随钻密度质量控制算法研究及工程应用

王昌隆　王智明　张江涛

（中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 北京 101149）

随钻密度质量控制算法研究及工程应用

王昌隆王智明张江涛

（中海油田服务股份有限公司油田技术事业部 北京 101149）

介绍了利用随钻密度测井和刻度原理开发出一套针对随钻密度仪器的质量控制算法及应用软件，实现通过原始刻度参数及测井经验值对实际测井数据的校验，利用经验测井数据对现行刻度得出的参数进行检查，从而对铝、镁刻度块、近及远探头的状态进行检测。该技术应用于装备维修及作业现场取得了良好效果，丰富了该种仪器的检测维保及故障判断手段，解决了工程技术难题。

随钻密度质量控制算法编程现场应用

引言

针对随钻密度仪器及其测井质量的质量控制（Quality Control：QC），目前国外油田技术公司所采取的人为多参数报告综合分析方法，无论从繁琐程度、计算误差等方面均不太理想，人为因素权重较大，而基于随钻密度测井及刻度原理的多参数自动综合处理分析是该种仪器QC的发展趋势，同样也是所有随钻仪器实现智能QC的必经之路。

1随钻密度质量控制原理

基于随钻密度测井和刻度原理，通过原始刻度参数及测井经验值对实际测井数据进行校验；通过经验测井数据对现行刻度得出参数进行检查，从而对铝、镁刻度块、近、远探头的状态进行检测。

1.1随钻密度刻度算法

一次散射伽马射线强度E与被测介质电子密度ρe在特定区间内成指数关系，于半对数坐标呈线性关系，设斜率slope为S，纵轴截距为I，则有下式：

则对应长、短源距的电子密度为：

在区域刻度时，密度探头贴近铝镁标定块，则 ρeL与ρeS相当于其电子密度，即：ρe=ρeL+ρeS。而在实际测井过程中，密度探头与井壁之间存在间隙Standoff，所测得视密度为井眼泥浆与地层的加权平均值，则此时对应长、短源距的电子密度为：

其中，PL与PS分别为长、短源距探测体积重泥浆所占的权系数。联立式（4）与式（5）可得：

由上式可知，当仪器规格参数（源强、源距等）一定的条件下，长、短源距权系数SL、SS取决于泥浆电子密度ρm、短源距电子密度ρeS及井壁间隙Standoff，Standoff修正计算公式为：

1.2随钻密度质量控制算法

近探头演算密度值与实测密度值差值范围公式：

远探头演算密度值与实测密度值差值范围公式：

光电吸收截面指数演算值与实测值差值范围公式：

公式参数名称及相对应意义如表1所示。

表1公式参数名称及意义简表

结合参数对照表1可知，刻度实测铝镁刻度块体积密度BBD与铝/镁刻度块光电吸收截面指数BPe并未参与QC公式计算，因该实测值可进行直观比对，而QC校验的主要侧重点在现场实测值在上一次刻度参数处理下是否与理论计算值相似，是否在理论差限范围内。

2　基本参数提取

公式计算所需IVN、IVF、IVpe三个参数提取自最近一次作业测井数据ADI，由地面系统INSITE内置Data Statistics功能处理演算得出NBD、FBD与NPE；公式计算所需BBD、BED、BPe、δN、δF、δpe六个参数提取自刻度报告HORIZONTAL TILT-BLOCKS部分。如图1、图2所示。

图1 ALD Conv Comp Insite Read数据处理

图2刻度报告HORIZONTAL TILT-BLOCKS部分参数

3应用程序开发

3.1程序设计实现

程序采用C++开发，分别经历了试制DemoⅠ和DemoⅡ版，直至现场试用ReleaseⅠ版，界面及最终报告如图3、图4所示。

图3随钻密度QC程序ReleaseⅠ版

图4 QC程序最终报告

3.2功能展示

通过点击calculated按钮可单步计算也可整体演算，改进以往载入文件需按预编排格式为支持多参数报告“*. *.txt”文件一键智能导入，支持测井资料“*.*.las”文件一键智能导入并绘制曲线。如图5所示。

4　工程应用及分析

通过十余口井的多参数报告综合校验，程序运行良好，计算结果准确，印证了该算法的正确性与实用性。为深入分析QC观测的指导意义，分别选取密度仪器刻度失败、刻度重试次数偏多、井下作业密度值偏高/低、近/远探头密度值超限、PE值超限等情况进行应用分析。

（1）针对以往未选择上一次刻度报告文件对比所产生的初始刻度结果，材料属性参数测量结果 Material Measurement与仪器状态对比测量结果Tool Status常出现错误，经二次对比计算成功将这两项予以修正。

图5测井数据/多参数报告一键智能导入及绘图功能示意图

（2）在完成比对修正后材料属性参数测量结果仍出现错误，多由铝/镁刻度块未贴紧探头或耦合不到位所导致，但上述故障涉及到的密度刻度系数Density Coefficients错误则指示出刻度或仪器出现问题，需仔细对比QC报告近/远探头密度值与PE值是否超限。

（3）井壁间隙校正所用超声探头为易耗损型配件，除探头耗损外，集成于仪器中的超声电路升压电路模块损坏也可导致间隙校正失效。由井壁间隙校正失效所导致的铝/镁刻度块校验结果超限，此类故障的测井数据有一个共同点，即：泥浆的贡献加大，则近探头密度测量数据较经验值小很多。根据随钻密度QC算法，特定的公式，固定的差值范围，而规格尺寸相同的密度仪器的刻度参数差异较小等诸多因素共同决定了测井数据经 Data Statistics处理后相对固定的取值范围，这一经验将成为一条重要的故障判断依据。经多口井ADI Data Statistics处理后目的层的NBD均在1-10区间，去除井眼的影响后其均值在2左右，若小于2，则需仔细检查该测井数据是否为间隙补偿失效的数据，而远探头测量数据基本不受影响。

5结语

该技术不仅解决了许多密度仪器的故障判断问题，节约了大量检测维修成本，通过质量控制程序检验结合上一次现场测井数据，还可甄别间隙校正失效等隐患，保证了测井数据的准确。通过QC测井质量检测修正的数据也更加精确，为地层的解释和油藏判别提供有力依据。

［1］李崇儒，陈国伟.补偿密度测井仪的刻度与密度计算.煤田地质与勘探，1992

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

［3］王昌隆.随钻体积密度和快速采样的刻度补偿处理.技术公报，2010

［4］王昌隆，张江涛，张鲁江.随钻FE超声井径测井技术与实现.随钻测控技术研究与应用，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