石油测井专用校准机构布局与能力建设方案探讨

任晓荣，王江波，徐涛

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)

石油测井专用校准机构布局与能力建设方案探讨

任晓荣，王江波，徐涛

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)

在调研石油测井专用计量发展现状的基础上，依据石油测井的行业特点，提出了以石油测井计量站、石油测井计量分站、校准实验室为核心的石油测井专用校准机构布局设计方案。从计量标准装置建设、计量规范建设、计量技术开发、计量人员培训、计量大厅建设等5个方面探讨了石油测井专用校准机构能力建设方案及石油测井专用计量国际互认的途径。认为基于网络的远程计量是石油测井专用计量的发展方向。

石油测井；专用校准机构；计量

中国石油天然气集团公司为全面满足生产经营需要，拟建立健全先进科学并与国际接轨的计量体系，达到各类计量器具、检定校准设施齐全配套，企业计量体系有效运行，重点领域计量水平达到国际贸易的计量要求。为实现这一目标，聚焦“石油专用校准机构布局与能力建设”这一交流主题，需要解决三方面的问题：一是谁来校准的问题，即解决石油专用计量器具校准机构建设的问题；二是怎样校准的问题，即解决石油专用计量器具校准能力建设的问题；三是校准结果的权威性问题，即解决石油专用计量器具校准结果能够国际互认的问题。石油专用计量具有专业性强、测量参数多、涉及领域广的特点[1]。笔者在调研石油测井专用计量发展现状的基础上，提出石油测井专用校准机构布局和能力建设的解决方案。

1 石油测井专用计量的发展现状

1.1石油测井专用计量标准装置建设

根据调研，全国有9个油田按美国早期的模式建立了自然伽马和中子孔隙度工作标准井，有3个油田建立了自然伽马能谱工作标准井，大庆油田、中海油建立了C/O比能谱刻度井群，中国石油天然气集团公司石油测井专用计量标准装置建设情况[1-2]见表1。

1.2石油测井专用计量标准制定

石油测井专用计量标准包括刻度标准和校准标准，这些标准是完成石油测井专用计量器具校准的依据。已出版的石油测井专用计量标准包括9项刻度方法标准和11项校准方法标准。

1.3石油测井专用计量量传溯源体系

根据《石油专用计量器具目录》，石油专用计量器具的序号编到93；计量标准装置的序号编到39；仅依据序列号估算计量标准装置的覆盖率约为42%。文献[2]认为石油测井量传溯源体系覆盖面达不到40%，因此,可以认为石油测井量传溯源体系的覆盖面约为40%。已取得行业最高标准装置授权的4项放射性测井标准装置已形成完整的量传溯源体系。

1.4石油测井行业发展对石油测井专用计量的新要求

石油测井行业的发展对石油测井专用计量提出了新的要求，比如随钻测井的发展、生产测井的发展，迫切需要建立相应的专用计量标准装置。油田勘探开发过程中，对石油测井专用计量器具检测和监管、市场准入提出了新的要求，比如中石化西北石油管理局要求进入西北油田作业的测井仪器必须获得石油测井仪器计量站的校准证书，特别是在该区块作业的测井队均为进口装备，ECLIPS5700、LOGIQ等装备，这些进口装备在国外完成一级刻度，二级刻度在其专用的模拟刻度装置中完成。怎样对这些装备进行校准成了石油测井仪器计量站必须面对的课题，每个测井队都到西安石油测井仪器计量站完成校准困难较大，现场校准又没有校准装置。这些新的需求，使建立健全石油测井专用计量器具校准机构显得尤为迫切。

表1 石油测井计量装置现状调查表(不完全统计)

1.5石油测井专用计量发展现状的基本认识

从调研结果可以看出，石油测井专用计量的发展呈现不均衡的特点，体现在以下三个方面：

1）石油测井专用计量量传溯源体系还没有实现全覆盖,覆盖面约为40%。

2）石油测井专用计量标准装置建设不均衡：放射性测井已建有4项行业最高标准，在建2项。声速行业最高标准装置正在建设阶段；电法测井行业标准装置建设还处于调研阶段。

3）石油测井专用计量标准制定不均衡：石油测井仪器刻度、校准的标准编制，以及对应刻度器校准标准编制呈现不均衡现象，3项行业最高标准编制了双语刻度标准；生产井产出剖面测井仪也编制了刻度标准；电法测井仪编制了校准方法。

2 石油测井专用计量器具校准机构布局设计

2.1石油测井专用计量器具校准机构布局设计的技术路线

1）系统化设计：石油测井专用计量器具校准机构布局设计，要按照完整的石油测井专用计量量传溯源体系进行系统设计，而且要能够覆盖各种测井过程，如随钻测井、裸眼井测井、生产井测井等。

2）地域化设计：石油测井专用计量器具校准机构布局设计，要按照地域合理分布，便于企业就近就地进行专用计量器具校准，提高石油测井专用计量校准的时效性。

3）依托行业最高标准辐射式设计：行业最高标准是石油测井专用计量器具量传溯源的量值基准，石油测井专用计量器具校准机构布局设计，要依托行业最高标准向周边辐射，充分发挥行业最高标准的作用。

2.2石油测井专用计量器具校准机构布局设计

文献[1]探讨了油田内部计量技术机构发展方向，《专业计量站管理办法》规定要按照统筹规划、经济合理、方便生产、利于管理、择优选定的原则，授权建立专业计量站。在归纳这些观点的基础上，结合石油测井专用计量的发展现状，按照系统化设计、地域化设计、依托行业最高标准辐射式设计的技术路线，石油测井专用计量校准机构的布局设计结果可以表述为以下4点，并归纳为图1。

1）依托石油测井仪器计量站，在大庆钻探、西部钻探、长城钻探、渤海钻探、川庆钻探建立石油测井专用计量分站，或者建立东北分站、西北分站、西南分站。计量站向计量分站量值传递，计量分站向计量站量值溯源。

2）计量站和计量分站分别下设对应的校准实验室，如核测井仪器校准实验室、电法测井仪器校准实验室、声法测井仪器校准实验室、生产井产出剖面测井仪校准实验室等。

3）石油测井仪器计量站建立和保存中国石油集团公司石油测井专用计量最高标准装置、工作标准装置，承担测井仪器刻度、校准技术服务与技术指导等工作。

4）计量分站建立和保存中国石油集团公司石油测井专用计量工作标准装置，承担相关区域所属企业石油测井专用计量检定、校准工作。

3 石油测井专用计量器具校准机构能力建设

3.1石油测井专用计量器具校准机构能力建设要求

根据《专业计量站管理办法》规定，专业计量站应当具备的条件可以归纳为：石油测井专用计量校准机构必须具备一座计量大厅、若干计量标准装置和配套设施、计量工作规范、计量技术和持证上岗的计量人员，如图2所示。

图2 石油测井专用计量机构能力建设示意图

3.2计量标准装置建设

3.2.1 计量标准装置建设的技术路线

计量标准装置建设采用优先建标、缓建标、边探索边建标的技术路线。

1）优先建标项目：对于每口井必测，9条必测曲线的测井仪器要尽快建立和完善量传溯源体系，比如已拥有授权的4项核测井标准装置，可以优先在计量分站建立工作标准装置。

2）缓建标项目：对于使用频度不高，建立计量标准装置技术难度大的计量标准装置实行缓建的办法，比如中子寿命标准井群、C/O比能谱标准装置，可以通过中国石油天然气集团公司考核和授权，先作为工作计量标准使用，等仪器技术成熟之后再建设行业最高标准。

3）边探索边建标项目：声波、电法仪器的量传溯源体系建设，在行业内应整体规划、统一设计、边探索边建标。

3.2.2 石油测井专用计量校准实验室工作标准井建

设方案

石油测井专用计量校准实验室工作标准井建设，可以利用各钻探公司现有的工作标准井，或统一建造工作标准井。考虑到既要满足现场校准的需要，又要降低实现的难度，建议采用两点校准方法建设工作标准井。以核测井校准实验室的建设为例，需要在现场建造2口中子孔隙度工作标准井；2口密度工作标准井；3口自然伽马及自然伽马能谱工作标准井。这样，基于4项行业最高标准的核测井校准实验室共需建设7口工作标准井。

1）中子孔隙度工作标准井建设方案：采用颗粒堆积法建造两口中子孔隙度工作标准井，中子孔隙度量值确定为15～18p.u.和30～36p.u.，具体量值由行业最高标准装置传递确定。

2）密度工作标准井建设方案：选2个全空间密度刻度模块，密度值范围分别为1.3～1.8g/cm3、2.60～2.71 g/cm3。密度工作标准井量值从行业基准井传递确定。

3）自然伽马及自然伽马能谱工作标准井建设方案：建造高混层、中混层和低混层3口自然伽马能谱标准井，如图3所示。①③组成自然伽马标准井，①②组成自然伽马能谱标准井。通过自然伽马能谱行业最高标准井传递自然伽马能谱U、Th、k量值，此工作标准井可以用来刻度或校准所有自然伽马能谱测井仪。通过自然伽马行业最高标准井传递自然伽马API量值，此工作标准井可以用来刻度或校准所有自然伽马测井仪。

图3 自然伽马/自然伽马能谱堆积井结构示意图

3.3计量工作规范建设

计量工作规范，包括计量法规、计量依据和计量管理层面的规范。计量工作规范建设的重点，就是在计量法规的框架下，编制和完善计量依据和计量管理相关规定和操作性强的计量工作流程[3-4]，如图4所示。

3.4计量技术开发

3.4.1 石油测井专用计量器具校准机构需要具备的

计量技术清单

以中子孔隙度测井相关专用计量器具校准需要的计量技术为例进行说明，其他石油测井专用计量器具校准需要的计量技术可以据此类推。中子孔隙度量值是石油测井行业的专用单位，没有国家基准，在石油测井行业内由具有最高计量学特性的刻度标准装置，代行国家基准职能，统一全行业的中子孔隙度量值。中子孔隙度量传溯源涉及的计量技术包括行业最高专用计量标准装置建造技术、计量标准器具建造技术、地面仪器的校准技术、数据处理技术等。

3.4.2 石油测井专用计量器具校准机构需要开发的计量新技术

随着测井的发展，新的测井专用计量问题不断出现，需要不断探讨测井专用计量标准装置建造的新方法、新技术，量传溯源的新方法、新途径，才能满足现场测井专用计量的新需求。文献[5]～[7]探讨了远程计量校准的概念，美国开展了放射计量测定远程校准服务、德国开展了高压天然气流量基准的远程校准、中国开展了油井远程产液量计量，石油测井专用计量可以探讨计量站与计量分站、校准实验室之间建立远程计量网络，探索“远程校准，电子发证”新技术，由计量站、计量分站的技术人员远程指导用户按校准规范完成校准工作，校准数据传到计量站、计量分站进行数据处理，并核发电子校准证书。从发展的角度看，积极探索和采用“远程校准，电子发证”技术，才能为新的校准需求提供解决方案。

3.5计量人员培训

从事石油测井专用计量的人员，其知识结构方面的培训涉及4个方面的内容，即在图4计量法规、计量依据、计量管理3项内容的基础上，增加专用计量器具培训。通过培训使计量人员既懂计量又懂测井仪器，并按照计量规范，科学、公正、精准、高效地完成石油测井专用计量工作。

3.6计量大厅建设

计量大厅的建设，可以根据现有石油测井仪器计量站的具体情况，结合未来发展需求，进行标准化顶层设计，并提出3点建议：

1）核测井校准实验室计量大厅可以考虑与放射性源库同时兴建，或在已有放射性源库附近建设，避免放射源运输或在人员聚居区使用放射源带来的安全环保问题。

2）远程计量与自动化相结合建设无人值守计量大厅。计量大厅的设计要考虑实现远程计量需要的设施设备，同时考虑提高自动化水平。

3）积极探索计量标准装置建设的设计新技术。石油测井仪器计量站的测井专用标准装置均建在地下井坑，能否在地面以上建设测井专用标准装置，需要进行调研和可行性论证。

4 石油测井专用计量器具校准机构国际互认的途径

石油测井专用计量要向“一次校准，一张证书，全球互认”的方向发展，有二个途径：一是石油测井专用计量器具的量值要向API溯源；二是石油测井专用校准机构应获得校准实验室CNAS认可。

4.1向API溯源

实现量值溯源最重要的方式是检定和校准[9]，当无法采用检定和校准直接实现量值溯源时可采用比对的方法。石油测井行业标准无法通过检定和校准的方法向API溯源。在编制石油测井专用计量器具行业标准向API溯源比对计划申报书、比对实施方案、比对过程记录文件、比对总结报告，以及比对实施、比对结果的评价与分析，必须符合JJF 1117-2010《计量比对》计量技术规范[8]的要求。通过向API溯源，使国内的石油测井专用计量器具的量值与API体系具有可比性，为石油测井专用计量校准机构国际互认提供依据。

4.2校准实验室CNAS认可

实验室认可的实质是对实验室开展的特定的校准项目的认可，是校准实验室具备校准能力的第三方证明[9]。石油测井仪器校准实验室在申请认可以前要形成一套制度[10]并严格按照制度开展校准工作，包括按认可准则及其应用说明建立质量管理体系，各要素都已运行并形成记录文件，包括完整的内部审核和管理评审；具有申请认可范围内的校准能力，并参加能力验证活动；校准所使用的所有设备在使用以前，必须进行校准或检定。

5 结论与建议

1）按照系统化、地域化、依托行业最高标准辐射式设计的技术路线，提出了以石油测井计量站、石油测井计量分站、校准实验室为核心的石油测井专用校准机构布局设计方案。

2）提出了石油测井专用校准机构能力建设方案。计量标准装置建设提出了优先建标、缓建标、边探索边建标的技术路线，以及核测井校准实验室工作标准井建设方案；计量工作规范提出了编制计量工作流程的工作重点；计量技术开发提出了探索和采用“远程校准，电子发证”技术，为测井现场新的校准需求提供解决方案的工作方向；计量人员培训提出了既懂计量又懂石油测井仪器的培训内容；计量大厅建设提出了建设远程计量大厅的发展方向。

3）石油测井专用计量器具的量值要向API溯源和校准实验室CNAS认可，是石油测井专用计量向“一次校准，一张证书，全球互认”方向发展的有效途径。

4）结合石油测井专用校准机构的发展现状，建议参考美国计量管理模式[11]，重点抓好石油测井专用计量能力建设和校准实验室认可，推动石油测井专用计量向基于网络的远程计量发展。

[1]高淑霞.油田企业内部计量技术机构发展思考[J].经济研究导刊，2013(22):13-14.

[2]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.

[3]全国法制计量管理计量技术委员会.计量标准考核规范: JJF 1033-2008[S].北京:中国计量出版社,2008.

[4]全国认证认可标准化技术委员会.检测和校准实验室的通用要求:GB/T 27025-2008[S].北京:中国标准出版社,2008.

[5]苏昌林，邱东利.远程校准技术纵览[J].中国测试技术，2006，32(3)：1-6.

[6]陈伟.远程计量校准技术研究[J].计测技术，2007,27(S1)：25-27.

[7]银占华.油井远程计量与分析优化系统的设计[J].机电产品开发与创新，2013,26(6)：120-121.

[8]全国法制计量管理计量技术委员会.计量比对:JJF 1117-2010[S].北京:中国质检出版社,2010.

[9]昃向君.实验室认可准备与审核工作指南[M].北京：中国标准出版社，2003.

[10]王振丰，李宗利，金国红.实验室认可量值溯源的理解与应用[J].现代测量与实验室管理，2006(6)：40-42.

[11]黄河.美国计量机构简介[J].石油工业技术监督，2000, 16(1)：55-56.

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

任晓荣（1966-），男，博士，高级工程师，现从事石油测井专用计量工作。