关于中子孔隙度量值国际比对的探讨

邱益香，刘青，王江波

中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司（陕西西安710054）

关于中子孔隙度量值国际比对的探讨

邱益香，刘青，王江波

中国石油集团测井有限公司装备与销售分公司（陕西西安710054）

遵循计量比对的相关技术规定，针对中子孔隙度石油测井专业特殊性，拟采用“实物计量标准进行校准”方法，对国际量值比对涉及的设备选取、比对步骤及比对结果评价等内容，做出初步的方案，有利于提高国内外核测井量值的一致性。

中子孔隙度；量值；校准；比对

由石油工业测井计量站研制的“中子孔隙度标准刻度井群”，于1998年4月通过国家质量监督检验检疫总局考核[1]，授权为中子孔隙度石油测井最高专用计量标准装置。根据原中国石油天然气总公司《最高计量标准器具和工作标准器具管理规定》的相关要求；同时为便于开展实验室认证、认可、考核评审，提供能力证明，应开展孔隙度量值的国际比对[2-3]。

1 中子标准井国际情况

1）位于美国休斯顿大学的API工业标准[4]，建立于1959年的中子标准井，为美国石油行业各测井公司所普遍采用。由低孔迦太基灰岩（1.9 p.u.），中孔印第安纳灰岩（19 p.u.），高孔澳士汀灰岩（29 p.u.）组成。其在特定的历史条件下，在统一单位，标准量值方面，发挥了重要的作用。

2）位于苏格兰阿伯丁，由15个石油公司出钱筹建的EUROPA刻度设施是API标准井的补充，其是唯一的世界公认的脉冲中子测井仪（Sigma值）的刻度标准。

3）中子EECF位于休斯顿，刻度工房高约10m，有零孔隙度和孔隙为15%～18%的地层；共有41个由堆积法建造的石灰岩、砂岩和白云岩的刻度罐，孔隙度为33%～44%，刻度罐放在地面以下的井坑中。

API和EUROPA是石油工业标准，而EECF井群为斯伦贝谢公司的内部标准，用EECF堆积井作实验、测试，其值由API井和EUROPA来验证。

美国中子孔隙度井群的孔隙度值分布情况如表1所示。

2 中国中子孔隙度行业标准

由石油工业测井计量站建成的中子孔隙度标准井群（表2），为我国中子孔隙度测井的行业最高标准，一直开展向下的量值传递业务。其量值溯源系统如图1所示。

3 中子孔隙度量值比对

3.1概述

在国际上，建造中子孔隙度刻度井的方法都采用天然模块法、颗粒堆积法和石板法，我国建成的中子孔隙度标准井群中，采用颗粒堆积法和石板法建造的几口井是与美国阿特拉斯公司合作建造的，阿特拉斯聘请的建井专家是来自斯伦贝谢的，实现了与国际接轨。由于中子孔隙度的定值都是溯源于社会公用质量基准，从理论上讲，中国、美国两处的中子刻度井群处于相同的准确度水平。而国内各石油相关单位建造的刻度井其量值或由计量站比对确定，且孔隙度刻度点数量少，区别于《计量比对》[1]中的一般情况，不能照搬使用，而应根据特殊实际，做出比对实施方案。由于仪器和放射源的进出口十分麻烦，考虑实施的可行性，拟采用单循环方式开展比对。整体思路参考《核测井仪器量值传递规程》[5]的有关内容。

表1 美国中子孔隙度井群的孔隙度值分布/（p.u.）

图1 中子孔隙度量值溯源系统

表2 中国中子标准井群技术参数表

3.2量值比对设备选取

1）在国外购买一台指标较先进、最具代表性的中子孔隙度测井仪和一颗20居里的Am-Pe中子源（需要选择委托单位，如阿特拉斯公司或存放地休斯敦大学）。在美国休斯敦API井中做详尽测试，经过测试选准确性、稳定性符合要求的仪器作为比对设备。

2）配套地面采集系统，要求其稳定性符合要求。

3）要求有一个核查设备与之配套，用来核查仪器测井前后、甲乙两地仪器稳定性的考核标准，可以选用大自来水水坑。

3.3量值比对步骤

在进行刻度井测量前，必须对测井仪、地面采集系统进行仔细地检查、标定，使仪器处于最佳工作状态，而且确保在两处刻度井的测量过程中，仪器的工作状态和各项主要技术指标都应保持完全相同。只有这样才能把两个地方的刻度井中测得的结果进行比较，从而完成两个物理刻度模型之间的量值比对工作。

1）用测井仪及其地面配套设备，在国外井群中确定响应关系。由于美国中子刻度井和中国中子刻度井的孔隙度标称值，在数量上和标称值上都不完全相同，没有对应关系。所以，只有通过孔隙度与比值的响应关系才能计算确定。计算方法目前有多项式、对数、分段线性等，按什么响应计算，需要了解掌握。为了提高测量准确度，采用增加测量点数和适当延长测试时间使放射性测量固有的统计涨落误差降低到可以接受的水平这个方法。

2）在测井仪的刻度有效期内，用以上相同的量传设备、相同的测试条件及相同的测试方法，到西安井中测试。测前、测后校准；合格后，放入西安井中特定位置，最少选择孔隙度值低、中、高的3口测试，测出探测器的响应值，根据响应关系计算国内检测时孔隙度值。

3）检测测得的孔隙度值，与原标称定值进行对比，计算示值误差，与允查对比做出判断。

3.4比对结果评价

1）孔隙度测量值的确定。补偿中子测井仪的响应关系就是补偿中子测井仪测量的中子孔隙度与短、长源距探测器计数率比值之间的函数关系，如式（1）：

式中：Φ为中子孔隙度，p.u.；R为短、长源距探测器计数率比；K为刻度系数。

按式（2）求R：

式中：Nss为短源距探测器计数率，cps；Ns为长源距探测器计数率，cps。

按式（3）求刻度系数K：

式中：Rstd为刻度器的标准比值；Rm为刻度时实测的比值。

2）计算孔隙度示值误差。按公式（4）计算孔隙度示值误差：

式中：Φm为孔隙度测量值，p.u.；Φs为（中国）标准井孔隙度的标称值，p.u.。

3）与参考值对比，进行比对结果一致性的评判。

4 结论

量值传递和量值溯源作为保证计量准确性和一致性的方法,是两个紧密关联的互逆过程。在激烈的市场竞争中,产品的质量关系到企业的生存和发展。测量结果是否准确,是否与国家或国际标准一致是企业质量保证的一部分。为了确保计量基准、计量标准量值统一、准确、可靠，应当按照国家质量监督检验检疫总局有关规定，积极参与到国际计量组织和国际计量标准的工作中,参加国际计量比对。通过开展与美国休斯敦大学API标准井的测量比对，确立国内核测井计量标准与国际核测井计量标准间的对应关系，对于提高国内外核测井量值的一致性，确保海外测井作业质量和技术水平有一定的意义。

[1]王池，原遵东，林延东.JJF 1117-2010《计量比对》实施指南[M].北京：中国计量出版社，2011.

[2]郭海敏,戴家才.套管井地层参数测井[M].北京：石油工业出版社，2003.

[3]邱益香，刘青，王江波.中子孔隙度计量标准质量可靠性研究[J].石油工业技术监督,2013,29(10):1-6.

[4]黄隆基.核测井原理[M].东营:石油大学出版社，2000.

[5]陆大卫,邱益香,胡秀妮.石油测井仪器的刻度标准化工作[J].测井技术,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，高级工程师，中国石油测井有限公司计量刻度二级专家，从事放射性测井仪器的开发及方法研究，负责行业最高标准刻度装置的研制及其应用的方法研究。