關于中子孔隙度量值國際比對的探討

邱益香，劉青，王江波

中國石油集團測井有限公司裝備與銷售分公司（陜西西安710054）

關于中子孔隙度量值國際比對的探討

邱益香，劉青，王江波

中國石油集團測井有限公司裝備與銷售分公司（陜西西安710054）

遵循計量比對的相關技術規定，針對中子孔隙度石油測井專業特殊性，擬采用“實物計量標準進行校準”方法，對國際量值比對涉及的設備選取、比對步驟及比對結果評價等內容，做出初步的方案，有利于提高國內外核測井量值的一致性。

中子孔隙度；量值；校準；比對

由石油工業測井計量站研制的“中子孔隙度標準刻度井群”，于1998年4月通過國家質量監督檢驗檢疫總局考核[1]，授權為中子孔隙度石油測井最高專用計量標準裝置。根據原中國石油天然氣總公司《最高計量標準器具和工作標準器具管理規定》的相關要求；同時為便于開展實驗室認證、認可、考核評審，提供能力證明，應開展孔隙度量值的國際比對[2-3]。

1 中子標準井國際情況

1）位于美國休斯頓大學的API工業標準[4]，建立于1959年的中子標準井，為美國石油行業各測井公司所普遍采用。由低孔迦太基灰巖（1.9 p.u.），中孔印第安納灰巖（19 p.u.），高孔澳士汀灰巖（29 p.u.）組成。其在特定的歷史條件下，在統一單位，標準量值方面，發揮了重要的作用。

2）位于蘇格蘭阿伯丁，由15個石油公司出錢籌建的EUROPA刻度設施是API標準井的補充，其是唯一的世界公認的脈沖中子測井儀（Sigma值）的刻度標準。

3）中子EECF位于休斯頓，刻度工房高約10m，有零孔隙度和孔隙為15%～18%的地層；共有41個由堆積法建造的石灰巖、砂巖和白云巖的刻度罐，孔隙度為33%～44%，刻度罐放在地面以下的井坑中。

API和EUROPA是石油工業標準，而EECF井群為斯倫貝謝公司的內部標準，用EECF堆積井作實驗、測試，其值由API井和EUROPA來驗證。

美國中子孔隙度井群的孔隙度值分布情況如表1所示。

2 中國中子孔隙度行業標準

由石油工業測井計量站建成的中子孔隙度標準井群（表2），為我國中子孔隙度測井的行業最高標準，一直開展向下的量值傳遞業務。其量值溯源系統如圖1所示。

3 中子孔隙度量值比對

3.1概述

在國際上，建造中子孔隙度刻度井的方法都采用天然模塊法、顆粒堆積法和石板法，我國建成的中子孔隙度標準井群中，采用顆粒堆積法和石板法建造的幾口井是與美國阿特拉斯公司合作建造的，阿特拉斯聘請的建井專家是來自斯倫貝謝的，實現了與國際接軌。由于中子孔隙度的定值都是溯源于社會公用質量基準，從理論上講，中國、美國兩處的中子刻度井群處于相同的準確度水平。而國內各石油相關單位建造的刻度井其量值或由計量站比對確定，且孔隙度刻度點數量少，區別于《計量比對》[1]中的一般情況，不能照搬使用，而應根據特殊實際，做出比對實施方案。由于儀器和放射源的進出口十分麻煩，考慮實施的可行性，擬采用單循環方式開展比對。整體思路參考《核測井儀器量值傳遞規程》[5]的有關內容。

表1 美國中子孔隙度井群的孔隙度值分布/（p.u.）

圖1 中子孔隙度量值溯源系統

表2 中國中子標準井群技術參數表

3.2量值比對設備選取

1）在國外購買一臺指標較先進、最具代表性的中子孔隙度測井儀和一顆20居里的Am-Pe中子源（需要選擇委托單位，如阿特拉斯公司或存放地休斯敦大學）。在美國休斯敦API井中做詳盡測試，經過測試選準確性、穩定性符合要求的儀器作為比對設備。

2）配套地面采集系統，要求其穩定性符合要求。

3）要求有一個核查設備與之配套，用來核查儀器測井前后、甲乙兩地儀器穩定性的考核標準，可以選用大自來水水坑。

3.3量值比對步驟

在進行刻度井測量前，必須對測井儀、地面采集系統進行仔細地檢查、標定，使儀器處于最佳工作狀態，而且確保在兩處刻度井的測量過程中，儀器的工作狀態和各項主要技術指標都應保持完全相同。只有這樣才能把兩個地方的刻度井中測得的結果進行比較，從而完成兩個物理刻度模型之間的量值比對工作。

1）用測井儀及其地面配套設備，在國外井群中確定響應關系。由于美國中子刻度井和中國中子刻度井的孔隙度標稱值，在數量上和標稱值上都不完全相同，沒有對應關系。所以，只有通過孔隙度與比值的響應關系才能計算確定。計算方法目前有多項式、對數、分段線性等，按什么響應計算，需要了解掌握。為了提高測量準確度，采用增加測量點數和適當延長測試時間使放射性測量固有的統計漲落誤差降低到可以接受的水平這個方法。

2）在測井儀的刻度有效期內，用以上相同的量傳設備、相同的測試條件及相同的測試方法，到西安井中測試。測前、測后校準；合格后，放入西安井中特定位置，最少選擇孔隙度值低、中、高的3口測試，測出探測器的響應值，根據響應關系計算國內檢測時孔隙度值。

3）檢測測得的孔隙度值，與原標稱定值進行對比，計算示值誤差，與允查對比做出判斷。

3.4比對結果評價

1）孔隙度測量值的確定。補償中子測井儀的響應關系就是補償中子測井儀測量的中子孔隙度與短、長源距探測器計數率比值之間的函數關系，如式（1）：

式中：Φ為中子孔隙度，p.u.；R為短、長源距探測器計數率比；K為刻度系數。

按式（2）求R：

式中：Nss為短源距探測器計數率，cps；Ns為長源距探測器計數率，cps。

按式（3）求刻度系數K：

式中：Rstd為刻度器的標準比值；Rm為刻度時實測的比值。

2）計算孔隙度示值誤差。按公式（4）計算孔隙度示值誤差：

式中：Φm為孔隙度測量值，p.u.；Φs為（中國）標準井孔隙度的標稱值，p.u.。

3）與參考值對比，進行比對結果一致性的評判。

4 結論

量值傳遞和量值溯源作為保證計量準確性和一致性的方法,是兩個緊密關聯的互逆過程。在激烈的市場競爭中,產品的質量關系到企業的生存和發展。測量結果是否準確,是否與國家或國際標準一致是企業質量保證的一部分。為了確保計量基準、計量標準量值統一、準確、可靠，應當按照國家質量監督檢驗檢疫總局有關規定，積極參與到國際計量組織和國際計量標準的工作中,參加國際計量比對。通過開展與美國休斯敦大學API標準井的測量比對，確立國內核測井計量標準與國際核測井計量標準間的對應關系，對于提高國內外核測井量值的一致性，確保海外測井作業質量和技術水平有一定的意義。

[1]王池，原遵東，林延東.JJF 1117-2010《計量比對》實施指南[M].北京：中國計量出版社，2011.

[2]郭海敏,戴家才.套管井地層參數測井[M].北京：石油工業出版社，2003.

[3]邱益香，劉青，王江波.中子孔隙度計量標準質量可靠性研究[J].石油工業技術監督,2013,29(10):1-6.

[4]黃隆基.核測井原理[M].東營:石油大學出版社，2000.

[5]陸大衛,邱益香,胡秀妮.石油測井儀器的刻度標準化工作[J].測井技術,2013,37(3):223-228.

According to the technological regulations related tomeasurement comparison and the particularity of neutron porosity log?ging,the preliminary plansofequipmentselection,comparison stepsand comparison resultevaluation related to international value com?parison are finished,which is conducive to improving the consistency ofnuclear logging valueathomeand abroad.

neutron porosity;value;calibration;comparison

路萍

2015-12-09

邱益香（1962-），女，高級工程師，中國石油測井有限公司計量刻度二級專家，從事放射性測井儀器的開發及方法研究，負責行業最高標準刻度裝置的研制及其應用的方法研究。