從測井資料角度診斷MRIL-P 儀器故障

王浩然，欒一秀，趙麗群，陳文輝，何建遠，徐 洋

（1.中國石油集團測井有限公司天津分公司，天津 300280；2.中國石油集團工程設計有限責任公司北京分公司，北京 100085）

0 引言

核磁共振（MRI）測井在識別有效儲層、計算地層孔隙度和滲透率方面有著其他測井技術無可比擬的優勢[1-3]。中國石油測井有限公司天津分公司自2000 年引進MRIL-P 型核磁共振測井儀器以來，在核磁共振測井技術應用方面做了大量的工作。通過前期大量的測井數據對比分析發現，核磁共振測井提供的T2譜分布、孔隙度等資料的準確性受儀器狀態影響嚴重。

MRIL-P 型核磁共振測井儀器主要由電容器、電子線路短節、探頭和底部轉換接頭等4 部分組成[4]，其故障隱蔽性較強、不易被發現，在不能正常測井的情況下，操作人員能及時判斷儀器的工作狀態并更換儀器，但對于能正常測井但采集資料質量差的問題，現場技術人員則難以準確診斷[5]。本文著重討論測井資料質量與儀器狀態改變之間的關系，提煉出有針對性的儀器維修保養方案，以發現和解決那些不易察覺但會造成測井資料質量差的問題。

1 探頭電壓超出誤差容限

為獲得正確的測井資料，要求傳感器的供電電壓在容限范圍之內，否則將引起資料質量問題。圖1 為一口井兩次測井對比實例，虛線（紅線）左邊為第一次測井，虛線右邊為第二次測井：圖中噪聲指示曲線和CHI 值曲線對比可見，第二次測井的噪聲信號明顯大于第一次測井；由孔隙度對比可見，第二次測井得到的有效孔隙度小于第一次測井有效孔隙度值。

MRIL-P 型核磁儀器地面系統維持電容高壓為600 V，以產生CPMG 脈沖需要的高電流。從地面發送的電流在回波串期間不足以使電容完全充電，結束電壓Hvmin必須保持在450 V以上，否則儀器就不能補償這一壓降。圖1 中兩次測井其他條件完全一致，不同之處在于，第一次測井時結束電壓Hvmin在450 V 以上，第二次測井時結束電壓Hvmin在400 V 之下，從而使原始資料資料受到較大影響。開始電壓Hvmax和結束電壓Hvmin瞬間變成300 V 左右時，主要是核磁電子線路短節里面的發射器模塊有一個短路燒毀造成的。如果開始電壓Hvmax和結束電壓Hvmin在打開天線發射器時就無法增壓，主要是核磁電子線路短節里面的發射器模塊或者發射濾波模塊燒毀造成的。核磁電子線路短節里面有2 對發射器模塊和發射濾波模塊。發射器模塊和發射濾波模塊正常情況只會燒毀1 套，如果遇到2 套發射器模塊和發射濾波模塊同時燒毀，說明操作工程師在現場沒有及時發現儀器的工作異常，導致二次損壞儀器。當開始電壓Hvmax和結束電壓Hvmin超出容限誤差，基本能判斷核磁電子線路損壞，需要重點檢查發射器和發射濾波模塊。

圖1 探頭電壓超出誤差容限在測井資料上的顯示圖例

2 B1 脈沖突變

B1 是CPMG 脈沖的強度，B1 脈沖幅度是從天線發射出來的脈沖磁場幅度指示。一般情況下，B1 曲線應當是相對常數，但地層電阻率、井眼電阻率變化也可以在B1 曲線上體現出來。為了在測井期間能產生最大信號，必須控制B1 使B1MOD 誤差在車間刻度峰值的5%以內。如果B1MOD 未達到這一范圍，則可能使得質子欠或過翻轉，儀器的信噪比和孔隙度測量精度降低。圖2 為濱井兩次核磁共振測井資料對比實例，其中序號2 代表第二次測井，序號3 代表第三次測井。兩次測井條件完全一致，但是兩次測井的B1 脈沖都不是很穩定，均存在一定概率的突變，且第三次測井B1 脈沖突變的概率明顯高于第二次測井，在B1 脈沖突變的深度點對應的B1MOD、回波噪聲、CHI 值、回波串以及T2 譜均存在相應的異常顯示。

B1 和B1MOD 在同一深度點兩次測量的異常變化幅度相似，說明儀器遇到了導電的井眼垮塌處或者導電的地層處。如驗證發現B1 和B1MOD 在不同深度隨機突變，則說明核磁探頭磁體上部的測量線圈B1 或電子線路短節內部CAL&B1 模塊出現元器件性能不穩定問題。由于探頭磁體測量線圈B1 被浸泡在硅油中，出現問題的概率較低，應重點檢查電子線路短節內部CAL&B1 模塊。雖然B1 突變問題是隨機產生的，但這個現象不會在下一次測井中消失，所以要及時對CAL&B1 模塊狀態作出驗證。

3 增益變化異常

圖2 B1 突變在測井資料上的顯示實例

正常測井要求儀器的增益動態范圍在150～900，并且在此范圍之內，當增益變化異常時同樣可能引起資料質量問題，一般情況下非儲層處增益表現為低值，儲層處增益應表現為高值。圖3 為一口井的應用實例，該井在儲層處增益變化與正常情況正好相反，從回波噪聲指示曲線來看，儀器存在嚴重的內部噪聲。

由于增益涉及的電路元器件比較多，所以引起增益變化異常的因素也很多。主要涉及電子線路發射器模塊、電子線路發射濾波模塊、電子線路CAL&B1 模塊、電子線路HELPER 模塊、探頭繼電器、探頭B1 線圈等。如增益為零或者增益長期保持一個很低或者很高的值，則說明以上電路模塊和元器件中有燒毀；如測井時異常的突變，主要考慮順序為探頭繼電器、電子線路CAL&B1 模塊、電子線路HELPER 模塊。其中探頭繼電器由于器件老化，在井下會隨機出現的吸合不確定現象，進而導致增益的偶然性突變，這時需要更換繼電器驗證。電子線路CAL&B1模塊和電子線路HELPER 模塊中元器件老化也會造成增益偶然性突變，但實際故障率較低。

4 結語

MRIL-P 型核磁共振儀器狀態造成的的測井資料質量問題，通常情況下通過車間刻度是無法發現的。通過該儀器不同測井資料質量問題，逆向反推找到了儀器可能的故障點，建設性地提出了判斷儀器元器件故障的優先級，并通過現場測井數據和儀器維修的不斷驗證。通過分析對比研究，提高了MRIL-P 型核磁共振儀器維修保養的認識，預防可能會出現更嚴重的測井返工問題，提高測井一次成功率。

圖3 增益異常突變在測井資料上的顯示實例