中子儀器二級(jí)刻度器間刻度系數(shù)傳遞方法

·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

中子儀器二級(jí)刻度器間刻度系數(shù)傳遞方法

趙雷

(中石化西南石油工程有限公司測(cè)井分公司四川成都610100)

摘要：文章論述中子儀器刻度計(jì)算方法,以HH2530系列中子儀器為例，闡述在兩種刻度器間刻度系數(shù)的傳遞方法，舉例說(shuō)明了用中子刻度水桶替代HH2530專(zhuān)用中子刻度器進(jìn)行刻度的方法，并根據(jù)實(shí)例推導(dǎo)出新的標(biāo)準(zhǔn)比值，對(duì)中子刻度水桶刻度常規(guī)中子儀器的刻度結(jié)果進(jìn)行了分析?？潭认禂?shù)傳遞方法能夠統(tǒng)一刻度計(jì)量器具和刻度標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

關(guān)鍵詞：中子儀器；刻度器；傳遞；標(biāo)準(zhǔn)比

作者簡(jiǎn)介：第一趙雷，男，1981年生，工程師，2005年畢業(yè)于成都理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)在中石化西南石油工程有限公司測(cè)井分公司從事現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)采集及維修工作。E-mail：41356662@qq.com

文章編號(hào)：中圖法分類(lèi)號(hào)：P631.8+17

收稿日期：(2014-11-27編輯：姜婷)

Transferring Method of the Calibration Coefficient Between Secondary Neutron CalibratorsZHAO Lei

(WellloggingCompany,SouthwestPetroleumEngineeringCO.LTD.，SINOPEC,Chengdu，Sichuan610100，China)

Abstract：The computing method for the calibration of neutron instrument is discussed in this paper. The author takes HH2530 series neutron instrument as an example to expound the transitive relation between two calibrators by using neutron instrument. By means of illustrating the calibration method by substituting the specialized neutron calibrator for HH2530 series with the neutron calibrated bucket, the author deduces new standard ratio in accordance with the example. After analyzing the calibration results calibrated on the conventional neutron instrument by neutron calibrated bucket, the author draws a conclusion that uniform calibrators and standards of calibrations, as well as standardized operations can be achieved by the transferring method of calibrations.

Key word：：neutron instrument, calibrator, transmission, standard ratio

0引言

中子儀器是石油勘探測(cè)井中重要的測(cè)井項(xiàng)目?jī)x器。各測(cè)井單位可能擁有多套不同系列的中子儀器，它們出廠(chǎng)配備了各自的刻度器具用以標(biāo)定儀器，這不僅增加了許多同類(lèi)刻度器具，增添了不同的刻度標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)也增加了購(gòu)置成本。以HH2530中子儀器為例子，普通的做法是用代表地層孔隙度為18 p.u.的專(zhuān)用中子刻度器進(jìn)行刻度。本文選用中子刻度水桶，采用兩大和兩小減速棒狀態(tài)來(lái)對(duì)中子儀器進(jìn)行刻度，以便對(duì)測(cè)井單位多個(gè)不同系列的中子儀器做到統(tǒng)一刻度器計(jì)量具，統(tǒng)一刻度標(biāo)準(zhǔn)，降低購(gòu)置成本，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)也有著重要的意義。

1中子儀器工作原理

中子儀器探頭裝 Am-Be中子源，產(chǎn)生快中子，這些中子射入地層，與地層中的物質(zhì)碰撞。根據(jù)碰撞學(xué)說(shuō)，快中子與質(zhì)量相對(duì)的物質(zhì)碰撞損失的能量最大，最后變成熱中子。這些熱中子有一部分進(jìn)入探測(cè)器，撞擊He3核，引起核反應(yīng)，產(chǎn)生質(zhì)子，該質(zhì)子使其它一部分He3電離，產(chǎn)生帶電離子和電子，在高壓電場(chǎng)作用下，電子向陽(yáng)極運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生一負(fù)脈沖，該脈沖被電子線(xiàn)路放大并記錄下來(lái)[1]。因?yàn)闅湓淤|(zhì)量與中子相當(dāng)，所以安裝在儀器不同位置的探測(cè)器可以探測(cè)到巖層中的熱中子，巖層中氫原子對(duì)中子的慢化最大，探測(cè)器計(jì)數(shù)率的減少就表示中子源與探測(cè)器之間的含氫物質(zhì)數(shù)量增加。也就是說(shuō)探測(cè)器計(jì)數(shù)率越少，巖層骨架孔隙度越大，即地層孔隙度越大[2]，以此可以確定地層孔隙度，判斷油氣水的含量。

2中子儀器的刻度系數(shù)算法

根據(jù)測(cè)井行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3],中子儀器刻度系數(shù)算法為:

K=Rsc/Rmc

式中：Rsc為刻度點(diǎn)的標(biāo)準(zhǔn)比值；Rmc為刻度點(diǎn)的實(shí)測(cè)比值。

中子儀器行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3、4]規(guī)定：(1)刻度系數(shù)K應(yīng)該符合范圍為(0.95，1.05)；(2)主刻度周期不大于三個(gè)月。

2.1一級(jí)刻度井標(biāo)定

一級(jí)刻度井標(biāo)定是把儀器吊至標(biāo)準(zhǔn)井中，井內(nèi)有標(biāo)準(zhǔn)刻度層位，在標(biāo)準(zhǔn)井中儀器進(jìn)行采集計(jì)數(shù)率刻度?；咀龇ㄊ菍x器放置在某一孔隙度的層位，計(jì)算短道計(jì)數(shù)率/長(zhǎng)道計(jì)數(shù)率比值，并多次求取平均值，用刻度系數(shù)算法計(jì)算刻度系數(shù)K值。將K值調(diào)入測(cè)井程序，測(cè)量刻度井該層位的孔隙度，檢查測(cè)量結(jié)果是否與層位的標(biāo)準(zhǔn)孔隙度相符。用該儀器測(cè)量刻度井其他層位的孔隙度或其他孔隙度的刻度井，測(cè)量結(jié)果應(yīng)該在測(cè)量誤差范圍內(nèi)，最后卸下中子源，刻度完成。

2.2二級(jí)刻度器標(biāo)定

一級(jí)刻度井有地理上的條件局限，但便于測(cè)井行業(yè)的操作方便。選擇刻度計(jì)量器具通過(guò)一級(jí)刻度的標(biāo)定傳遞后，賦予其標(biāo)準(zhǔn)值，形成了二級(jí)刻度器。二級(jí)刻度是將儀器放入標(biāo)定后的二級(jí)刻度器具中，儀器采集計(jì)數(shù)率并計(jì)算刻度系數(shù)。

例如HH2530中子儀器專(zhuān)用中子刻度器使用方法[1]：將專(zhuān)用中子刻度器內(nèi)裝滿(mǎn)礦化度較低的清水,打開(kāi)電源，確認(rèn)儀器工作正常。裝上中子源，將儀器推進(jìn)刻度罐，對(duì)準(zhǔn)測(cè)量點(diǎn)，此位置孔隙度為18 p.u.。進(jìn)入刻度程序，記錄5個(gè)200 s的短、長(zhǎng)道記數(shù)率比值，求出5個(gè)數(shù)的平均值，該值應(yīng)該在(1.9，2.5)之間。再計(jì)算儀器的刻度系數(shù)K值，保存后調(diào)入測(cè)井程序，測(cè)量刻度筒的孔隙度。檢查測(cè)量結(jié)果是否與標(biāo)準(zhǔn)值(18±0.5)p.u.相符，相符則認(rèn)為裝入該K值的測(cè)井程序可以進(jìn)行測(cè)井。

3中子刻度水桶刻度傳遞方法

3.1中子刻度水桶基本介紹

中子刻度水桶屬于二級(jí)刻度器，該刻度水桶配有3組(6根)不同的減速棒，共6種不同的狀態(tài)[5]，模擬地層孔隙度，便于校驗(yàn)儀器。本論文選用兩大和兩小4根減速棒插入中子刻度水桶的狀態(tài)進(jìn)行刻度，如圖1所示。

3.2刻度系數(shù)傳遞方法

以HH2530系列的中子儀器為例。首先，在專(zhuān)用中子刻度器里得出刻度系數(shù)K，然后在中子刻度水桶刻度狀態(tài)下實(shí)測(cè)短長(zhǎng)道計(jì)數(shù)率[6]比值Rmc。保持刻度系數(shù)不變，通過(guò)等比算法K=Rsc/Rmc，可得出新刻度狀態(tài)下儀器標(biāo)準(zhǔn)比值Rsc。

圖1　中子刻度水桶使用示意圖

用中子刻度水桶刻度時(shí)，采用新標(biāo)準(zhǔn)比值，運(yùn)用刻度算法求出新刻度系數(shù)K，調(diào)入測(cè)井程序即可用于測(cè)井。整個(gè)過(guò)程完成從專(zhuān)用中子刻度器到中子刻度水桶刻度系數(shù)的傳遞工作。

3.3兩個(gè)刻度器具的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)

HH2530系列V2.0版本測(cè)井軟件默認(rèn)設(shè)置下中子儀器在孔隙度18 p.u.的專(zhuān)用中子刻度器中的標(biāo)準(zhǔn)比Rsc為2.16[1],見(jiàn)表1，其實(shí)測(cè)短長(zhǎng)道計(jì)數(shù)率比值Rmc為2.30，通過(guò)刻度系數(shù)算法得出，專(zhuān)用中子刻度器的刻度系數(shù)K為0.934，見(jiàn)圖2。圖2中HH2530測(cè)井軟件中子項(xiàng)目輸入表TNRA行的增益值就是刻度系數(shù)K。

表1　專(zhuān)用中子刻度器刻度采集列表

圖2　專(zhuān)用中子刻度器的刻度系數(shù)

選擇中子刻度水桶刻度狀態(tài)，進(jìn)入HH2530軟件中子刻度界面，采集得到短道計(jì)數(shù)率為2078.65cps，長(zhǎng)道計(jì)數(shù)率為866.13cps，其計(jì)數(shù)率比值Rmc為2.39，屬于(1.9,2.5)[1]的范圍，通過(guò)等比算法,得出儀器在中子刻度水桶刻度狀態(tài)下的標(biāo)準(zhǔn)比Rsc為0.934×2.39=2.232，以后用于該狀態(tài)下刻度。

應(yīng)用中子刻度水桶進(jìn)行中子儀器刻度的做法：裝20 ci中子源，選擇刻度狀態(tài)，運(yùn)用HH2530測(cè)井軟件采集中子計(jì)數(shù)率，得到短道計(jì)數(shù)率為2 120.37 cps，長(zhǎng)道計(jì)數(shù)率為939.64 cps，計(jì)數(shù)率比值Rmc為2.25，屬于(1.9,2.5)范圍。運(yùn)用新的標(biāo)準(zhǔn)比值2.232，得出新刻度系數(shù)K為2.232/2.25=0.992，根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)[3、7]，刻度系數(shù)符合(0.95,1.05)范圍，表示刻度系數(shù)滿(mǎn)足要求。將值帶入測(cè)井系統(tǒng)TNRA項(xiàng)，用于測(cè)井，見(jiàn)圖3。這樣，通過(guò)調(diào)整刻度系數(shù)K，達(dá)到運(yùn)用中子刻度水桶進(jìn)行刻度并用于測(cè)井的目的。

圖3　 中子刻度水桶的刻度系數(shù)

4結(jié)束語(yǔ)

該刻度系數(shù)傳遞方法推導(dǎo)出了在中子刻度水桶采用兩大和兩小減速棒作為刻度狀態(tài)時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)比值，解決了二級(jí)刻度器具間刻度系數(shù)傳遞問(wèn)題。也可選擇中子刻度水桶其他減速棒狀態(tài)[5]，可選擇性多，有力支持不同系列的中子儀器采用通用中子刻度水桶進(jìn)行儀器刻度。解決了專(zhuān)用刻度器刻度點(diǎn)單一問(wèn)題，有助于測(cè)井單位統(tǒng)一刻度器具，統(tǒng)一刻度標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化作業(yè)。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 北京環(huán)鼎科技有限責(zé)任公司.NEC-IB共用電子線(xiàn)路1使用維修手冊(cè).2007(資料)

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[3] JJG(石油)52-1999補(bǔ)償中子刻度儀

[4] SYT 6582.4-2003石油核測(cè)井儀刻度第4部分中子儀器測(cè)井儀刻度

[5] 西安石油工業(yè)測(cè)井計(jì)量站.中子儀器通用刻度器使用圖.2007(資料)

[6] 菜元藩.中子儀器測(cè)井刻度方法探討.測(cè)井技術(shù)[J]，1990，14(1)：24-27

[7]JJG(石油)47-1999中子儀器刻度器