從測井資料角度診斷MRIL-P 儀器故障

王浩然，欒一秀，趙麗群，陳文輝，何建遠(yuǎn)，徐 洋

（1.中國石油集團(tuán)測井有限公司天津分公司，天津 300280；2.中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085）

0 引言

核磁共振（MRI）測井在識別有效儲層、計(jì)算地層孔隙度和滲透率方面有著其他測井技術(shù)無可比擬的優(yōu)勢[1-3]。中國石油測井有限公司天津分公司自2000 年引進(jìn)MRIL-P 型核磁共振測井儀器以來，在核磁共振測井技術(shù)應(yīng)用方面做了大量的工作。通過前期大量的測井?dāng)?shù)據(jù)對比分析發(fā)現(xiàn)，核磁共振測井提供的T2譜分布、孔隙度等資料的準(zhǔn)確性受儀器狀態(tài)影響嚴(yán)重。

MRIL-P 型核磁共振測井儀器主要由電容器、電子線路短節(jié)、探頭和底部轉(zhuǎn)換接頭等4 部分組成[4]，其故障隱蔽性較強(qiáng)、不易被發(fā)現(xiàn)，在不能正常測井的情況下，操作人員能及時(shí)判斷儀器的工作狀態(tài)并更換儀器，但對于能正常測井但采集資料質(zhì)量差的問題，現(xiàn)場技術(shù)人員則難以準(zhǔn)確診斷[5]。本文著重討論測井資料質(zhì)量與儀器狀態(tài)改變之間的關(guān)系，提煉出有針對性的儀器維修保養(yǎng)方案，以發(fā)現(xiàn)和解決那些不易察覺但會造成測井資料質(zhì)量差的問題。

1 探頭電壓超出誤差容限

為獲得正確的測井資料，要求傳感器的供電電壓在容限范圍之內(nèi)，否則將引起資料質(zhì)量問題。圖1 為一口井兩次測井對比實(shí)例，虛線（紅線）左邊為第一次測井，虛線右邊為第二次測井：圖中噪聲指示曲線和CHI 值曲線對比可見，第二次測井的噪聲信號明顯大于第一次測井；由孔隙度對比可見，第二次測井得到的有效孔隙度小于第一次測井有效孔隙度值。

MRIL-P 型核磁儀器地面系統(tǒng)維持電容高壓為600 V，以產(chǎn)生CPMG 脈沖需要的高電流。從地面發(fā)送的電流在回波串期間不足以使電容完全充電，結(jié)束電壓Hvmin必須保持在450 V以上，否則儀器就不能補(bǔ)償這一壓降。圖1 中兩次測井其他條件完全一致，不同之處在于，第一次測井時(shí)結(jié)束電壓Hvmin在450 V 以上，第二次測井時(shí)結(jié)束電壓Hvmin在400 V 之下，從而使原始資料資料受到較大影響。開始電壓Hvmax和結(jié)束電壓Hvmin瞬間變成300 V 左右時(shí)，主要是核磁電子線路短節(jié)里面的發(fā)射器模塊有一個(gè)短路燒毀造成的。如果開始電壓Hvmax和結(jié)束電壓Hvmin在打開天線發(fā)射器時(shí)就無法增壓，主要是核磁電子線路短節(jié)里面的發(fā)射器模塊或者發(fā)射濾波模塊燒毀造成的。核磁電子線路短節(jié)里面有2 對發(fā)射器模塊和發(fā)射濾波模塊。發(fā)射器模塊和發(fā)射濾波模塊正常情況只會燒毀1 套，如果遇到2 套發(fā)射器模塊和發(fā)射濾波模塊同時(shí)燒毀，說明操作工程師在現(xiàn)場沒有及時(shí)發(fā)現(xiàn)儀器的工作異常，導(dǎo)致二次損壞儀器。當(dāng)開始電壓Hvmax和結(jié)束電壓Hvmin超出容限誤差，基本能判斷核磁電子線路損壞，需要重點(diǎn)檢查發(fā)射器和發(fā)射濾波模塊。

圖1 探頭電壓超出誤差容限在測井資料上的顯示圖例

2 B1 脈沖突變

B1 是CPMG 脈沖的強(qiáng)度，B1 脈沖幅度是從天線發(fā)射出來的脈沖磁場幅度指示。一般情況下，B1 曲線應(yīng)當(dāng)是相對常數(shù)，但地層電阻率、井眼電阻率變化也可以在B1 曲線上體現(xiàn)出來。為了在測井期間能產(chǎn)生最大信號，必須控制B1 使B1MOD 誤差在車間刻度峰值的5%以內(nèi)。如果B1MOD 未達(dá)到這一范圍，則可能使得質(zhì)子欠或過翻轉(zhuǎn)，儀器的信噪比和孔隙度測量精度降低。圖2 為濱井兩次核磁共振測井資料對比實(shí)例，其中序號2 代表第二次測井，序號3 代表第三次測井。兩次測井條件完全一致，但是兩次測井的B1 脈沖都不是很穩(wěn)定，均存在一定概率的突變，且第三次測井B1 脈沖突變的概率明顯高于第二次測井，在B1 脈沖突變的深度點(diǎn)對應(yīng)的B1MOD、回波噪聲、CHI 值、回波串以及T2 譜均存在相應(yīng)的異常顯示。

B1 和B1MOD 在同一深度點(diǎn)兩次測量的異常變化幅度相似，說明儀器遇到了導(dǎo)電的井眼垮塌處或者導(dǎo)電的地層處。如驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)B1 和B1MOD 在不同深度隨機(jī)突變，則說明核磁探頭磁體上部的測量線圈B1 或電子線路短節(jié)內(nèi)部CAL&B1 模塊出現(xiàn)元器件性能不穩(wěn)定問題。由于探頭磁體測量線圈B1 被浸泡在硅油中，出現(xiàn)問題的概率較低，應(yīng)重點(diǎn)檢查電子線路短節(jié)內(nèi)部CAL&B1 模塊。雖然B1 突變問題是隨機(jī)產(chǎn)生的，但這個(gè)現(xiàn)象不會在下一次測井中消失，所以要及時(shí)對CAL&B1 模塊狀態(tài)作出驗(yàn)證。

3 增益變化異常

圖2 B1 突變在測井資料上的顯示實(shí)例

正常測井要求儀器的增益動態(tài)范圍在150～900，并且在此范圍之內(nèi)，當(dāng)增益變化異常時(shí)同樣可能引起資料質(zhì)量問題，一般情況下非儲層處增益表現(xiàn)為低值，儲層處增益應(yīng)表現(xiàn)為高值。圖3 為一口井的應(yīng)用實(shí)例，該井在儲層處增益變化與正常情況正好相反，從回波噪聲指示曲線來看，儀器存在嚴(yán)重的內(nèi)部噪聲。

由于增益涉及的電路元器件比較多，所以引起增益變化異常的因素也很多。主要涉及電子線路發(fā)射器模塊、電子線路發(fā)射濾波模塊、電子線路CAL&B1 模塊、電子線路HELPER 模塊、探頭繼電器、探頭B1 線圈等。如增益為零或者增益長期保持一個(gè)很低或者很高的值，則說明以上電路模塊和元器件中有燒毀；如測井時(shí)異常的突變，主要考慮順序?yàn)樘筋^繼電器、電子線路CAL&B1 模塊、電子線路HELPER 模塊。其中探頭繼電器由于器件老化，在井下會隨機(jī)出現(xiàn)的吸合不確定現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致增益的偶然性突變，這時(shí)需要更換繼電器驗(yàn)證。電子線路CAL&B1模塊和電子線路HELPER 模塊中元器件老化也會造成增益偶然性突變，但實(shí)際故障率較低。

4 結(jié)語

MRIL-P 型核磁共振儀器狀態(tài)造成的的測井資料質(zhì)量問題，通常情況下通過車間刻度是無法發(fā)現(xiàn)的。通過該儀器不同測井資料質(zhì)量問題，逆向反推找到了儀器可能的故障點(diǎn)，建設(shè)性地提出了判斷儀器元器件故障的優(yōu)先級，并通過現(xiàn)場測井?dāng)?shù)據(jù)和儀器維修的不斷驗(yàn)證。通過分析對比研究，提高了MRIL-P 型核磁共振儀器維修保養(yǎng)的認(rèn)識，預(yù)防可能會出現(xiàn)更嚴(yán)重的測井返工問題，提高測井一次成功率。

圖3 增益異常突變在測井資料上的顯示實(shí)例