兩種隨鉆補償中子儀器刻度方法對比分析

趙 曦 王 輝

（中海油田服務股份有限公司，中國 天津 300452）

0 引言

補償中子測井儀是一種具有兩道熱中子探測器的放射性強度測井儀器，它與地面計算機測井系統配套， 可以測定裸眼井或套管井的地層結構的孔隙度。補償中子儀器通常將兩個He-3 探測器布置在離中子源距離不同的位置上，用它們的兩個計數率關系來反映地層孔隙度的大小，提高了測量精度。 在實際使用過程中，由于長時間的使用、儀器性能發生了變化。因此需要對儀器的定期二級刻度，因此掌握刻度原理及其方法對儀器的正常使用十分重要。

1 隨鉆補償中子測井儀的一級刻度原理

但是實際當中，兩者的關系并非完全線性。 在一級刻度時，采用三次曲線函數，用擬合的方法來求得兩者的計算公式。而這種三次曲線方程的相關系數在0.99 以上，比較切合實際孔隙度與長短源距計數率比值的關系。

以HLB 公司CTN 儀器為例。 在一定范圍內，多項式擬合曲線可以近似為直線，為后期二級刻度提供了理論基礎。

補償中子測井儀器上的長、短源距的兩道計數率的比值R 與地層孔隙度Φ 的對數之間有非常近似的直線關系。 可以將補償中子Φ-R 計算公式表達為：

圖1

2 車間二級刻度

2.1 車間二級刻度的原因

儀器經過一級刻度后，儀器的信號就與地層的孔隙度之間建立了一個數學函數關系。但這個關系并不是永遠有效的，因為儀器經過長時間的使用、維修以及更換元器件后，儀器的各項性能將發生變化。這時，原來的數學函數關系就不能準確地反映出地層的孔隙度。 為了校正這個誤差，儀器完全有必要在車間進行二級刻度。

2.2 哈里伯頓CTN 儀器刻度流程及方法

將刻度儀器放入刻度井中，介質為水。 安裝放射源，對儀器進行采樣。采樣完畢，計算得出相應的比值Water scale（需要考慮溫度及 Dead Time 矯正）。 在做二級刻度時，CTN 的刻度因子 Scale=250/（C near/C far），或者 Scale=245/（C near/C far）。 其中，CTN 用锎源時水的比率采用250，當用镅鈹源時水的比率采用245。 將車間的刻度條件下的函數關系曲線與標準函數關系曲線進行關聯計算。

此次的刻度方法為一點刻度法。 計算出長、短源距計數率的比值：R*∶R*=N*l/N*s。

由以下公式可求出儀器的刻度系數 K∶K=R/ R*，式中 R 為該地層長源距計數率 Nl 與短源距計數率Ns 的比值的標準值（出廠值）。

2.3 貝克休斯CCN 儀器刻度流程及方法

貝克CCN 儀器的車間刻度采用薄塊和厚塊兩種標定好的兩個刻度點進行刻度。這種刻度方法為兩點刻度法。 其中薄塊的設計孔隙度33%，厚塊的孔隙度16%。 設刻度裝置的兩個刻度點分別為刻度點I 和刻度點 II。

設理想測井儀器對兩個刻度點的響應值為：NLI，NSI；NLII，NSII。

設實際測井儀器對兩個刻度點的響應值為：nlI，nsI 和 nLII， nsII。 則有如下關系式成立：

根據上述關系式可以求出參數a 和b。那么，實際的測井儀器就和理想的測井儀器建立了確定的換算關系，這就是兩點刻度法。

3 兩種二級刻度方法的區別

兩種二級刻度方法有著明顯的差異。對于第一種刻度方法采用了一點刻度法， 對應生成了兩個系數。第二種刻度方法采用了兩點刻度法，得出的是兩個線性方程。 從數學的角度上講，二點刻度法的精度會更加高一些。但是考慮到截距偏差取對數的值比較小以及孔隙度實際取值的數據區間。兩種刻度的方法的差異在可接受范圍。

4 結論

深刻理解了中子儀器的刻度原理，掌握不同二級刻度的原理、方法和操作流程。 我們就能對不同中子儀器刻度中出現的問題如刻度偏大或偏小等做到心中有數， 對于發生問題的原因才能夠迅速做出判斷，對癥下藥，對相關的電路參數進行調節，從而快速解決問題，大大提高了工作效率。