隨鉆密度質(zhì)量控制算法研究及工程應(yīng)用

王昌隆　王智明　張江濤

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部 北京 101149）

隨鉆密度質(zhì)量控制算法研究及工程應(yīng)用

王昌隆王智明張江濤

（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部 北京 101149）

介紹了利用隨鉆密度測(cè)井和刻度原理開發(fā)出一套針對(duì)隨鉆密度儀器的質(zhì)量控制算法及應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)通過原始刻度參數(shù)及測(cè)井經(jīng)驗(yàn)值對(duì)實(shí)際測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的校驗(yàn)，利用經(jīng)驗(yàn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)行刻度得出的參數(shù)進(jìn)行檢查，從而對(duì)鋁、鎂刻度塊、近及遠(yuǎn)探頭的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。該技術(shù)應(yīng)用于裝備維修及作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)取得了良好效果，豐富了該種儀器的檢測(cè)維保及故障判斷手段，解決了工程技術(shù)難題。

隨鉆密度質(zhì)量控制算法編程現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用

引言

針對(duì)隨鉆密度儀器及其測(cè)井質(zhì)量的質(zhì)量控制（Quality Control：QC），目前國(guó)外油田技術(shù)公司所采取的人為多參數(shù)報(bào)告綜合分析方法，無論從繁瑣程度、計(jì)算誤差等方面均不太理想，人為因素權(quán)重較大，而基于隨鉆密度測(cè)井及刻度原理的多參數(shù)自動(dòng)綜合處理分析是該種儀器QC的發(fā)展趨勢(shì)，同樣也是所有隨鉆儀器實(shí)現(xiàn)智能QC的必經(jīng)之路。

1隨鉆密度質(zhì)量控制原理

基于隨鉆密度測(cè)井和刻度原理，通過原始刻度參數(shù)及測(cè)井經(jīng)驗(yàn)值對(duì)實(shí)際測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)；通過經(jīng)驗(yàn)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)行刻度得出參數(shù)進(jìn)行檢查，從而對(duì)鋁、鎂刻度塊、近、遠(yuǎn)探頭的狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)。

1.1隨鉆密度刻度算法

一次散射伽馬射線強(qiáng)度E與被測(cè)介質(zhì)電子密度ρe在特定區(qū)間內(nèi)成指數(shù)關(guān)系，于半對(duì)數(shù)坐標(biāo)呈線性關(guān)系，設(shè)斜率slope為S，縱軸截距為I，則有下式：

則對(duì)應(yīng)長(zhǎng)、短源距的電子密度為：

在區(qū)域刻度時(shí)，密度探頭貼近鋁鎂標(biāo)定塊，則 ρeL與ρeS相當(dāng)于其電子密度，即：ρe=ρeL+ρeS。而在實(shí)際測(cè)井過程中，密度探頭與井壁之間存在間隙Standoff，所測(cè)得視密度為井眼泥漿與地層的加權(quán)平均值，則此時(shí)對(duì)應(yīng)長(zhǎng)、短源距的電子密度為：

其中，PL與PS分別為長(zhǎng)、短源距探測(cè)體積重泥漿所占的權(quán)系數(shù)。聯(lián)立式（4）與式（5）可得：

由上式可知，當(dāng)儀器規(guī)格參數(shù)（源強(qiáng)、源距等）一定的條件下，長(zhǎng)、短源距權(quán)系數(shù)SL、SS取決于泥漿電子密度ρm、短源距電子密度ρeS及井壁間隙Standoff，Standoff修正計(jì)算公式為：

1.2隨鉆密度質(zhì)量控制算法

近探頭演算密度值與實(shí)測(cè)密度值差值范圍公式：

遠(yuǎn)探頭演算密度值與實(shí)測(cè)密度值差值范圍公式：

光電吸收截面指數(shù)演算值與實(shí)測(cè)值差值范圍公式：

公式參數(shù)名稱及相對(duì)應(yīng)意義如表1所示。

表1公式參數(shù)名稱及意義簡(jiǎn)表

結(jié)合參數(shù)對(duì)照表1可知，刻度實(shí)測(cè)鋁鎂刻度塊體積密度BBD與鋁/鎂刻度塊光電吸收截面指數(shù)BPe并未參與QC公式計(jì)算，因該實(shí)測(cè)值可進(jìn)行直觀比對(duì)，而QC校驗(yàn)的主要側(cè)重點(diǎn)在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值在上一次刻度參數(shù)處理下是否與理論計(jì)算值相似，是否在理論差限范圍內(nèi)。

2　基本參數(shù)提取

公式計(jì)算所需IVN、IVF、IVpe三個(gè)參數(shù)提取自最近一次作業(yè)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)ADI，由地面系統(tǒng)INSITE內(nèi)置Data Statistics功能處理演算得出NBD、FBD與NPE；公式計(jì)算所需BBD、BED、BPe、δN、δF、δpe六個(gè)參數(shù)提取自刻度報(bào)告HORIZONTAL TILT-BLOCKS部分。如圖1、圖2所示。

圖1 ALD Conv Comp Insite Read數(shù)據(jù)處理

圖2刻度報(bào)告HORIZONTAL TILT-BLOCKS部分參數(shù)

3應(yīng)用程序開發(fā)

3.1程序設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

程序采用C++開發(fā)，分別經(jīng)歷了試制DemoⅠ和DemoⅡ版，直至現(xiàn)場(chǎng)試用ReleaseⅠ版，界面及最終報(bào)告如圖3、圖4所示。

圖3隨鉆密度QC程序ReleaseⅠ版

圖4 QC程序最終報(bào)告

3.2功能展示

通過點(diǎn)擊calculated按鈕可單步計(jì)算也可整體演算，改進(jìn)以往載入文件需按預(yù)編排格式為支持多參數(shù)報(bào)告“*. *.txt”文件一鍵智能導(dǎo)入，支持測(cè)井資料“*.*.las”文件一鍵智能導(dǎo)入并繪制曲線。如圖5所示。

4　工程應(yīng)用及分析

通過十余口井的多參數(shù)報(bào)告綜合校驗(yàn)，程序運(yùn)行良好，計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確，印證了該算法的正確性與實(shí)用性。為深入分析QC觀測(cè)的指導(dǎo)意義，分別選取密度儀器刻度失敗、刻度重試次數(shù)偏多、井下作業(yè)密度值偏高/低、近/遠(yuǎn)探頭密度值超限、PE值超限等情況進(jìn)行應(yīng)用分析。

（1）針對(duì)以往未選擇上一次刻度報(bào)告文件對(duì)比所產(chǎn)生的初始刻度結(jié)果，材料屬性參數(shù)測(cè)量結(jié)果 Material Measurement與儀器狀態(tài)對(duì)比測(cè)量結(jié)果Tool Status常出現(xiàn)錯(cuò)誤，經(jīng)二次對(duì)比計(jì)算成功將這兩項(xiàng)予以修正。

圖5測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)/多參數(shù)報(bào)告一鍵智能導(dǎo)入及繪圖功能示意圖

（2）在完成比對(duì)修正后材料屬性參數(shù)測(cè)量結(jié)果仍出現(xiàn)錯(cuò)誤，多由鋁/鎂刻度塊未貼緊探頭或耦合不到位所導(dǎo)致，但上述故障涉及到的密度刻度系數(shù)Density Coefficients錯(cuò)誤則指示出刻度或儀器出現(xiàn)問題，需仔細(xì)對(duì)比QC報(bào)告近/遠(yuǎn)探頭密度值與PE值是否超限。

（3）井壁間隙校正所用超聲探頭為易耗損型配件，除探頭耗損外，集成于儀器中的超聲電路升壓電路模塊損壞也可導(dǎo)致間隙校正失效。由井壁間隙校正失效所導(dǎo)致的鋁/鎂刻度塊校驗(yàn)結(jié)果超限，此類故障的測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)有一個(gè)共同點(diǎn)，即：泥漿的貢獻(xiàn)加大，則近探頭密度測(cè)量數(shù)據(jù)較經(jīng)驗(yàn)值小很多。根據(jù)隨鉆密度QC算法，特定的公式，固定的差值范圍，而規(guī)格尺寸相同的密度儀器的刻度參數(shù)差異較小等諸多因素共同決定了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)經(jīng) Data Statistics處理后相對(duì)固定的取值范圍，這一經(jīng)驗(yàn)將成為一條重要的故障判斷依據(jù)。經(jīng)多口井ADI Data Statistics處理后目的層的NBD均在1-10區(qū)間，去除井眼的影響后其均值在2左右，若小于2，則需仔細(xì)檢查該測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)是否為間隙補(bǔ)償失效的數(shù)據(jù)，而遠(yuǎn)探頭測(cè)量數(shù)據(jù)基本不受影響。

5結(jié)語

該技術(shù)不僅解決了許多密度儀器的故障判斷問題，節(jié)約了大量檢測(cè)維修成本，通過質(zhì)量控制程序檢驗(yàn)結(jié)合上一次現(xiàn)場(chǎng)測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)，還可甄別間隙校正失效等隱患，保證了測(cè)井?dāng)?shù)據(jù)的準(zhǔn)確。通過QC測(cè)井質(zhì)量檢測(cè)修正的數(shù)據(jù)也更加精確，為地層的解釋和油藏判別提供有力依據(jù)。

［1］李崇儒，陳國(guó)偉.補(bǔ)償密度測(cè)井儀的刻度與密度計(jì)算.煤田地質(zhì)與勘探，1992

［2］Halliburton.Stabilized Litho Density（SLD）Sensor Manual，2003

［3］王昌隆.隨鉆體積密度和快速采樣的刻度補(bǔ)償處理.技術(shù)公報(bào)，2010

［4］王昌隆，張江濤，張魯江.隨鉆FE超聲井徑測(cè)井技術(shù)與實(shí)現(xiàn).隨鉆測(cè)控技術(shù)研究與應(yīng)用，2013

ResearchandEngineeringApplicationonLWD Density QC Algorithm

WANG Changlong，WANG Zhiming，ZHANG Jiangtao
（Well-Tech of China Oilfield Services Ltd，Beijing 101149）

Based on logging and calibration principles of LWD density，thisprojectdevelopedasuitofQCalgorithmandits applicable software for LWD density.Actual logging data can be examinedthroughcalculationsfromoriginalcalibrationfactorsand empiric values；new calibration factors can also be examined by last logging data and empiric values conversely to monitor the status of the calibration equipments and both near and far detectors of LWD density tools which provide a fresh frame mind of failure predication and maintenance for this kind of tools.Excellent results received when appliedtoequipmentsmaintenanceandfieldoperation，andtheir convenient practical use and good economic returns make this profound innovationnotonlyenricheswaysoffailurepredicationand maintenance，but also solves plenty of historical technical problems.

LWD density，quality control，algorithm programming，field operation