两种随钻补偿中子仪器刻度方法对比分析

赵 曦 王 辉

（中海油田服务股份有限公司，中国 天津 300452）

0 引言

补偿中子测井仪是一种具有两道热中子探测器的放射性强度测井仪器，它与地面计算机测井系统配套， 可以测定裸眼井或套管井的地层结构的孔隙度。补偿中子仪器通常将两个He-3 探测器布置在离中子源距离不同的位置上，用它们的两个计数率关系来反映地层孔隙度的大小，提高了测量精度。 在实际使用过程中，由于长时间的使用、仪器性能发生了变化。因此需要对仪器的定期二级刻度，因此掌握刻度原理及其方法对仪器的正常使用十分重要。

1 随钻补偿中子测井仪的一级刻度原理

但是实际当中，两者的关系并非完全线性。 在一级刻度时，采用三次曲线函数，用拟合的方法来求得两者的计算公式。而这种三次曲线方程的相关系数在0.99 以上，比较切合实际孔隙度与长短源距计数率比值的关系。

以HLB 公司CTN 仪器为例。 在一定范围内，多项式拟合曲线可以近似为直线，为后期二级刻度提供了理论基础。

补偿中子测井仪器上的长、短源距的两道计数率的比值R 与地层孔隙度Φ 的对数之间有非常近似的直线关系。 可以将补偿中子Φ-R 计算公式表达为：

图1

2 车间二级刻度

2.1 车间二级刻度的原因

仪器经过一级刻度后，仪器的信号就与地层的孔隙度之间建立了一个数学函数关系。但这个关系并不是永远有效的，因为仪器经过长时间的使用、维修以及更换元器件后，仪器的各项性能将发生变化。这时，原来的数学函数关系就不能准确地反映出地层的孔隙度。 为了校正这个误差，仪器完全有必要在车间进行二级刻度。

2.2 哈里伯顿CTN 仪器刻度流程及方法

将刻度仪器放入刻度井中，介质为水。 安装放射源，对仪器进行采样。采样完毕，计算得出相应的比值Water scale（需要考虑温度及 Dead Time 矫正）。 在做二级刻度时，CTN 的刻度因子 Scale=250/（C near/C far），或者 Scale=245/（C near/C far）。 其中，CTN 用锎源时水的比率采用250，当用镅铍源时水的比率采用245。 将车间的刻度条件下的函数关系曲线与标准函数关系曲线进行关联计算。

此次的刻度方法为一点刻度法。 计算出长、短源距计数率的比值：R*∶R*=N*l/N*s。

由以下公式可求出仪器的刻度系数 K∶K=R/ R*，式中 R 为该地层长源距计数率 Nl 与短源距计数率Ns 的比值的标准值（出厂值）。

2.3 贝克休斯CCN 仪器刻度流程及方法

贝克CCN 仪器的车间刻度采用薄块和厚块两种标定好的两个刻度点进行刻度。这种刻度方法为两点刻度法。 其中薄块的设计孔隙度33%，厚块的孔隙度16%。 设刻度装置的两个刻度点分别为刻度点I 和刻度点 II。

设理想测井仪器对两个刻度点的响应值为：NLI，NSI；NLII，NSII。

设实际测井仪器对两个刻度点的响应值为：nlI，nsI 和 nLII， nsII。 则有如下关系式成立：

根据上述关系式可以求出参数a 和b。那么，实际的测井仪器就和理想的测井仪器建立了确定的换算关系，这就是两点刻度法。

3 两种二级刻度方法的区别

两种二级刻度方法有着明显的差异。对于第一种刻度方法采用了一点刻度法， 对应生成了两个系数。第二种刻度方法采用了两点刻度法，得出的是两个线性方程。 从数学的角度上讲，二点刻度法的精度会更加高一些。但是考虑到截距偏差取对数的值比较小以及孔隙度实际取值的数据区间。两种刻度的方法的差异在可接受范围。

4 结论

深刻理解了中子仪器的刻度原理，掌握不同二级刻度的原理、方法和操作流程。 我们就能对不同中子仪器刻度中出现的问题如刻度偏大或偏小等做到心中有数， 对于发生问题的原因才能够迅速做出判断，对症下药，对相关的电路参数进行调节，从而快速解决问题，大大提高了工作效率。