趙太平，劉天定，王秀明

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018；2.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018；3.中國石油長慶油田公司監(jiān)督處，陜西西安710018）

補償密度測井儀器刻度對測井響應的影響分析

趙太平1，2，劉天定1，2，王秀明3

（1.低滲透油氣田勘探開發(fā)國家工程實驗室，陜西西安710018；2.中國石油長慶油田公司勘探開發(fā)研究院，陜西西安710018；3.中國石油長慶油田公司監(jiān)督處，陜西西安710018）

測井過程中，補償密度測井曲線容易出現測量值偏高的問題，這種現象與儀器刻度有很大關系?；谘a償密度測井儀器的刻度原理，闡述了刻度圖版雙脊雙肋圖的成因。給出了補償密度測井和刻度的基本方程，通過3組現場刻度數據，對4點刻度進行了理論計算。分析了刻度過程中長、短源距計數率變化對脊肋圖的影響及計數率變化對密度測井值的影響。指出低密度鎂塊中計數率增加時，對應的脊角增加；而高密度鋁塊中計數率增加時，對應的脊角減??；且在鋁塊中計數率的微小增加，對脊角的影響很大。理論計算可知，鋁塊中長源距計數率增加1個，灰?guī)r中密度測井值偏大0.032 g／cm3。儀器的歷史刻度都具有關聯性和可對比性，儀器工程師應關注儀器所有的歷史刻度，以獲得準確的刻度值。

補償密度測井；刻度；脊肋圖版；測井響應；計數率；脊角

0 引 言

巖石密度值是儲層評價的重要特征參數之一，尤其在低滲透率致密油氣藏測井評價中，密度測井曲線對確定地層巖性、計算儲層孔隙度、識別油氣層以及確定有效儲層下限方面具有其他測井曲線不可替代的作用［1］。現場測井工作中發(fā)現，密度測井曲線容易出現測量值偏高，曲線數值不符合地區(qū)巖性規(guī)律的問題，且密度測井儀器的維修工作大都集中在密度測量值偏高的問題上［2－3］?，F場采集資料分析表明［4－5］，測井過程中密度測井曲線的偏高與儀器硬件及采集本身的關聯度并不高，而儀器刻度是造成密度測井值不正常的最主要原因。本文擬從3組真實的現場刻度出發(fā)，系統分析補償密度測井儀器的刻度對測井響應的影響。

1 補償密度測井儀器的刻度

為減小井徑變化和泥餅的影響，補償密度測井儀器采用源距不同的2個探測器，并且γ源和探測器都裝在滑板上，貼井壁進行測量。近探測器的結果用來校正井徑變化和泥餅對遠探測器的影響。實驗證明，密度測井儀測得的計數率與視源距的關系服從普通衰減方程形式。密度測井之前必須進行正確的刻度［6］。

根據密度測量值溯源系統［7］，基準井或工作標準井通過量值傳遞的方式將標稱值傳遞給現場刻度器，現場測井主要通過刻度器對補償密度測井儀器進行刻度。

1.1 補償密度測井儀器刻度原理——脊肋圖版

補償密度測井儀器由于受泥餅的影響采用了雙探測器系統?？紤]泥餅影響的長、短源距計數率在雙對數坐標中形成一幅補償密度測井的專有圖版，即脊肋圖?？潭群蜏y井都是按照脊肋圖進行的。在無泥餅影響時，長、短源距計數率在對數坐標中所確定的直線稱為脊線，其方程為ln NL＝AL／AS（ln NS－BS）＋BL，簡寫為ln NL＝a0＋a1ln NS。當有泥餅存在時，在對數坐標圖上，長、短源距的計數率所對應的點不再落在脊線上，而是偏離脊線，泥餅越厚，偏離得越遠。對于一定的地層密度ρb，不同厚度和密度的泥餅所對應的點構成1條曲線，稱之為肋線，其方程為ln NL－BL＝tanβ（ln NS－BS）＋c（ρb－ρ0），簡寫為ln NL＝b0＋b1ln NS，肋線方程表示的是1組以密度ρb為參變量的平行直線［8］。

由此得到密度測井和刻度的基本方程式

式中，AL、BL、AS、BS、K是儀器基本參數，可由刻度得到。

1.2 補償密度測井儀器的雙脊線刻度模型

補償密度測井儀器可采用3點刻度，將脊線和肋線都近似作直線處理，構成一幅理想的脊肋圖——單脊單肋圖（見圖1），刻度模塊為鎂塊、鋁塊、反鎂塊。實際應用中發(fā)現，在泥餅厚度大或有重晶石時，肋線不再是直線，單脊單肋圖版依然不能進行很好的補償。為了擴大補償的范圍，符合測量的實際情況，密度測井的脊肋圖由3點刻度的單脊單肋圖拓展為4點刻度的雙脊雙肋圖（見圖2）

圖1 3點刻度的脊肋圖示意圖

圖2 4點刻度的脊肋圖示意圖

4點刻度的刻度模塊為鎂塊、鋁塊、鎂塊＋不銹鋼片以及鋁塊＋鎂片。鎂塊和鋁塊由一級刻度井傳遞給2個不同的密度值和2個校正值，分別對應重泥餅和輕泥餅2種情況。

當給出4個已知模塊時，刻度過程中有如下4組工程值和計數率。

鎂塊：ρ1，Δρ1，ρP1，ΔρP1，NL1，NS1；

鋁塊：ρ2，Δρ2，ρP2，ΔρP2，NL2，NS2；

鎂塊＋不銹鋼：ρ3，Δρ3，NL3，NS3；

鋁塊＋鎂片：ρ4，Δρ4，NL4，NS4；

所以4點刻度的刻度模型包含2組，分別是重泥餅模型和輕泥餅模型，對于重泥餅模型有

對于輕泥餅模型有

其中，

A，B，C，D，E，F分別為長短源距計數率對ρb和Δρ的貢獻系數及其偏離常數，是儀器刻度所要確定的。

2 刻度對測井響應的影響分析

2.1 現場刻度及測井實例

給測井儀裝源，儀器預熱30 min后，扶正儀器，把儀器分別插入4個刻度塊中，使儀器的限位銷孔對應到刻度塊的相應位置，用打壓裝置將探測器緊貼到刻度器內壁。由于刻度場地等環(huán)境不同，現場刻度大多采用“臥刻”（儀器水平放置），而儀器出廠刻度多數為“吊刻”（儀器豎直吊起）。無論哪種方式，必須嚴格遵循刻度程序［10－12］。

表1是同1支補償密度測井儀器在的1個月之內的3次刻度，按照補償密度測井儀器的刻度規(guī)范，補償密度測井儀器必須每月刻度1次。為了測井的研究與對比，在該儀器未使用也未更換元器件的情況下，1個月之內連續(xù)刻度3次，具體分析補償密度測井儀器的刻度對測井響應的影響。

表1 補償密度測井儀器刻度數據表

補償密度測井儀器刻度合格的指標要求長源距鎂鋁比值為10.1±0.35，短源距鎂鋁比值為2.17± 0.04，3次刻度的結果都符合要求，可視為有效刻度［4］。理論上，3次刻度都可以應用于現場測井。在×井奧陶系純石灰?guī)r井段利用3次刻度進行測井，實際測井結果見圖3。

利用3次刻度測得的密度曲線有明顯差異，3次刻度在純灰?guī)r段測量的特征值分別為2.757 g／cm3、2.733 g／cm3、2.714 g／cm3。顯然，第1次測量的結果明顯偏高，曲線數值不符合地區(qū)巖性規(guī)律，代表了現場測井中最普遍的一類偏高現象，與儀器硬件和采集方式沒有關系。第1次刻度與第3次刻度相差為0.043 g／cm3，遠超出密度測井誤差許可范圍。在低滲透致密油氣藏中，密度測量值的偏高給油氣層識別和有效儲層下限確定帶來很大困難。

圖3 ×井3次刻度的補償密度測井實例

2.2 脊肋圖版的確定

為了深入分析刻度對測井響應的影響，需要根據現場刻度數值，準確計算3次刻度的脊肋圖版。

利用第1組刻度數據代入式（3）至式（6），得到刻度系數為

同理，代入第2組刻度數據得到

依次代入第3組刻度數據得到

3次刻度所確定的脊肋圖版（見圖4、圖5、圖6）。

圖4 第1次刻度的脊肋圖

圖5 第2次刻度的脊肋圖

圖6 第3次刻度的脊肋圖

2.3 計數率變化對脊角、肋角的影響

根據康普頓散射原理，密度測井的長源距計數率與密度大小呈負相關。測量介質的密度越小，長源距計數率越高。現場刻度中，當探測器與刻度塊之間貼靠不緊密或存在細微的間隙時，計數率都會增加。計數率增加是刻度面臨的主要問題，由刻度數據可知：當長源距鎂鋁比值增大時，脊角有明顯的增大趨勢（見圖7）。在高低密度的2個刻度塊中，計數率增加對脊角和肋角的影響不同，低密度鎂塊中計數率增加時，對應的脊角增加，而高密度鋁塊中計數率增加時，對應的脊角減小，且在鋁塊中計數率的微小增加，對脊角的影響很大。

圖7 長源距計數率變化與脊角關系

圖8 長源距計數率變化與肋角關系

對應ρb＝2.768的鋁塊，長源距計數率增加1個，對應的脊角減小0.6°，同樣在做肋線刻度時，長源距計數率增加1個，重肋角減小0.4°，而輕肋角可以增加1.8°。因此，當長源距鎂鋁比值在刻度指標允許的范圍內變化時，脊角的變化范圍接近1°，重肋角的變化范圍接近0.8°，而輕肋角的變化范圍有可能超過3.0°（見圖8），刻度過程中的任何一點瑕疵都有可能造成脊肋圖的改變。

2.4 計數率變化對密度值的影響

對應ρb＝2.768的鋁塊是對計數率最敏感的刻度塊，刻度過程中最容易受到影響，一般根據不同的現場條件，選擇儀器橫刻或者豎刻，需要經過4次打壓才能使探頭緊靠刻度塊。如果刻度過程中，探頭在刻度塊中的位置或者貼靠程度稍有不足，在鋁塊中長源距計數率增加1個左右的情況都是常見的。此時，脊肋圖版的改變對密度測井造成很大影響，直接表現就是測量值偏高。理論計算可知，鋁塊中長源距計數率增加1個，灰?guī)r中密度測井值偏大0.032 g／cm3。實際測井中，對于給定的儀器，當長源距鎂鋁比值在刻度指標允許的范圍內變化時，在灰?guī)r地層中，密度測井值的變化范圍在2.70～2.77 g／cm3之間，遠遠超出了巖性判識的基本要求，在有重晶石泥漿的井中，受刻度的影響更顯著。

3 結 論

（1）補償密度測井儀器的刻度對測井響應的影響顯著，往往是造成測井曲線數值偏高的主要原因。

（2）長源距鎂鋁比值是反映刻度合格與否的最重要指標，是對所有儀器的通用要求。儀器刻度中允許的變化范圍是9.75～10.45，但并不意味著凡是在該范圍內的儀器刻度都是合格的刻度?？潭缺砻嫔系暮细裼袝r會掩蓋事實上的不合格。

（3）刻度過程中的任何一點瑕疵都有可能造成脊角和肋角的改變。儀器的歷史刻度都具有關聯性和可對比性，建議在4點刻度完成后，再運用高密度的鋁刻度器進行校驗，獲得第2次計數率，方便對比和替換。

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Effect of Compensated Density Logging Tool Calibration on Logging Responses

ZHAO Taiping1，2，LIU Tianding1，2，WANG Xiuming3
（1.State Engineering Laboratory of Low－permeability Oilfield Exploration and Development，Xi’an，Shaanxi 710018，China；2.Institute of Exploration and Development，Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi’an，Shaanxi 710018，China；3.Department of Supervision，Changqing Oilfield Company，PetroChina，Xi’an，Shaanxi 710018，China）

The higher measurement value is frequently occurred in the density logging，which is mainly related to calibration of compensated density logging tool.The idea about dual spine－andribs plot of calibration model is explained based on the calibration principle of compensated density logging apparatus.Presented is the fundamental equation of compensated density logging.Calculation of 4－point calibration is presented by using 3 groups of actual calibration data.Analyzed systematically are the long and short spacing count rate changes influencing the spine and rib chart and the influence of count rate on the logging responses.Indicated is that when the count rate of low density Mg block increases，corresponding spine angle increases，and when the count rate of high density Al block increases，corresponding spine angle decreases.Minuteness increase of Al block count rate reflects enormous influence on spine angle.By theoretical calculation，concluded is that when Al block long spacing count rate increases 1 unit，density log value of limestone adds 0.032 g／cm3.Instrument historical calibration records have relevance and comparison，and engineer should care about all the historical calibration record to acquire accurate tool calibration value.

compensate density logging，log calibration，spine and rib chart，logging response，count rate，spine angle

1004－1338（2011）06－0576－05

P631.84

A

趙太平，男，1971年生，碩士，從事天然氣測井解釋及儲層綜合評價工作。

2011－03－22 本文編輯 王小寧）