂向分带变异值，用于反应垂向深度位置t是否为砂岩型铀矿的可能性；

步骤a9：砂岩型铀矿含铀层识别与提取：

设定垂向分带变异值的提取阈值，则勘探线A上所有钻孔不同垂向深度位置上的垂向分带变异值大于所设定提取阈值的垂向深度位置即为铀矿化边界深度位置，相邻铀矿化边界深度位置对应的深度区间即为含铀层，含铀层内任意深度位置所对应的垂向分带变异值均大于所设定的提取阈值。