石油測井專用校準機構(gòu)布局與能力建設(shè)方案探討

任曉榮，王江波，徐濤

中國石油集團測井有限公司裝備與銷售分公司（陜西西安710054)

石油測井專用校準機構(gòu)布局與能力建設(shè)方案探討

任曉榮，王江波，徐濤

中國石油集團測井有限公司裝備與銷售分公司（陜西西安710054)

在調(diào)研石油測井專用計量發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，依據(jù)石油測井的行業(yè)特點，提出了以石油測井計量站、石油測井計量分站、校準實驗室為核心的石油測井專用校準機構(gòu)布局設(shè)計方案。從計量標準裝置建設(shè)、計量規(guī)范建設(shè)、計量技術(shù)開發(fā)、計量人員培訓、計量大廳建設(shè)等5個方面探討了石油測井專用校準機構(gòu)能力建設(shè)方案及石油測井專用計量國際互認的途徑。認為基于網(wǎng)絡(luò)的遠程計量是石油測井專用計量的發(fā)展方向。

石油測井；專用校準機構(gòu)；計量

中國石油天然氣集團公司為全面滿足生產(chǎn)經(jīng)營需要，擬建立健全先進科學并與國際接軌的計量體系，達到各類計量器具、檢定校準設(shè)施齊全配套，企業(yè)計量體系有效運行，重點領(lǐng)域計量水平達到國際貿(mào)易的計量要求。為實現(xiàn)這一目標，聚焦“石油專用校準機構(gòu)布局與能力建設(shè)”這一交流主題，需要解決三方面的問題：一是誰來校準的問題，即解決石油專用計量器具校準機構(gòu)建設(shè)的問題；二是怎樣校準的問題，即解決石油專用計量器具校準能力建設(shè)的問題；三是校準結(jié)果的權(quán)威性問題，即解決石油專用計量器具校準結(jié)果能夠國際互認的問題。石油專用計量具有專業(yè)性強、測量參數(shù)多、涉及領(lǐng)域廣的特點[1]。筆者在調(diào)研石油測井專用計量發(fā)展現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出石油測井專用校準機構(gòu)布局和能力建設(shè)的解決方案。

1 石油測井專用計量的發(fā)展現(xiàn)狀

1.1石油測井專用計量標準裝置建設(shè)

根據(jù)調(diào)研，全國有9個油田按美國早期的模式建立了自然伽馬和中子孔隙度工作標準井，有3個油田建立了自然伽馬能譜工作標準井，大慶油田、中海油建立了C/O比能譜刻度井群，中國石油天然氣集團公司石油測井專用計量標準裝置建設(shè)情況[1-2]見表1。

1.2石油測井專用計量標準制定

石油測井專用計量標準包括刻度標準和校準標準，這些標準是完成石油測井專用計量器具校準的依據(jù)。已出版的石油測井專用計量標準包括9項刻度方法標準和11項校準方法標準。

1.3石油測井專用計量量傳溯源體系

根據(jù)《石油專用計量器具目錄》，石油專用計量器具的序號編到93；計量標準裝置的序號編到39；僅依據(jù)序列號估算計量標準裝置的覆蓋率約為42%。文獻[2]認為石油測井量傳溯源體系覆蓋面達不到40%，因此,可以認為石油測井量傳溯源體系的覆蓋面約為40%。已取得行業(yè)最高標準裝置授權(quán)的4項放射性測井標準裝置已形成完整的量傳溯源體系。

1.4石油測井行業(yè)發(fā)展對石油測井專用計量的新要求

石油測井行業(yè)的發(fā)展對石油測井專用計量提出了新的要求，比如隨鉆測井的發(fā)展、生產(chǎn)測井的發(fā)展，迫切需要建立相應(yīng)的專用計量標準裝置。油田勘探開發(fā)過程中，對石油測井專用計量器具檢測和監(jiān)管、市場準入提出了新的要求，比如中石化西北石油管理局要求進入西北油田作業(yè)的測井儀器必須獲得石油測井儀器計量站的校準證書，特別是在該區(qū)塊作業(yè)的測井隊均為進口裝備，ECLIPS5700、LOGIQ等裝備，這些進口裝備在國外完成一級刻度，二級刻度在其專用的模擬刻度裝置中完成。怎樣對這些裝備進行校準成了石油測井儀器計量站必須面對的課題，每個測井隊都到西安石油測井儀器計量站完成校準困難較大，現(xiàn)場校準又沒有校準裝置。這些新的需求，使建立健全石油測井專用計量器具校準機構(gòu)顯得尤為迫切。

表1 石油測井計量裝置現(xiàn)狀調(diào)查表(不完全統(tǒng)計)

1.5石油測井專用計量發(fā)展現(xiàn)狀的基本認識

從調(diào)研結(jié)果可以看出，石油測井專用計量的發(fā)展呈現(xiàn)不均衡的特點，體現(xiàn)在以下三個方面：

1）石油測井專用計量量傳溯源體系還沒有實現(xiàn)全覆蓋,覆蓋面約為40%。

2）石油測井專用計量標準裝置建設(shè)不均衡：放射性測井已建有4項行業(yè)最高標準，在建2項。聲速行業(yè)最高標準裝置正在建設(shè)階段；電法測井行業(yè)標準裝置建設(shè)還處于調(diào)研階段。

3）石油測井專用計量標準制定不均衡：石油測井儀器刻度、校準的標準編制，以及對應(yīng)刻度器校準標準編制呈現(xiàn)不均衡現(xiàn)象，3項行業(yè)最高標準編制了雙語刻度標準；生產(chǎn)井產(chǎn)出剖面測井儀也編制了刻度標準；電法測井儀編制了校準方法。

2 石油測井專用計量器具校準機構(gòu)布局設(shè)計

2.1石油測井專用計量器具校準機構(gòu)布局設(shè)計的技術(shù)路線

1）系統(tǒng)化設(shè)計：石油測井專用計量器具校準機構(gòu)布局設(shè)計，要按照完整的石油測井專用計量量傳溯源體系進行系統(tǒng)設(shè)計，而且要能夠覆蓋各種測井過程，如隨鉆測井、裸眼井測井、生產(chǎn)井測井等。

2）地域化設(shè)計：石油測井專用計量器具校準機構(gòu)布局設(shè)計，要按照地域合理分布，便于企業(yè)就近就地進行專用計量器具校準，提高石油測井專用計量校準的時效性。

3）依托行業(yè)最高標準輻射式設(shè)計：行業(yè)最高標準是石油測井專用計量器具量傳溯源的量值基準，石油測井專用計量器具校準機構(gòu)布局設(shè)計，要依托行業(yè)最高標準向周邊輻射，充分發(fā)揮行業(yè)最高標準的作用。

2.2石油測井專用計量器具校準機構(gòu)布局設(shè)計

文獻[1]探討了油田內(nèi)部計量技術(shù)機構(gòu)發(fā)展方向，《專業(yè)計量站管理辦法》規(guī)定要按照統(tǒng)籌規(guī)劃、經(jīng)濟合理、方便生產(chǎn)、利于管理、擇優(yōu)選定的原則，授權(quán)建立專業(yè)計量站。在歸納這些觀點的基礎(chǔ)上，結(jié)合石油測井專用計量的發(fā)展現(xiàn)狀，按照系統(tǒng)化設(shè)計、地域化設(shè)計、依托行業(yè)最高標準輻射式設(shè)計的技術(shù)路線，石油測井專用計量校準機構(gòu)的布局設(shè)計結(jié)果可以表述為以下4點，并歸納為圖1。

1）依托石油測井儀器計量站，在大慶鉆探、西部鉆探、長城鉆探、渤海鉆探、川慶鉆探建立石油測井專用計量分站，或者建立東北分站、西北分站、西南分站。計量站向計量分站量值傳遞，計量分站向計量站量值溯源。

2）計量站和計量分站分別下設(shè)對應(yīng)的校準實驗室，如核測井儀器校準實驗室、電法測井儀器校準實驗室、聲法測井儀器校準實驗室、生產(chǎn)井產(chǎn)出剖面測井儀校準實驗室等。

3）石油測井儀器計量站建立和保存中國石油集團公司石油測井專用計量最高標準裝置、工作標準裝置，承擔測井儀器刻度、校準技術(shù)服務(wù)與技術(shù)指導(dǎo)等工作。

4）計量分站建立和保存中國石油集團公司石油測井專用計量工作標準裝置，承擔相關(guān)區(qū)域所屬企業(yè)石油測井專用計量檢定、校準工作。

3 石油測井專用計量器具校準機構(gòu)能力建設(shè)

3.1石油測井專用計量器具校準機構(gòu)能力建設(shè)要求

根據(jù)《專業(yè)計量站管理辦法》規(guī)定，專業(yè)計量站應(yīng)當具備的條件可以歸納為：石油測井專用計量校準機構(gòu)必須具備一座計量大廳、若干計量標準裝置和配套設(shè)施、計量工作規(guī)范、計量技術(shù)和持證上崗的計量人員，如圖2所示。

圖2 石油測井專用計量機構(gòu)能力建設(shè)示意圖

3.2計量標準裝置建設(shè)

3.2.1 計量標準裝置建設(shè)的技術(shù)路線

計量標準裝置建設(shè)采用優(yōu)先建標、緩建標、邊探索邊建標的技術(shù)路線。

1）優(yōu)先建標項目：對于每口井必測，9條必測曲線的測井儀器要盡快建立和完善量傳溯源體系，比如已擁有授權(quán)的4項核測井標準裝置，可以優(yōu)先在計量分站建立工作標準裝置。

2）緩建標項目：對于使用頻度不高，建立計量標準裝置技術(shù)難度大的計量標準裝置實行緩建的辦法，比如中子壽命標準井群、C/O比能譜標準裝置，可以通過中國石油天然氣集團公司考核和授權(quán)，先作為工作計量標準使用，等儀器技術(shù)成熟之后再建設(shè)行業(yè)最高標準。

3）邊探索邊建標項目：聲波、電法儀器的量傳溯源體系建設(shè)，在行業(yè)內(nèi)應(yīng)整體規(guī)劃、統(tǒng)一設(shè)計、邊探索邊建標。

3.2.2 石油測井專用計量校準實驗室工作標準井建

設(shè)方案

石油測井專用計量校準實驗室工作標準井建設(shè)，可以利用各鉆探公司現(xiàn)有的工作標準井，或統(tǒng)一建造工作標準井?？紤]到既要滿足現(xiàn)場校準的需要，又要降低實現(xiàn)的難度，建議采用兩點校準方法建設(shè)工作標準井。以核測井校準實驗室的建設(shè)為例，需要在現(xiàn)場建造2口中子孔隙度工作標準井；2口密度工作標準井；3口自然伽馬及自然伽馬能譜工作標準井。這樣，基于4項行業(yè)最高標準的核測井校準實驗室共需建設(shè)7口工作標準井。

1）中子孔隙度工作標準井建設(shè)方案：采用顆粒堆積法建造兩口中子孔隙度工作標準井，中子孔隙度量值確定為15～18p.u.和30～36p.u.，具體量值由行業(yè)最高標準裝置傳遞確定。

2）密度工作標準井建設(shè)方案：選2個全空間密度刻度模塊，密度值范圍分別為1.3～1.8g/cm3、2.60～2.71 g/cm3。密度工作標準井量值從行業(yè)基準井傳遞確定。

3）自然伽馬及自然伽馬能譜工作標準井建設(shè)方案：建造高混層、中混層和低混層3口自然伽馬能譜標準井，如圖3所示。①③組成自然伽馬標準井，①②組成自然伽馬能譜標準井。通過自然伽馬能譜行業(yè)最高標準井傳遞自然伽馬能譜U、Th、k量值，此工作標準井可以用來刻度或校準所有自然伽馬能譜測井儀。通過自然伽馬行業(yè)最高標準井傳遞自然伽馬API量值，此工作標準井可以用來刻度或校準所有自然伽馬測井儀。

圖3 自然伽馬/自然伽馬能譜堆積井結(jié)構(gòu)示意圖

3.3計量工作規(guī)范建設(shè)

計量工作規(guī)范，包括計量法規(guī)、計量依據(jù)和計量管理層面的規(guī)范。計量工作規(guī)范建設(shè)的重點，就是在計量法規(guī)的框架下，編制和完善計量依據(jù)和計量管理相關(guān)規(guī)定和操作性強的計量工作流程[3-4]，如圖4所示。

3.4計量技術(shù)開發(fā)

3.4.1 石油測井專用計量器具校準機構(gòu)需要具備的

計量技術(shù)清單

以中子孔隙度測井相關(guān)專用計量器具校準需要的計量技術(shù)為例進行說明，其他石油測井專用計量器具校準需要的計量技術(shù)可以據(jù)此類推。中子孔隙度量值是石油測井行業(yè)的專用單位，沒有國家基準，在石油測井行業(yè)內(nèi)由具有最高計量學特性的刻度標準裝置，代行國家基準職能，統(tǒng)一全行業(yè)的中子孔隙度量值。中子孔隙度量傳溯源涉及的計量技術(shù)包括行業(yè)最高專用計量標準裝置建造技術(shù)、計量標準器具建造技術(shù)、地面儀器的校準技術(shù)、數(shù)據(jù)處理技術(shù)等。

3.4.2 石油測井專用計量器具校準機構(gòu)需要開發(fā)的計量新技術(shù)

隨著測井的發(fā)展，新的測井專用計量問題不斷出現(xiàn)，需要不斷探討測井專用計量標準裝置建造的新方法、新技術(shù)，量傳溯源的新方法、新途徑，才能滿足現(xiàn)場測井專用計量的新需求。文獻[5]～[7]探討了遠程計量校準的概念，美國開展了放射計量測定遠程校準服務(wù)、德國開展了高壓天然氣流量基準的遠程校準、中國開展了油井遠程產(chǎn)液量計量，石油測井專用計量可以探討計量站與計量分站、校準實驗室之間建立遠程計量網(wǎng)絡(luò)，探索“遠程校準，電子發(fā)證”新技術(shù)，由計量站、計量分站的技術(shù)人員遠程指導(dǎo)用戶按校準規(guī)范完成校準工作，校準數(shù)據(jù)傳到計量站、計量分站進行數(shù)據(jù)處理，并核發(fā)電子校準證書。從發(fā)展的角度看，積極探索和采用“遠程校準，電子發(fā)證”技術(shù)，才能為新的校準需求提供解決方案。

3.5計量人員培訓

從事石油測井專用計量的人員，其知識結(jié)構(gòu)方面的培訓涉及4個方面的內(nèi)容，即在圖4計量法規(guī)、計量依據(jù)、計量管理3項內(nèi)容的基礎(chǔ)上，增加專用計量器具培訓。通過培訓使計量人員既懂計量又懂測井儀器，并按照計量規(guī)范，科學、公正、精準、高效地完成石油測井專用計量工作。

3.6計量大廳建設(shè)

計量大廳的建設(shè)，可以根據(jù)現(xiàn)有石油測井儀器計量站的具體情況，結(jié)合未來發(fā)展需求，進行標準化頂層設(shè)計，并提出3點建議：

1）核測井校準實驗室計量大廳可以考慮與放射性源庫同時興建，或在已有放射性源庫附近建設(shè)，避免放射源運輸或在人員聚居區(qū)使用放射源帶來的安全環(huán)保問題。

2）遠程計量與自動化相結(jié)合建設(shè)無人值守計量大廳。計量大廳的設(shè)計要考慮實現(xiàn)遠程計量需要的設(shè)施設(shè)備，同時考慮提高自動化水平。

3）積極探索計量標準裝置建設(shè)的設(shè)計新技術(shù)。石油測井儀器計量站的測井專用標準裝置均建在地下井坑，能否在地面以上建設(shè)測井專用標準裝置，需要進行調(diào)研和可行性論證。

4 石油測井專用計量器具校準機構(gòu)國際互認的途徑

石油測井專用計量要向“一次校準，一張證書，全球互認”的方向發(fā)展，有二個途徑：一是石油測井專用計量器具的量值要向API溯源；二是石油測井專用校準機構(gòu)應(yīng)獲得校準實驗室CNAS認可。

4.1向API溯源

實現(xiàn)量值溯源最重要的方式是檢定和校準[9]，當無法采用檢定和校準直接實現(xiàn)量值溯源時可采用比對的方法。石油測井行業(yè)標準無法通過檢定和校準的方法向API溯源。在編制石油測井專用計量器具行業(yè)標準向API溯源比對計劃申報書、比對實施方案、比對過程記錄文件、比對總結(jié)報告，以及比對實施、比對結(jié)果的評價與分析，必須符合JJF 1117-2010《計量比對》計量技術(shù)規(guī)范[8]的要求。通過向API溯源，使國內(nèi)的石油測井專用計量器具的量值與API體系具有可比性，為石油測井專用計量校準機構(gòu)國際互認提供依據(jù)。

4.2校準實驗室CNAS認可

實驗室認可的實質(zhì)是對實驗室開展的特定的校準項目的認可，是校準實驗室具備校準能力的第三方證明[9]。石油測井儀器校準實驗室在申請認可以前要形成一套制度[10]并嚴格按照制度開展校準工作，包括按認可準則及其應(yīng)用說明建立質(zhì)量管理體系，各要素都已運行并形成記錄文件，包括完整的內(nèi)部審核和管理評審；具有申請認可范圍內(nèi)的校準能力，并參加能力驗證活動；校準所使用的所有設(shè)備在使用以前，必須進行校準或檢定。

5 結(jié)論與建議

1）按照系統(tǒng)化、地域化、依托行業(yè)最高標準輻射式設(shè)計的技術(shù)路線，提出了以石油測井計量站、石油測井計量分站、校準實驗室為核心的石油測井專用校準機構(gòu)布局設(shè)計方案。

2）提出了石油測井專用校準機構(gòu)能力建設(shè)方案。計量標準裝置建設(shè)提出了優(yōu)先建標、緩建標、邊探索邊建標的技術(shù)路線，以及核測井校準實驗室工作標準井建設(shè)方案；計量工作規(guī)范提出了編制計量工作流程的工作重點；計量技術(shù)開發(fā)提出了探索和采用“遠程校準，電子發(fā)證”技術(shù)，為測井現(xiàn)場新的校準需求提供解決方案的工作方向；計量人員培訓提出了既懂計量又懂石油測井儀器的培訓內(nèi)容；計量大廳建設(shè)提出了建設(shè)遠程計量大廳的發(fā)展方向。

3）石油測井專用計量器具的量值要向API溯源和校準實驗室CNAS認可，是石油測井專用計量向“一次校準，一張證書，全球互認”方向發(fā)展的有效途徑。

4）結(jié)合石油測井專用校準機構(gòu)的發(fā)展現(xiàn)狀，建議參考美國計量管理模式[11]，重點抓好石油測井專用計量能力建設(shè)和校準實驗室認可，推動石油測井專用計量向基于網(wǎng)絡(luò)的遠程計量發(fā)展。

[1]高淑霞.油田企業(yè)內(nèi)部計量技術(shù)機構(gòu)發(fā)展思考[J].經(jīng)濟研究導(dǎo)刊，2013(22):13-14.

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In order to discusson“thirteenth five-year plan”ofpetroleum specialmeasurement,on the basisof investigation of the devel?opmentstatusof the specialmeasurement for petroleum logging,according to the characteristics of the petroleum well logging industry, the layoutschemeofpetroleum logging special calibration institutions,whose core ispetroleum well loggingmeasurementstations,petro?leum loggingmeasurementsubstationsand calibration laboratories,is proposed,and the capacity building scheme of the petroleum log?ging special calibration institutions is discussed from five aspects of themeasurement standard device construction,themeasurement standard construction,themeasurement technology development,themeasurement personnel training and themeasuring hall building. The internationalmutual recognition way of petroleum logging specialmeasurement isdiscussed,and it is held that the remotemetering based on network is the developmentdirection of petroleum logging specialmeasurement.

petroleum logging;special calibration institution;measurement

路萍

2015-12-07

任曉榮（1966-），男，博士，高級工程師，現(xiàn)從事石油測井專用計量工作。