蒙特·卡羅方法（Monte Carlo method），也稱統(tǒng)計(jì)模擬方法，是一種以概率統(tǒng)計(jì)理論為指導(dǎo)的數(shù)值計(jì)算方法。當(dāng)所求解問(wèn)題是某種隨機(jī)事件出現(xiàn)的概率，或者是某個(gè)隨機(jī)變量的期望值時(shí)，通過(guò)某種“實(shí)驗(yàn)”的方法，以這種事件出現(xiàn)的頻率估計(jì)這一隨機(jī)事件的概率，或者得到這個(gè)隨機(jī)變量的某些數(shù)字特征，并將其作為問(wèn)題的解。很明顯，它是一種使用隨機(jī)數(shù)（或更常見(jiàn)的偽隨機(jī)數(shù)）來(lái)解決很多計(jì)算問(wèn)題的方法。蒙特卡羅方法于20世紀(jì)40年代美國(guó)在第二次世界大戰(zhàn)中研制原子彈的“曼哈頓計(jì)劃”計(jì)劃的成員John von Neumann, Stanislaw Ulam和Nicholas Metropolis首先提出。為象征性地表明這一方法的概率統(tǒng)計(jì)特征，數(shù)學(xué)家Neumann用馳名世界的賭城—摩納哥的Monte Carlo—來(lái)命名這種方法。
蒙特卡羅方法的解題過(guò)程可以歸結(jié)為三個(gè)主要步驟：（1）構(gòu)造或描述概率過(guò)程：對(duì)于本身就具有隨機(jī)性質(zhì)的問(wèn)題，主要是正確描述和模擬這個(gè)概率過(guò)程，對(duì)于本來(lái)不是隨機(jī)性質(zhì)的確定性問(wèn)題，就必須事先構(gòu)造一個(gè)人為的概率過(guò)程，即要將不具有隨機(jī)性質(zhì)的問(wèn)題轉(zhuǎn)化為隨機(jī)性質(zhì)的問(wèn)題；（2）實(shí)現(xiàn)從已知概率分布抽樣:由于各種概率模型都可以看作是由各種各樣的概率分布構(gòu)成的，因此產(chǎn)生已知概率分布的隨機(jī)變量（或隨機(jī)向量），就成為實(shí)現(xiàn)蒙特卡羅方法模擬實(shí)驗(yàn)的基本手段，這也是蒙特卡羅方法被稱為隨機(jī)抽樣的原因。（3）建立各種估計(jì)量：構(gòu)造了概率模型并能從中抽樣后，即實(shí)現(xiàn)模擬實(shí)驗(yàn)后，我們就要確定一個(gè)隨機(jī)變量，作為所要求的問(wèn)題的解。建立各種估計(jì)量，相當(dāng)于對(duì)模擬實(shí)驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行考察和登記，從中得到問(wèn)題的解。
從理論上來(lái)說(shuō)，蒙特卡羅方法中執(zhí)行的實(shí)驗(yàn)次數(shù)越多，所得到的結(jié)果才越精確。計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，使得蒙特卡羅方法在最近10年得到快速的普及�，F(xiàn)代的蒙特卡羅方法，已經(jīng)不必親自動(dòng)手做實(shí)驗(yàn)，而是借助計(jì)算機(jī)的高速運(yùn)轉(zhuǎn)能力，使得原本費(fèi)時(shí)費(fèi)力的實(shí)驗(yàn)過(guò)程，變成了簡(jiǎn)單而快速的事情。
蒙特卡羅方法有很強(qiáng)的適應(yīng)性，問(wèn)題的幾何形狀的復(fù)雜性對(duì)它的影響不大。該方法的收斂性是指概率意義下的收斂，因此問(wèn)題維數(shù)的增加不會(huì)影響它的收斂速度，而且存貯單元也很省，這些是用該方法處理大型復(fù)雜問(wèn)題時(shí)的優(yōu)勢(shì)。因此，隨著電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)問(wèn)題的日趨復(fù)雜，蒙特卡羅方法的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
隨著全球能源逐漸趨于緊張以及國(guó)家能源戰(zhàn)略的逐步實(shí)施，對(duì)石油探測(cè)提出了越來(lái)越高的要求。目前，利用核探測(cè)技術(shù)進(jìn)行油田測(cè)井已經(jīng)比較普遍。核探測(cè)技術(shù)的基本原理是用高能中子照射被探測(cè)物品，中子與被探測(cè)物品作用產(chǎn)生非彈，探測(cè)器通過(guò)接受到的信息來(lái)推測(cè)被探測(cè)物品的元素含量，確定地層礦物成分。
C/O碳氧比能譜測(cè)井是通過(guò)測(cè)量脈沖中子在地層中激發(fā)的非彈性射線的能譜來(lái)確定淡水油田套管井外地層中含油飽和度的一種測(cè)井方法。具體來(lái)說(shuō)就是測(cè)量中子與C、O、Si及Ca等原子核非彈性散射發(fā)出的能譜。它使用脈沖式D-T反應(yīng)產(chǎn)生的14 MeV中子源，由脈沖中子發(fā)生器產(chǎn)生的中子入射到地層后，在最初極短時(shí)間內(nèi)（約10-2到10-1s）將與地層中各種元素的原子核發(fā)生非彈性散射，損失大量能量，同時(shí)發(fā)出非彈性射線。以C、O為例，最突出的射線峰分別為4.43 MeV和6.13 MeV。除了非彈性射線外，14 MeV中子進(jìn)入地層后還會(huì)發(fā)出俘獲射線和活化射線。測(cè)井儀采用脈沖中子源技術(shù)，利用上述三種輻射完全不同的時(shí)間特征，采用與中子脈沖同步測(cè)量技術(shù)，通過(guò)扣除本底譜辦法獲取非彈性散射凈譜。
石油探測(cè)主要感興趣的地質(zhì)參數(shù)有體積密度、孔隙度和巖性。設(shè)計(jì)的各種核探測(cè)儀也直接或間接用于測(cè)量這些參數(shù)。用數(shù)值模擬方法預(yù)測(cè)測(cè)井儀響應(yīng)在實(shí)際測(cè)井中是十分有用的，首先因?yàn)閿?shù)值模擬成本低，并且實(shí)驗(yàn)不可能給出巖層及井眼環(huán)境孤立的、定量的數(shù)值變化，其次數(shù)值模擬可減少建模型井的數(shù)量和費(fèi)用，還可給出儀器效應(yīng)對(duì)探測(cè)器計(jì)數(shù)的影響，有助于儀器設(shè)計(jì)和刻度。由于核測(cè)井涉及的問(wèn)題多、難度大，對(duì)計(jì)算方法和軟件都是一大挑戰(zhàn)。
MCCO（碳氧比能譜測(cè)井的蒙特卡羅模擬平臺(tái)）就是這么一款數(shù)值模擬軟件，使用蒙特卡洛模擬的方法來(lái)預(yù)測(cè)C/O碳氧比能譜，從而達(dá)到油田測(cè)井的目的，可以節(jié)約石油探測(cè)的費(fèi)用，提高探測(cè)開(kāi)發(fā)速度。該軟件使用到的計(jì)算C/O碳氧比能譜的公式為：
利用該軟件，對(duì)兩個(gè)油井探測(cè)過(guò)程中的常見(jiàn)情景：孔隙度均為35％的(1)飽和水砂(SiO2+H2O)和(2)飽和油砂(C16H34+SiO2)，進(jìn)行蒙特卡洛模擬，計(jì)算進(jìn)入探測(cè)器的次級(jí)流，使用的模型如下圖所示：
通過(guò)模擬計(jì)算,得到的結(jié)果如表1和2所示：
表2飽和油砂各元素瞬發(fā)計(jì)數(shù)
除此之外，該軟件還曾經(jīng)完成隱藏爆炸物的探測(cè)，也得到了較為理想的結(jié)果。
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