2228岩性密度煤层Pe延迟原因及解决办法

2228岩性密度煤层Pe延迟原因及解决办法闫明琦,何小菊，雍建兴,王文学,吴彬（中国石油集团测井有限公司长庆事业部，陕西高陵710201）摘要：2228岩性密度仪器是国内常用的一种岩性密度仪器。文章分析在煤层出现Pe延迟现象的原因，并提出了使用手动增益设置来调节稳谱增益的方法来解决Pe延迟的办法。关键词：2228岩性密度；稳谱；Pe延迟；增益TheReasonandSolutionof2228Z-DensityInstrument'sPeCurveDelayinCoalFormationYANMing-qi,YONGJian-xing,CHENGGang,WUBin(ChinaPetroleumLoggingCO.LTD.ChangqingDivision,GaolingShanxi710201)Abstract:The2228Z-DensityInstrumentiswideusedasadensityinstrument.ThispaperanalysedthereasonofthePecurvedelayedincoalformation,andintroducedamethodofusingmanualgainsettingtoadjustthestablespectrumthatcouldsolvethisproblem.Keywords:2228Z-DensityInstrument;stablespectrum;Pedelay;gain0引言2228岩性密度同时测量地层的体积密度（ρb）和光电截面吸收指数（Pe）。这些测量值可以用来进行复杂地层的岩性、空隙性评价。由于伽马射线的光电截面吸收指数仅依赖于物质的原子序数，即Pe的测量值与地层成份直接相关，与地层孔隙度、流体成份无关，所以特别适合判别地层岩性。2228岩性密度仪器具有较高地层体积密度（ρb）和光电截面吸收指数（Pe）测量精度，但偶尔会出现Pe在煤层延迟现象，影响了测井资料对地层的解释。12228岩性密度PE煤层延迟原因岩性密度测井是测量由铯源发出的伽玛射线进入地层经过散射和吸收后的伽玛射线强度。图1为离源某一距离处探测器测量到的伽玛射线能谱。在能量为150keV处出现峰值，能量大于150keV的区域B中伽玛射线只受康-吴散射的影响，探测到的伽玛射线强度随能量增加而降低；而在能量小于150keV的区域A中，受光电效应的影响，探测到的伽玛射线强度随能量减少而急剧下降。图1为了提高地层中散射伽马射线的测量精度，2228岩性密度仪器使用长短两个源距的碘化钠晶体探测器来测量地层中的伽马射线。其中长源距探测晶体又分为四个探测窗口：hrd1：140-200keVhrd2：200-540keVsft2：100-140keVSoft：60-100keV其中hrd1和hrd2计数不受地层光电效应影响，用来计算地层密度，soft计数与hrd1、hrd2计数之比用来计算Pe。短源距计数（ssd）用来计算体积密度校正1值。在一般情况下，由于井下环境工作温度、探测器增益、高压发生器输出等因素会发生一定的变化，从而造成伽马射线能谱漂移，即同一能量的伽马射线在不同系统增益下测量时，能谱峰的位置发生变化，使得系统无法得到正确的结果。为了抑制能谱漂移，一般需要对能谱峰进行稳谱。比较常用的稳谱方法是在探测晶体附近放置单一的放射源（如铯源）来进行稳谱。稳谱源的强度主要取决于稳谱能窗计数与仪器测量放射源产生的能窗计数之间的大小，近探测晶体由于距离放射源近产生的计数高，对稳谱能段的影响大，因此需要的稳谱源强度要大，远探测晶体则相反。2228岩性密度仪器在长源距探测晶体底部放置一个微小的铯源来进行稳谱，而短源距探测晶体仅使用温度补偿电路进行稳谱。铯源662keV特征峰（在ECLIPS-5700地面测井软件的“Z-DENSILOGPROCESSEDSPECTRUM”窗口中标记为230道）作为稳谱峰。由于仅使用一个稳谱源进行长源距稳谱，使得2228岩性密度仪器存在一定的稳谱缺陷：（1）如果当前设定的能谱增益与所需的能谱增益相差较大时，探测器找不到稳谱峰，能谱增益自动跟踪系统将无法调节增益进行自动稳谱，此时必须进行手动稳谱；（2）当地层变化较大或井眼扩径等因素导致能窗计数异常变化，稳谱系统将很容易受到干扰甚至2失效，比较常见的现象是Pe在煤层延迟。下图是2228岩性密度仪器在X37井中煤层Pe延迟的图例：图2在图2中，综合各曲线可以看出，2821-2833.5米深度处为一段典型的煤层，此段煤层比较厚，物性复杂，并伴随有井眼扩径现象。其中Pe在2818-2821米、2830.5-2833.5米深度处出现明显的延迟现象。下图为X37井煤层-泥岩交界面处各能窗计数率值：图3在2820-2821米深度处为泥岩-煤层交界面，由图3可以看出，在此交界面上，探测器各能窗计数率发生了较大的变化，SOFT记录的是60-100keV能量伽马射线的计数率，计数率相对较低。下图为在此深度处能谱谱线图：图4由图4可以看出，在此处，2228岩性密度仪器增益明显偏小，稳谱谱道偏移230道，系统在较长一段时间内不能进行稳谱，探测晶体上的高压无法及时调整，各能区窗口发生偏移。soft能区（60-100keV）较窄且计数率较低，偏移后采集计数率异常导致Pe计算错误，Pe出现延迟现象。2Pe延迟解决办法由上述分析可知，Pe在煤层延迟是由于密度仪器井下增益不正确，导致稳谱失效所致。解决稳谱失效的方法有：（1）长短源距同时使用稳谱源进行稳谱或其它更好的稳谱方法进行稳谱，使系统能够及时调整特侧晶体上的高压，由于此方法需要改动硬件电路和仪器构造而过于复杂，本文暂不予讨论；（2）更换不同的OCT服务表，并在煤层段降低测速以便使稳谱系统恢复正常。OCT（OperationControlTable）服务表是ECLIPS-5700测井系统进行仪器控制和信号处理及地面测井软件配置的专用软件，不同的服务表对同一种仪器也会有不同的仪器参数设置、WTS通道和CPU的配置。选用不同的OCT服务表，改变仪器默认参数设置和算法，同时由于Pe在煤层一般有3米左右的延迟（按照2228岩性密度仪器最大测速9米/分钟测井），即大约有20秒稳谱失效调整时间，因此在煤层将测速降至2≈3米/分钟，使稳谱系统有充分时间恢复正常，避免Pe延迟过长；（3）手动设置增益以补偿稳谱错误。当煤层出现稳谱谱道偏离230道时，应当进行手动增益调节，保证稳谱谱道处于正常的230道。ECLIPS-5700测井系统地面软件提供了增益设置窗口：“ZDLGAIN&TRACKING”窗口。“ZDLGAIN&TRACKING”窗口允许手动设置井下仪器增益并可以选择是否打开井下仪器增益自动跟踪。在测井时，应注意打开“ZDLGAIN&TRACKING”窗口，并保证“ON”按钮打开，以便使自动增益跟踪系统能够随时跟踪井下增益。在给仪器供电并建立好稳定的通讯后，应注意观察“Z-DENSILOGPROCESSEDSPECTRUM”窗口，确定稳谱谱峰（cspk）是否处于2305道范围内，若偏离较多自动增益失效时应采取手动增益设置以保证稳谱正确。当需要手动设置增益时，在“SETGAIN=”中输入增益后回车，并应点击“TRACKING”下的“ON”按钮，以便使增益控制能够顺利下发并得到执行，同时应注意观察“Z-DENSILOGPROCESSEDSPECTRUM”窗口，及时调节以防止增益过大或过小，保证稳谱谱道处于2305道，正确的稳谱谱道如下所示：图5在图5中可以看出，当增益（zgn）为2048时，稳谱谱峰（cspk）处于230道，系统自动稳谱正常。在一般情况下，ECLIPS-5700地面系统软件会自动跟踪调节井下仪器增益（zgn），使稳谱谱峰（cspk）处于2305道范围内，无需人工干预；当稳谱谱峰（cspk）较长时间内偏移2305道时，就必须手动调节增益，使稳谱谱峰（cspk）处于正常的范围内。3结论2228岩性密度仪器在煤层出现延迟现象，是由于煤层60-100keV的伽马射线能量范围较窄，计数率低，而仅长源距探测晶体使用稳谱源稳谱，稳谱系统容易受干扰，导致增益跟踪缓慢，造成Pe延迟（即稳谱谱道偏离230道时Pe在煤层产生延迟）。经过多口井的实验证明，选择不同的OCT服务表，在煤层适当降低测速，并及时使用手动增益调节的方法，能够有效解决Pe煤层延迟。参考文献[1]BakerAtlas.OperatingManuals(资料)[2]汤天知，郭斌.稳谱系统的关键问题与设计实现.石油仪器，2008，22（5）作者简介：闫明琦男，1980年生，助理工程师，2006年毕业于武汉理工大学测控技术与仪器专业，从事测井仪修工作。（地址：陕西省靖边县长庆测井仪修中心，邮编：718500，电话：[phone]，E-mail：[e-mail]）