石油測井專用校準機構布局與能力建設方案探討

任曉榮，王江波，徐濤

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)

石油測井專用校準機構布局與能力建設方案探討

任曉榮，王江波，徐濤

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)

在調研石油測井專用計量發展現狀的基礎上，依據石油測井的行業特點，提出了以石油測井計量站、石油測井計量分站、校準實驗室為核心的石油測井專用校準機構布局設計方案。從計量標準裝置建設、計量規范建設、計量技術開發、計量人員培訓、計量大廳建設等5個方面探討了石油測井專用校準機構能力建設方案及石油測井專用計量國際互認的途徑。認為基于網絡的遠程計量是石油測井專用計量的發展方向。

石油測井；專用校準機構；計量

中國石油天然氣集團公司為全面滿足生產經營需要，擬建立健全先進科學并與國際接軌的計量體系，達到各類計量器具、檢定校準設施齊全配套，企業計量體系有效運行，重點領域計量水平達到國際貿易的計量要求。為實現這一目標，聚焦“石油專用校準機構布局與能力建設”這一交流主題，需要解決三方面的問題：一是誰來校準的問題，即解決石油專用計量器具校準機構建設的問題；二是怎樣校準的問題，即解決石油專用計量器具校準能力建設的問題；三是校準結果的權威性問題，即解決石油專用計量器具校準結果能夠國際互認的問題。石油專用計量具有專業性強、測量參數多、涉及領域廣的特點[1]。筆者在調研石油測井專用計量發展現狀的基礎上，提出石油測井專用校準機構布局和能力建設的解決方案。

1 石油測井專用計量的發展現狀

1.1石油測井專用計量標準裝置建設

根據調研，全國有9個油田按美國早期的模式建立了自然伽馬和中子孔隙度工作標準井，有3個油田建立了自然伽馬能譜工作標準井，大慶油田、中海油建立了C/O比能譜刻度井群，中國石油天然氣集團公司石油測井專用計量標準裝置建設情況[1-2]見表1。

1.2石油測井專用計量標準制定

石油測井專用計量標準包括刻度標準和校準標準，這些標準是完成石油測井專用計量器具校準的依據。已出版的石油測井專用計量標準包括9項刻度方法標準和11項校準方法標準。

1.3石油測井專用計量量傳溯源體系

根據《石油專用計量器具目錄》，石油專用計量器具的序號編到93；計量標準裝置的序號編到39；僅依據序列號估算計量標準裝置的覆蓋率約為42%。文獻[2]認為石油測井量傳溯源體系覆蓋面達不到40%，因此,可以認為石油測井量傳溯源體系的覆蓋面約為40%。已取得行業最高標準裝置授權的4項放射性測井標準裝置已形成完整的量傳溯源體系。

1.4石油測井行業發展對石油測井專用計量的新要求

石油測井行業的發展對石油測井專用計量提出了新的要求，比如隨鉆測井的發展、生產測井的發展，迫切需要建立相應的專用計量標準裝置。油田勘探開發過程中，對石油測井專用計量器具檢測和監管、市場準入提出了新的要求，比如中石化西北石油管理局要求進入西北油田作業的測井儀器必須獲得石油測井儀器計量站的校準證書，特別是在該區塊作業的測井隊均為進口裝備，ECLIPS5700、LOGIQ等裝備，這些進口裝備在國外完成一級刻度，二級刻度在其專用的模擬刻度裝置中完成。怎樣對這些裝備進行校準成了石油測井儀器計量站必須面對的課題，每個測井隊都到西安石油測井儀器計量站完成校準困難較大，現場校準又沒有校準裝置。這些新的需求，使建立健全石油測井專用計量器具校準機構顯得尤為迫切。

表1 石油測井計量裝置現狀調查表(不完全統計)

1.5石油測井專用計量發展現狀的基本認識

從調研結果可以看出，石油測井專用計量的發展呈現不均衡的特點，體現在以下三個方面：

1）石油測井專用計量量傳溯源體系還沒有實現全覆蓋,覆蓋面約為40%。

2）石油測井專用計量標準裝置建設不均衡：放射性測井已建有4項行業最高標準，在建2項。聲速行業最高標準裝置正在建設階段；電法測井行業標準裝置建設還處于調研階段。

3）石油測井專用計量標準制定不均衡：石油測井儀器刻度、校準的標準編制，以及對應刻度器校準標準編制呈現不均衡現象，3項行業最高標準編制了雙語刻度標準；生產井產出剖面測井儀也編制了刻度標準；電法測井儀編制了校準方法。

2 石油測井專用計量器具校準機構布局設計

2.1石油測井專用計量器具校準機構布局設計的技術路線

1）系統化設計：石油測井專用計量器具校準機構布局設計，要按照完整的石油測井專用計量量傳溯源體系進行系統設計，而且要能夠覆蓋各種測井過程，如隨鉆測井、裸眼井測井、生產井測井等。

2）地域化設計：石油測井專用計量器具校準機構布局設計，要按照地域合理分布，便于企業就近就地進行專用計量器具校準，提高石油測井專用計量校準的時效性。

3）依托行業最高標準輻射式設計：行業最高標準是石油測井專用計量器具量傳溯源的量值基準，石油測井專用計量器具校準機構布局設計，要依托行業最高標準向周邊輻射，充分發揮行業最高標準的作用。

2.2石油測井專用計量器具校準機構布局設計

文獻[1]探討了油田內部計量技術機構發展方向，《專業計量站管理辦法》規定要按照統籌規劃、經濟合理、方便生產、利于管理、擇優選定的原則，授權建立專業計量站。在歸納這些觀點的基礎上，結合石油測井專用計量的發展現狀，按照系統化設計、地域化設計、依托行業最高標準輻射式設計的技術路線，石油測井專用計量校準機構的布局設計結果可以表述為以下4點，并歸納為圖1。

1）依托石油測井儀器計量站，在大慶鉆探、西部鉆探、長城鉆探、渤海鉆探、川慶鉆探建立石油測井專用計量分站，或者建立東北分站、西北分站、西南分站。計量站向計量分站量值傳遞，計量分站向計量站量值溯源。

2）計量站和計量分站分別下設對應的校準實驗室，如核測井儀器校準實驗室、電法測井儀器校準實驗室、聲法測井儀器校準實驗室、生產井產出剖面測井儀校準實驗室等。

3）石油測井儀器計量站建立和保存中國石油集團公司石油測井專用計量最高標準裝置、工作標準裝置，承擔測井儀器刻度、校準技術服務與技術指導等工作。

4）計量分站建立和保存中國石油集團公司石油測井專用計量工作標準裝置，承擔相關區域所屬企業石油測井專用計量檢定、校準工作。

3 石油測井專用計量器具校準機構能力建設

3.1石油測井專用計量器具校準機構能力建設要求

根據《專業計量站管理辦法》規定，專業計量站應當具備的條件可以歸納為：石油測井專用計量校準機構必須具備一座計量大廳、若干計量標準裝置和配套設施、計量工作規范、計量技術和持證上崗的計量人員，如圖2所示。

圖2 石油測井專用計量機構能力建設示意圖

3.2計量標準裝置建設

3.2.1 計量標準裝置建設的技術路線

計量標準裝置建設采用優先建標、緩建標、邊探索邊建標的技術路線。

1）優先建標項目：對于每口井必測，9條必測曲線的測井儀器要盡快建立和完善量傳溯源體系，比如已擁有授權的4項核測井標準裝置，可以優先在計量分站建立工作標準裝置。

2）緩建標項目：對于使用頻度不高，建立計量標準裝置技術難度大的計量標準裝置實行緩建的辦法，比如中子壽命標準井群、C/O比能譜標準裝置，可以通過中國石油天然氣集團公司考核和授權，先作為工作計量標準使用，等儀器技術成熟之后再建設行業最高標準。

3）邊探索邊建標項目：聲波、電法儀器的量傳溯源體系建設，在行業內應整體規劃、統一設計、邊探索邊建標。

3.2.2 石油測井專用計量校準實驗室工作標準井建

設方案

石油測井專用計量校準實驗室工作標準井建設，可以利用各鉆探公司現有的工作標準井，或統一建造工作標準井。考慮到既要滿足現場校準的需要，又要降低實現的難度，建議采用兩點校準方法建設工作標準井。以核測井校準實驗室的建設為例，需要在現場建造2口中子孔隙度工作標準井；2口密度工作標準井；3口自然伽馬及自然伽馬能譜工作標準井。這樣，基于4項行業最高標準的核測井校準實驗室共需建設7口工作標準井。

1）中子孔隙度工作標準井建設方案：采用顆粒堆積法建造兩口中子孔隙度工作標準井，中子孔隙度量值確定為15～18p.u.和30～36p.u.，具體量值由行業最高標準裝置傳遞確定。

2）密度工作標準井建設方案：選2個全空間密度刻度模塊，密度值范圍分別為1.3～1.8g/cm3、2.60～2.71 g/cm3。密度工作標準井量值從行業基準井傳遞確定。

3）自然伽馬及自然伽馬能譜工作標準井建設方案：建造高混層、中混層和低混層3口自然伽馬能譜標準井，如圖3所示。①③組成自然伽馬標準井，①②組成自然伽馬能譜標準井。通過自然伽馬能譜行業最高標準井傳遞自然伽馬能譜U、Th、k量值，此工作標準井可以用來刻度或校準所有自然伽馬能譜測井儀。通過自然伽馬行業最高標準井傳遞自然伽馬API量值，此工作標準井可以用來刻度或校準所有自然伽馬測井儀。

圖3 自然伽馬/自然伽馬能譜堆積井結構示意圖

3.3計量工作規范建設

計量工作規范，包括計量法規、計量依據和計量管理層面的規范。計量工作規范建設的重點，就是在計量法規的框架下，編制和完善計量依據和計量管理相關規定和操作性強的計量工作流程[3-4]，如圖4所示。

3.4計量技術開發

3.4.1 石油測井專用計量器具校準機構需要具備的

計量技術清單

以中子孔隙度測井相關專用計量器具校準需要的計量技術為例進行說明，其他石油測井專用計量器具校準需要的計量技術可以據此類推。中子孔隙度量值是石油測井行業的專用單位，沒有國家基準，在石油測井行業內由具有最高計量學特性的刻度標準裝置，代行國家基準職能，統一全行業的中子孔隙度量值。中子孔隙度量傳溯源涉及的計量技術包括行業最高專用計量標準裝置建造技術、計量標準器具建造技術、地面儀器的校準技術、數據處理技術等。

3.4.2 石油測井專用計量器具校準機構需要開發的計量新技術

隨著測井的發展，新的測井專用計量問題不斷出現，需要不斷探討測井專用計量標準裝置建造的新方法、新技術，量傳溯源的新方法、新途徑，才能滿足現場測井專用計量的新需求。文獻[5]～[7]探討了遠程計量校準的概念，美國開展了放射計量測定遠程校準服務、德國開展了高壓天然氣流量基準的遠程校準、中國開展了油井遠程產液量計量，石油測井專用計量可以探討計量站與計量分站、校準實驗室之間建立遠程計量網絡，探索“遠程校準，電子發證”新技術，由計量站、計量分站的技術人員遠程指導用戶按校準規范完成校準工作，校準數據傳到計量站、計量分站進行數據處理，并核發電子校準證書。從發展的角度看，積極探索和采用“遠程校準，電子發證”技術，才能為新的校準需求提供解決方案。

3.5計量人員培訓

從事石油測井專用計量的人員，其知識結構方面的培訓涉及4個方面的內容，即在圖4計量法規、計量依據、計量管理3項內容的基礎上，增加專用計量器具培訓。通過培訓使計量人員既懂計量又懂測井儀器，并按照計量規范，科學、公正、精準、高效地完成石油測井專用計量工作。

3.6計量大廳建設

計量大廳的建設，可以根據現有石油測井儀器計量站的具體情況，結合未來發展需求，進行標準化頂層設計，并提出3點建議：

1）核測井校準實驗室計量大廳可以考慮與放射性源庫同時興建，或在已有放射性源庫附近建設，避免放射源運輸或在人員聚居區使用放射源帶來的安全環保問題。

2）遠程計量與自動化相結合建設無人值守計量大廳。計量大廳的設計要考慮實現遠程計量需要的設施設備，同時考慮提高自動化水平。

3）積極探索計量標準裝置建設的設計新技術。石油測井儀器計量站的測井專用標準裝置均建在地下井坑，能否在地面以上建設測井專用標準裝置，需要進行調研和可行性論證。

4 石油測井專用計量器具校準機構國際互認的途徑

石油測井專用計量要向“一次校準，一張證書，全球互認”的方向發展，有二個途徑：一是石油測井專用計量器具的量值要向API溯源；二是石油測井專用校準機構應獲得校準實驗室CNAS認可。

4.1向API溯源

實現量值溯源最重要的方式是檢定和校準[9]，當無法采用檢定和校準直接實現量值溯源時可采用比對的方法。石油測井行業標準無法通過檢定和校準的方法向API溯源。在編制石油測井專用計量器具行業標準向API溯源比對計劃申報書、比對實施方案、比對過程記錄文件、比對總結報告，以及比對實施、比對結果的評價與分析，必須符合JJF 1117-2010《計量比對》計量技術規范[8]的要求。通過向API溯源，使國內的石油測井專用計量器具的量值與API體系具有可比性，為石油測井專用計量校準機構國際互認提供依據。

4.2校準實驗室CNAS認可

實驗室認可的實質是對實驗室開展的特定的校準項目的認可，是校準實驗室具備校準能力的第三方證明[9]。石油測井儀器校準實驗室在申請認可以前要形成一套制度[10]并嚴格按照制度開展校準工作，包括按認可準則及其應用說明建立質量管理體系，各要素都已運行并形成記錄文件，包括完整的內部審核和管理評審；具有申請認可范圍內的校準能力，并參加能力驗證活動；校準所使用的所有設備在使用以前，必須進行校準或檢定。

5 結論與建議

1）按照系統化、地域化、依托行業最高標準輻射式設計的技術路線，提出了以石油測井計量站、石油測井計量分站、校準實驗室為核心的石油測井專用校準機構布局設計方案。

2）提出了石油測井專用校準機構能力建設方案。計量標準裝置建設提出了優先建標、緩建標、邊探索邊建標的技術路線，以及核測井校準實驗室工作標準井建設方案；計量工作規范提出了編制計量工作流程的工作重點；計量技術開發提出了探索和采用“遠程校準，電子發證”技術，為測井現場新的校準需求提供解決方案的工作方向；計量人員培訓提出了既懂計量又懂石油測井儀器的培訓內容；計量大廳建設提出了建設遠程計量大廳的發展方向。

3）石油測井專用計量器具的量值要向API溯源和校準實驗室CNAS認可，是石油測井專用計量向“一次校準，一張證書，全球互認”方向發展的有效途徑。

4）結合石油測井專用校準機構的發展現狀，建議參考美國計量管理模式[11]，重點抓好石油測井專用計量能力建設和校準實驗室認可，推動石油測井專用計量向基于網絡的遠程計量發展。

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[3]全國法制計量管理計量技術委員會.計量標準考核規范: JJF 1033-2008[S].北京:中國計量出版社,2008.

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In order to discusson“thirteenth five-year plan”ofpetroleum specialmeasurement,on the basisof investigation of the devel?opmentstatusof the specialmeasurement for petroleum logging,according to the characteristics of the petroleum well logging industry, the layoutschemeofpetroleum logging special calibration institutions,whose core ispetroleum well loggingmeasurementstations,petro?leum loggingmeasurementsubstationsand calibration laboratories,is proposed,and the capacity building scheme of the petroleum log?ging special calibration institutions is discussed from five aspects of themeasurement standard device construction,themeasurement standard construction,themeasurement technology development,themeasurement personnel training and themeasuring hall building. The internationalmutual recognition way of petroleum logging specialmeasurement isdiscussed,and it is held that the remotemetering based on network is the developmentdirection of petroleum logging specialmeasurement.

petroleum logging;special calibration institution;measurement

路萍

2015-12-07

任曉榮（1966-），男，博士，高級工程師，現從事石油測井專用計量工作。