补偿中子测井仪刻度

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1、EILog-05 组合测井系统补偿中子测井仪刻度CPLCHI吴永安国方曲It团舸并有眼公司:NA PETROLEUM LOGGING CO.,LTD.2006 年 3月 18 日刻度的概念：补偿中子测井仪的一级刻度，就是要把仪器在测井过程中所 得到的计数率和地层孔隙度之间建立一个数学模型。如何有效的 建立这一数学模型，最大限度的减小因地面系统数据处理所带来 的误差，是摆在仪器刻度工作的技术关键。补偿中子测井仪的二级刻度，是指仪器经过长时间使用或者 主要器件（探测器、整机电路板等）经过维修后，仪器状态发生 了变化，为了校正这一变化所作的刻度，就是仪器的二级刻度。 通俗的讲，一级刻度就是工程量与物

2、力量的关系。二级刻度，则 是工程量和工程量之间的关系。补偿中子测井仪一级刻度： 原理：在理论上，补偿中子测井仪的长、短源距的两道计数 率的比值R与地层孔隙度的对数之间有非常近似直线的关系。 可以将补中-R计算公式表达为：Ln=a*R + b（ 1）但由于各方面因素的影响，这条直线并不完全是直线。如果 按照直线方程来处理测井数据，将会带来测井误差。为了尽可能 减小误差，我们采用曲线方程来拟合-R计算公式。CSU最新的 处理公式是：在低孔隙段用的是倒数曲线公式。中、高孔隙段用 的是两段直线公式。笔者的观点，无论用哪种公式，都应该以仪 器实际刻度数据为准。哪种曲线能最大限度的将刻度点落在曲线 上，相

3、关系数最大，我们就采用哪种公式。目前成套装备补偿中 子测井仪采用三次曲线方程。相关系数在0.998 以上。如果采用 四次曲线方程，我们发现四次系数非常小，而且相关系数也没有 三次曲线的相关系数大。因此，成套装备补偿中子测井仪采用三 次曲线方程来处理测井数据。刻度步骤：1. 刻度井井况介绍西安刻度中心有 9 口补偿中子刻度井。刻度井参数如下：（备注里的内容为本人多次刻度，对刻度井的了解，纯属经验，无理论根据，无实验数据支持）井号孔隙度地层深度（米）备注20#0.11.3 一 0.9盖层与地层错位，仪器靠东 面贴合效果较好22#5.01. 4-1.025#13.20.93 （中点）07#20.21

4、. 3-0926#23.509 （中点）该井误差较大，不参加刻度23#30.01. 4-1.0仪器需要靠西面贴合04#37.21.3 - 0.924#52.61. 4-1.0仪器需要靠南面贴合32#100仪器尽可能下深点2. 刻度前，检查仪器是否工作正常，检查地面系统是否工作正常，并办理放射性中子源出库手续。3. 确定仪器记录点，根据刻度井的地层深度，对仪器下井位臵做 好标记。4. 将工作正常的仪器吊入刻度井中，要求保证良好的贴壁效果， 并将仪器的计录点对准刻度井的中间位臵。5. 仪器与地面连接，通电工，观测仪器本底。自然界不存在中子 射线，因此中子仪器本底应为零。长源距偶尔会出现一个计数 为

5、仪器电路干扰，可忽略不计。如果仪器存在一个以上的本底 则需要检查仪器。6. 装上 Am-Be 中子源。地面系统开始采用长短源距计数率。取300 秒平均值。7. 根据仪器的计数率，求出仪器在每一口刻度井中对应的比值 R，指数的大小由刻度点的分布来决定。相关系数为 0.999。这就是仪器的一级刻度。一级刻度注意事项：1. 确保仪器记录点对准地层中点。外单位同类仪器刻度时，取上、 中、下三个位臵进行刻度，有的甚至取五个位臵进行刻度，然后 计算平均值，认为这样可以减小误差，本人认为，只要仪器记录 点对准地层中点，其它位臵所测量的数据无效。让那么多无效的 数据参加平均运算，只会增加仪器刻度误差。2. 刻

6、度井的方位问题。由于刻度井的均匀性上的差别，有时需要东 南西北四个方位进行测量。有的刻度井在不同方位上存在误差。 刻度井的方位在刻度井数据里有说明。3. 采样时间：地面读取仪器计数率时，采用时间不能小于300 秒。4. 重复测量：仪器完成刻度后，需要选择一个刻度井，进行重复测 量。重复测量的意义在于检验仪器的稳定性，也可以确定刻度是 否真实有效。补偿中子测井仪二级刻度： 原理：下图所示的是成套装备补偿中子测井仪采用的二级刻度器。刻 度器里注满纯净水。考虑到使用环境，有的刻度器里需要添加防冻液 刻度器一经调试，就不能随意更改纯净水和防冻液的比例。二级刻度 器最好能放臵在温度比较恒定的室内，温度不

7、同，刻度器里充满的纯 水密度会有差异。二级刻度器容积约1.287m3,罐长2.23m,内径0.2m,外径1.26m, 内充纯净水矿化度低于182mg/L。刻度器安放的周围10米内应无任 何放射源及较大金属物体，刻度场内磁感应强度小于2 x 10-4特拉 斯（2Gs）。刻度过程为：仪器与地面连接,将仪器插入刻度仓,仪器的源 仓从刻度仓另一端伸出，通电，仪器工作正常后，装上Am-Be中子 源。然后将仪器推回入刻度仓。按照如下示意图的顺序,插好刻度 棒。地面系统采样，读取长短源距计数率。计算出比值R,R = NS / NL计算出的R值应该接近标准比值R*,其K值范围在0.95-1.07 之间。黑0=

8、F 罢 I6.9HG%uo-H5w=He仪器经过一级刻度后，在主刻度点有一个标准比值R*,仪器经过长时间使用或者经过较大维修后，仪器性能如果发生变化，那么仪器在相同状态下的比值R就会不等于R*,取刻度系数K,K = R* / R 显然，如果仪器性能没有发生变化， K 就等于 1 ，仪器变化 越大，K值就越远离1。当R的范围超出1.07 M K M 0.95时，仪 器的二级刻度无效，需要重新进行一级刻度。在测井数据处理中，将长短源距计数率的比值R乘以K,即：K x R = R*-R关系公式中参加运算的是R*,不是R。由此，仪器就得到 了二级刻度校正。K值由下面的示意图中的刻度点求出，主校点是对仪

9、器二级刻 度检验。主校点测值如果偏差太大，二级刻度无效，需要重新刻度 二级刻度注意事项：1. 刻度前检查刻度器里水是否加满，否则需要添加纯净水。2. 刻度前将减速棒和刻度器的仪器仓的灰尘擦净，确保仪器贴合良好。3. 刻度时，仪器源仓朝上。4. 仪器装上源，推回刻度仓后，要与堵头顶紧。5. 每次插入减速棒时必须到位，不能留有缝隙。补偿中子测井仪二级刻度方法探讨： 目前国内外各种补偿中子测井仪在生产应用中采用的都是一点 刻度法。在一点刻度法中，测井刻度器只需要一个刻度点，它是将刻 度点上理想仪器的比值R*除以实际测井仪器的比值R,得到一个换算 系数K = R* / R。在测井生产应用中，将实际测井

10、仪器的测井比值R 乘以系数K,即可认为将实际的测井仪器转换成了理想测井仪器。一 点刻度方法原理简单，刻度过程方便操作，但严格说，一点刻度法转 换的结果只适应于与刻度点模拟的孔隙度值相同的那种特定孔隙度 地层，而在其他孔隙度地层中存在误差。笔者考虑增加一个刻度点，采用两点刻度方法。对于-R关 系曲线，两个刻度点无疑比一个刻度点的精度高。同时，一点刻度 方法对-R关系曲线的平移变化的刻度补偿效果明显，如果-R 关系曲线不仅仅是平移变化，而是增加了旋转变化，显然，一点刻 度方法将无法校正。这是两点刻度方法最大的优越性。对于成套装 备二级刻度器，很容易增加一个刻度点。有的油田地区的二级刻度 器采用的是

11、冰块刻度器，只有一个刻度点，但将冰块反向放臵，由 于冰块内中子源位臵相对仪器发生变化，那么就可以增加一个刻度 点。两点刻度的原理：补偿中子测井长、短源距两道测井计数率的比值R和地层孔隙 度的关系在一定范围内有以下形式的数学表达式：式中 A 和 B 为仪器类型有关的常数。设某一类型中的一支理想的补偿中子测井仪器对某一地层的长、短源距两道测井计数率分别为N和N，则其比值为：LSR = NS / NL，（2）因此，将R代入式（1）,就可得到被测地层的孔隙度值。但是，同一类型中各支实际的测井仪器之间由于存在性能的 离散性，或同一支测井仪器在不同的使用期由于器件老化等原因， 致使该测井仪器对以上同一地层

12、的长、短源距计数率 nl 和 ns 不同 于理想测井仪器的NL和NS,其比值Ri也将发生变化。通过上面的 计算公式将会得出与理想测井仪器不同的测井孔隙度。=e（A - r）/b 丰 i为了使同一类型的各支实际的测井仪器能够测出与理想测井 仪器相同的结果，必须采用测井刻度装臵，使之在测井应用中通过 刻度值对实际应用的测井仪器的测量的响应值进行换算而转换成理 想测井仪器的响应值。通常一支实际的测井仪器 l 的测井响应计数率 n 与理想测井仪iN 之间有如下的一般关系：in= a+b NliLL Ln= a+b N（3）SiSS S（3）在式（ 3）中的 a 和 b 对同一支测井仪（或它的某一个使用

13、时期 内）来说是常数。其中参数 a 是和理想仪器之间的某个基差值，它 决定于仪器本身的中子屏蔽物、仪器外壳材质及制造工艺等的离差；参数b是某个系数差，它决定于中子探测器效率及电路参数等的离 差。以上各参数的注脚L和S分别代表长源距和短源距的参数。从式（3）可见实际的测井仪器与理想的测井仪器的测井响应计 数率之间存在a和b两个参数的差别。因此，这个测井刻度装置必 须具备至少两个刻度点，即采用两点刻度法。设：刻度装置的两个刻度点分别为刻度点I和刻度点II。 设理想测井仪器对两个刻度点的响应值为： N ， N ；N ， N ；注 LI SI LII SII 意，这是理想仪器的响应值。测井过程中要将测

14、井的计数率转换成理 想值才能进行孔隙度计算为了方便计算，令：EN=N+N;LLILIIN=N-NLLILIIEN = N+ NSSISIIN= N- NSSISII设实际测井仪器对两个刻度点的响应值为： n ， n 和 n ,nlI sILII sII则有如下关系式成立：n = a + b NlILLLIn = a + b NLIILLLIIn=a+bNsISS SIn = a + b NsIISS SI（解释一下上述公式：如果仪器性能没有发生变化，就是说仪 器不需要二级刻度的情况下，上述公式中 a = 0 ; b = 1 计数率 n 和N之所以存在差别，就是假设仪器性能发生了变化。）使用两个刻度点的具体数据，可以求出参数a和b。（具体计算过程就是解二元一次方程，在此不做介绍。）那么，实际的测井仪器就和理想的测井仪器建立了确定的换算关系，这就是两点刻度法。当然，实际上理想的测井仪器是不存在的，但我们可以假设某支测井仪器为该类型的理想测井仪器，或者研制单位以最初研制的样机作为理想仪器，并在所确定的刻度装臵的两个刻度点上进行测试，得出其刻度器响应值，并把它们作为该类型仪器的刻度器理想 响应值。根据这些刻度值，在实际生产测井过程中可以对实际的测 井仪器进行刻度转换。两点刻度法无疑比一点刻度法更精确。两点刻度法在使用过程中，现场小队需要对每支仪器记录两个刻度点的数据。