建立適合我國(guó)測(cè)井刻度和校驗(yàn)的標(biāo)準(zhǔn)

摘 要：闡述說(shuō)明建立油、煤田測(cè)井刻度站的重要意義，介紹國(guó)、內(nèi)外測(cè)井刻度的原理及方法。

關(guān)鍵詞：地層密度；補(bǔ)償密度測(cè)井；探測(cè)器；刻度；測(cè)井技術(shù)

引言

近年來(lái)，隨著測(cè)井方法和應(yīng)用技術(shù)的不斷發(fā)展，測(cè)井技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)深入到能源勘探的各個(gè)領(lǐng)域。可解決的地質(zhì)問題越來(lái)越多，由當(dāng)初只能解釋油、煤層發(fā)展到劃分全鉆孔巖性剖面、測(cè)定放射性礦層、含水層、地?zé)崴⒘髁俊r石強(qiáng)度、巖層產(chǎn)狀、破碎帶、裂隙帶和溶洞位置，對(duì)巖層進(jìn)行巖性分析、對(duì)煤層進(jìn)行碳、灰、水百分含量分析并估算發(fā)熱量。而所有這些資料的正確獲得都離不開對(duì)測(cè)井儀的標(biāo)準(zhǔn)刻度，這樣才能對(duì)地層的含油、煤情況做出正確的評(píng)價(jià)，為地質(zhì)部門提供豐富可靠的實(shí)用性地質(zhì)資料。

1 我國(guó)測(cè)井技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀

我國(guó)測(cè)井技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井資料的獲取技術(shù)還較為落后，時(shí)常會(huì)導(dǎo)致信息獲取失真，新技術(shù)、新科學(xué)的應(yīng)用還較為滯后。從生產(chǎn)測(cè)井技術(shù)來(lái)講，我國(guó)目前還沒有一種有效的定型地面儀器，不能夠較為精確的對(duì)各種地質(zhì)環(huán)境、儲(chǔ)藏狀況進(jìn)行詳細(xì)的了解。所以所有的儀器都必須進(jìn)行校準(zhǔn)刻度才能做出對(duì)測(cè)井資料的可靠的定性、定量解釋。

測(cè)井技術(shù)缺乏規(guī)范化、系統(tǒng)化。現(xiàn)階段我國(guó)的測(cè)井技術(shù)設(shè)備大多是測(cè)井部門自己進(jìn)行生產(chǎn)的，沒有對(duì)儀器的結(jié)構(gòu)、規(guī)格標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，更沒有標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)。所以，就造成了測(cè)井設(shè)備不能夠做到長(zhǎng)久性的使用，缺乏互換性與一致性及兼容性。

由于各儀器廠家眾多，測(cè)井設(shè)備的標(biāo)定沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，特別是儀器的刻度更是沒有形成標(biāo)準(zhǔn)化，有的儀器生產(chǎn)廠家沒有建立標(biāo)準(zhǔn)的刻度裝置，還只是借鑒國(guó)外的一些標(biāo)準(zhǔn)來(lái)刻度，不能適應(yīng)我國(guó)的地質(zhì)環(huán)境的變化，因此測(cè)井資料的準(zhǔn)確性很難保證精準(zhǔn)。

2 測(cè)井儀刻度的重要意義

測(cè)井資料采集的質(zhì)量直接影響油、煤田的勘探、開發(fā)進(jìn)程，一套合格的測(cè)井資料準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)和前提是由可靠的測(cè)井設(shè)備來(lái)支撐，各種測(cè)井設(shè)備必須符合相應(yīng)的校驗(yàn)及刻度技術(shù)條件。測(cè)井過程是一個(gè)間接測(cè)量的過程，在這個(gè)過程中每個(gè)環(huán)節(jié)都存在誤差和誤差傳遞。因此，每個(gè)環(huán)節(jié)都存在不同因素對(duì)測(cè)井質(zhì)量的影響。特別是對(duì)定量解釋工作來(lái)說(shuō)更是至關(guān)重要，直接影響著資料的真實(shí)性、可靠性及準(zhǔn)確性。由于不同測(cè)井公司儀器性能不同，各個(gè)測(cè)井公司的測(cè)井質(zhì)量評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)又存在著一些差異，這就造成了國(guó)內(nèi)各地測(cè)井質(zhì)量的參差不齊，沒有一個(gè)統(tǒng)一的刻度標(biāo)準(zhǔn)。

3 密度測(cè)井刻度的原理

3.1 補(bǔ)償密度測(cè)井儀刻度的工作原理

在密度測(cè)井儀中，使用CS137放射源來(lái)進(jìn)行儀器的刻度，伽瑪射線和地層的相互作用中產(chǎn)生光電效應(yīng)、康普頓-吳有訓(xùn)效應(yīng)和電子對(duì)的形成。但這個(gè)過程中康普頓占絕對(duì)的優(yōu)勢(shì)，當(dāng)源強(qiáng)和源距選定后，地層的密度越大，探測(cè)器接收的伽馬射線就越少，計(jì)數(shù)率就越小，反之也成立。

在實(shí)際測(cè)井中，由于井壁不規(guī)則和推靠等因素，儀器測(cè)得的密度值（稱為視密度）ρa(bǔ)，不僅與地層密度ρb有關(guān)，而且還與泥餅的厚度和密度及平均原子序數(shù)有關(guān)，所以為了消除泥餅的影響，使用雙源距補(bǔ)償辦法來(lái)求得地層真密度。使用雙源距補(bǔ)償?shù)霓k法，可以由長(zhǎng)、短源距的計(jì)數(shù)率直接給出地層的密度值，而不考慮泥餅的影響。

根據(jù)康普頓效應(yīng)原理，可以得出雙源距密度測(cè)井的補(bǔ)償方程：

ρ={（T-lnL）+[（T-lnL）-tgα（T-lnS）]tgβ/（tgα+tgβ）}/RL （1）

在式（1）中RL為長(zhǎng)源距；L、S分別為長(zhǎng)短源距計(jì)數(shù)值；α、β分別為脊角和肋角。幾國(guó)內(nèi)幾種補(bǔ)償密度測(cè)井儀器的工作原理都基本相同。

3.2 補(bǔ)償密度測(cè)井儀的刻度方法

第一步：用鎂塊刻度。令ρ=ρ1，Δρ=0。其中ρ1=ρ mg=2.2。由補(bǔ)償方程（1）可得ρ1=（T-lnL1），（T-lnL1）-tgα（T-lnS1）=0

第二步：用鋁塊刻度。令ρ=ρ2，Δρ=0。其中ρ2=ρ mg=2.8。

由補(bǔ)償方程（1）可得ρ2=（T-lnL2） （2）

（T-lnL2）-tgα（T-lnS2）=0 （3）

上述兩點(diǎn)刻度后，就可以在脊肋圖中確定脊線和脊角。

第三步：用反鎂塊刻度。令ρ=ρ3，Δρ=0.2。其中ρ3=ρ 反mg=2.48。由補(bǔ)償方程（1）可得

ρ={（T-ln3）+[（T-lnL3）-tgα（T-lnS3）]tgβ/（tgα+tgβ）}/RL （4）

由上式（2）（3）（4）可得：tgα=ln（L2/L1）/ln（s2/s1） （5）

RL=ln（L1/L2）/（ρ1-ρ2） （6）

tgβ={Ln[L1·L2·L3（ρ3-ρ2）（ρ2-ρ1）（ρ1-ρ3）]}/{Ln[S1·S2·S3（ρ3-ρ2）（ρ2-ρ1）（ρ1-ρ3）]} （7）

由第三步得出的（5）式和（7）式，可確定肋線、肋角。

對(duì)于其它密度儀器其工作原理基本相同，刻度原理都類似。

4 國(guó)外測(cè)井公司刻度理論

4.1 刻度理論標(biāo)準(zhǔn)

儀器標(biāo)準(zhǔn)化最基本的方法是建立標(biāo)準(zhǔn)刻度井，在刻度井中進(jìn)行標(biāo)定。這一方法是由美國(guó)最先采用的，在休斯頓大學(xué)建造了第一套標(biāo)準(zhǔn)刻度井。

休斯頓大學(xué)的標(biāo)準(zhǔn)刻度井由三個(gè)模擬地層組成，兩個(gè)低放射性地層和一個(gè)高放射性地層。在上部有一個(gè)厚度為3/8in的鋼蓋板，用它來(lái)阻斷宇宙射線。每個(gè)模擬地層厚度均為2.438m，直徑為1.219m。地層均用混凝土做成，并在中間一層加入含有U、TH和K的放射性礦物，且濃度比泥巖中這些放射性物質(zhì)的濃度高一倍。混合物的密度是1.47g/cm3。

高放射性地層中含有：U13ppm占總放射性的47%；Th 24Pppm 占總放射性的34%；K4%占總放射性的19%。

高放射性和低放射性地層中測(cè)得的度數(shù)差定為200API，作為標(biāo)準(zhǔn)刻度。高放射性地層的自然伽瑪放射性大約是泥巖的兩倍，且等于低放射性模型地層的十倍。這樣就定出了在全國(guó)統(tǒng)一的模型超標(biāo)準(zhǔn)刻度井上進(jìn)行刻度叫一級(jí)刻度。

4.2 密度測(cè)井刻度的三個(gè)級(jí)別

密度測(cè)井刻度是將將密度測(cè)井計(jì)數(shù)率轉(zhuǎn)換成密度值。國(guó)外有三級(jí)刻度模式：

一級(jí)刻度：在至少模擬三種不同密度地層的標(biāo)準(zhǔn)刻度井中進(jìn)行。例如，美國(guó)休斯文頓大學(xué)的刻度井中模擬三種不含泥的純石灰?guī)r地層：奧斯汀灰?guī)r密度為2.260g/cm3，印第安納灰?guī)r密度為2.405g/cm3，伽太基灰?guī)r密度為2.680g/cm3。這樣就建立建立起測(cè)井響應(yīng)與灰?guī)r密度測(cè)定值之間的關(guān)系。

二級(jí)刻度：利用根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)刻度井制作的刻度器（圓柱狀或半圓柱狀的鋁塊（2.7g/cm3）或鎂塊（1.76g/cm3）對(duì)儀器進(jìn)行室內(nèi)刻度。

三級(jí)刻度：利用一種便攜式刻度器在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)儀器進(jìn)行刻度。這種刻度器帶有標(biāo)準(zhǔn)源，放出的伽瑪射線強(qiáng)度已知，用以模擬某種密度地層的散射伽瑪射線強(qiáng)度。

5 結(jié)束語(yǔ)

由于我國(guó)幅員遼闊，各地的地質(zhì)地層的復(fù)雜多變，使得測(cè)井具有多種性和復(fù)雜性的特點(diǎn)。同時(shí)由于勘測(cè)目的不同，測(cè)井設(shè)備生產(chǎn)廠家眾多，對(duì)不同勘測(cè)目的的測(cè)井設(shè)備全國(guó)沒有一個(gè)統(tǒng)一的刻度標(biāo)準(zhǔn)，特別是煤田測(cè)井更是如此。呼吁在全國(guó)不同的地區(qū)、針對(duì)不同的測(cè)井方法建立測(cè)井刻度站來(lái)進(jìn)行統(tǒng)一刻度，完善勘探測(cè)井刻度裝置，建立完備的全國(guó)統(tǒng)一測(cè)井體制這樣才能夠?yàn)榈刭|(zhì)資料的獲取提供真實(shí)、可靠的的保證制度。

參考文獻(xiàn)

[1]胡澍.地球物理測(cè)井儀器[M].北京：石油工業(yè)出版社，1990.

[2]張利光.密度補(bǔ)償測(cè)井儀的刻度及適用條件[J].核電子學(xué)與探測(cè)技術(shù)，2003（5）.

作者簡(jiǎn)介：張福生，男，民族：漢，1988年畢業(yè)于陜西煤炭工業(yè)學(xué)校，專業(yè)為地球物理勘探，籍貫：河北省蘆龍縣，職稱現(xiàn)為中級(jí)，長(zhǎng)期從事地球物理勘探工作。