建立適合我國測井刻度和校驗的標準

摘 要：闡述說明建立油、煤田測井刻度站的重要意義，介紹國、內外測井刻度的原理及方法。

關鍵詞：地層密度；補償密度測井；探測器；刻度；測井技術

引言

近年來，隨著測井方法和應用技術的不斷發展，測井技術的應用已經深入到能源勘探的各個領域。可解決的地質問題越來越多，由當初只能解釋油、煤層發展到劃分全鉆孔巖性剖面、測定放射性礦層、含水層、地熱水、流量、巖石強度、巖層產狀、破碎帶、裂隙帶和溶洞位置，對巖層進行巖性分析、對煤層進行碳、灰、水百分含量分析并估算發熱量。而所有這些資料的正確獲得都離不開對測井儀的標準刻度，這樣才能對地層的含油、煤情況做出正確的評價，為地質部門提供豐富可靠的實用性地質資料。

1 我國測井技術的發展現狀

我國測井技術在現場測井資料的獲取技術還較為落后，時常會導致信息獲取失真，新技術、新科學的應用還較為滯后。從生產測井技術來講，我國目前還沒有一種有效的定型地面儀器，不能夠較為精確的對各種地質環境、儲藏狀況進行詳細的了解。所以所有的儀器都必須進行校準刻度才能做出對測井資料的可靠的定性、定量解釋。

測井技術缺乏規范化、系統化。現階段我國的測井技術設備大多是測井部門自己進行生產的，沒有對儀器的結構、規格標準化規定，更沒有標準化生產。所以，就造成了測井設備不能夠做到長久性的使用，缺乏互換性與一致性及兼容性。

由于各儀器廠家眾多，測井設備的標定沒有統一的標準，特別是儀器的刻度更是沒有形成標準化，有的儀器生產廠家沒有建立標準的刻度裝置，還只是借鑒國外的一些標準來刻度，不能適應我國的地質環境的變化，因此測井資料的準確性很難保證精準。

2 測井儀刻度的重要意義

測井資料采集的質量直接影響油、煤田的勘探、開發進程，一套合格的測井資料準確性的基礎和前提是由可靠的測井設備來支撐，各種測井設備必須符合相應的校驗及刻度技術條件。測井過程是一個間接測量的過程，在這個過程中每個環節都存在誤差和誤差傳遞。因此，每個環節都存在不同因素對測井質量的影響。特別是對定量解釋工作來說更是至關重要，直接影響著資料的真實性、可靠性及準確性。由于不同測井公司儀器性能不同，各個測井公司的測井質量評價標準又存在著一些差異，這就造成了國內各地測井質量的參差不齊，沒有一個統一的刻度標準。

3 密度測井刻度的原理

3.1 補償密度測井儀刻度的工作原理

在密度測井儀中，使用CS137放射源來進行儀器的刻度，伽瑪射線和地層的相互作用中產生光電效應、康普頓-吳有訓效應和電子對的形成。但這個過程中康普頓占絕對的優勢，當源強和源距選定后，地層的密度越大，探測器接收的伽馬射線就越少，計數率就越小，反之也成立。

在實際測井中，由于井壁不規則和推靠等因素，儀器測得的密度值（稱為視密度）ρa，不僅與地層密度ρb有關，而且還與泥餅的厚度和密度及平均原子序數有關，所以為了消除泥餅的影響，使用雙源距補償辦法來求得地層真密度。使用雙源距補償的辦法，可以由長、短源距的計數率直接給出地層的密度值，而不考慮泥餅的影響。

根據康普頓效應原理，可以得出雙源距密度測井的補償方程：

ρ={（T-lnL）+[（T-lnL）-tgα（T-lnS）]tgβ/（tgα+tgβ）}/RL （1）

在式（1）中RL為長源距；L、S分別為長短源距計數值；α、β分別為脊角和肋角。幾國內幾種補償密度測井儀器的工作原理都基本相同。

3.2 補償密度測井儀的刻度方法

第一步：用鎂塊刻度。令ρ=ρ1，Δρ=0。其中ρ1=ρ mg=2.2。由補償方程（1）可得ρ1=（T-lnL1），（T-lnL1）-tgα（T-lnS1）=0

第二步：用鋁塊刻度。令ρ=ρ2，Δρ=0。其中ρ2=ρ mg=2.8。

由補償方程（1）可得ρ2=（T-lnL2） （2）

（T-lnL2）-tgα（T-lnS2）=0 （3）

上述兩點刻度后，就可以在脊肋圖中確定脊線和脊角。

第三步：用反鎂塊刻度。令ρ=ρ3，Δρ=0.2。其中ρ3=ρ 反mg=2.48。由補償方程（1）可得

ρ={（T-ln3）+[（T-lnL3）-tgα（T-lnS3）]tgβ/（tgα+tgβ）}/RL （4）

由上式（2）（3）（4）可得：tgα=ln（L2/L1）/ln（s2/s1） （5）

RL=ln（L1/L2）/（ρ1-ρ2） （6）

tgβ={Ln[L1·L2·L3（ρ3-ρ2）（ρ2-ρ1）（ρ1-ρ3）]}/{Ln[S1·S2·S3（ρ3-ρ2）（ρ2-ρ1）（ρ1-ρ3）]} （7）

由第三步得出的（5）式和（7）式，可確定肋線、肋角。

對于其它密度儀器其工作原理基本相同，刻度原理都類似。

4 國外測井公司刻度理論

4.1 刻度理論標準

儀器標準化最基本的方法是建立標準刻度井，在刻度井中進行標定。這一方法是由美國最先采用的，在休斯頓大學建造了第一套標準刻度井。

休斯頓大學的標準刻度井由三個模擬地層組成，兩個低放射性地層和一個高放射性地層。在上部有一個厚度為3/8in的鋼蓋板，用它來阻斷宇宙射線。每個模擬地層厚度均為2.438m，直徑為1.219m。地層均用混凝土做成，并在中間一層加入含有U、TH和K的放射性礦物，且濃度比泥巖中這些放射性物質的濃度高一倍。混合物的密度是1.47g/cm3。

高放射性地層中含有：U13ppm占總放射性的47%；Th 24Pppm 占總放射性的34%；K4%占總放射性的19%。

高放射性和低放射性地層中測得的度數差定為200API，作為標準刻度。高放射性地層的自然伽瑪放射性大約是泥巖的兩倍，且等于低放射性模型地層的十倍。這樣就定出了在全國統一的模型超標準刻度井上進行刻度叫一級刻度。

4.2 密度測井刻度的三個級別

密度測井刻度是將將密度測井計數率轉換成密度值。國外有三級刻度模式：

一級刻度：在至少模擬三種不同密度地層的標準刻度井中進行。例如，美國休斯文頓大學的刻度井中模擬三種不含泥的純石灰巖地層：奧斯汀灰巖密度為2.260g/cm3，印第安納灰巖密度為2.405g/cm3，伽太基灰巖密度為2.680g/cm3。這樣就建立建立起測井響應與灰巖密度測定值之間的關系。

二級刻度：利用根據標準刻度井制作的刻度器（圓柱狀或半圓柱狀的鋁塊（2.7g/cm3）或鎂塊（1.76g/cm3）對儀器進行室內刻度。

三級刻度：利用一種便攜式刻度器在現場對儀器進行刻度。這種刻度器帶有標準源，放出的伽瑪射線強度已知，用以模擬某種密度地層的散射伽瑪射線強度。

5 結束語

由于我國幅員遼闊，各地的地質地層的復雜多變，使得測井具有多種性和復雜性的特點。同時由于勘測目的不同，測井設備生產廠家眾多，對不同勘測目的的測井設備全國沒有一個統一的刻度標準，特別是煤田測井更是如此。呼吁在全國不同的地區、針對不同的測井方法建立測井刻度站來進行統一刻度，完善勘探測井刻度裝置，建立完備的全國統一測井體制這樣才能夠為地質資料的獲取提供真實、可靠的的保證制度。

參考文獻

[1]胡澍.地球物理測井儀器[M].北京：石油工業出版社，1990.

[2]張利光.密度補償測井儀的刻度及適用條件[J].核電子學與探測技術，2003（5）.

作者簡介：張福生，男，民族：漢，1988年畢業于陜西煤炭工業學校，專業為地球物理勘探，籍貫：河北省蘆龍縣，職稱現為中級，長期從事地球物理勘探工作。