自然伽马能谱测井刻度器校准方法.docx

ics 7518010e 91备案号：24402-2008圈n中华人民共和国石油天然气行业标准syt 6720-2008自然伽马能谱测井刻度器校准方法the calibration method of spectralog calibrator200806一16发布2008一1201实施国家发展和改革委员会发布syt 6720一2008目次前言 1范围 - 12规范性引用文件 一13术语和定义 14概述 15计量特性 - - - 26校准条件 一27校准用主要设备 ” 38校准项目 49校准方法 r 410校准结果的处理 811复校时间间隔 - 8 附录a(规范性附录)标准仪器长期稳定性计数率测量及b类相对不确定度计算 9 附录b(资料性附录)检测数据记录格式 1t 附录c(规范性附录)响应系数计算中权重系数的确定 14附录d(规范性附录)校准证书格式 16syt 67202008刖置 本标准的附录a、附录c和附录d均为规范性附录，附录b为资料性附录。本标准由油气计量及分析方法专业标准化技术委员会提出并归口。 本标准起草单位：石油工业测井计量站、胜利油田测井公司、大庆石油管理局技术监督中心 本标准主要起草人：胡昌旭、邱益香、杨志高、王淑明、张惠芳、刘青、刘广胜、温勇。syt 6720-2008自然伽马能谱测井刻度器校准方法1范围 本标准规定了石油测井领域的自然伽马能谱测井仪刻度器的校准方法。本标准适用于自然伽马能谱测井仪刻度器(以下简称刻度器)的校准。工作标准井的校准可比照 本标准执行。2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版奉。凡是币注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。gbz 114使用密封放射源卫生防护要求gb 18871 电离辐射防护与辐射源安全基本标准3术语和定义 下列术语千定义适用于本标准。31钾含量content of potassium每百克质量岩石中所台钾元素的质量，单位用10。29g表示。32铀(钍)含量content of uranium(thorium】 每克质量岩石中所含铀(或钍)兀素的质量，单位用1i)69g表示。33标准自然伽马能谱测井仪standard spectralog tool按本标准要求经过稳定性检测合格，用于刻度器校准，与被校准的测井用自然伽马能谱测井仪同型号的自然伽马能谱测井仪。34能窗spectral windows按自然伽马射线能量划分的计数医间。35计数率counts per second每秒钟的脉冲计数。36标准计数率standardization counts per second刻度器经校准后确定的各个能窗平均计数率。4概述41刻度器组成 自然伽马能谱测井刻度器由一个内含k，u，th放射性介质的圆柱形金属密封桶(或半圆弧片)syt 672恤_2008组成，其中心有垂直贯穿的孔眼，桶(片)内的钾、铀、钍放射性元素含量约高于纯泥岩放射性 含量。42工作原理石油测井中通常利用测量地层中k，u，th的含量来判别岩性。依据地层中只含k，u，th三 种天然放射性元素，各能窗计数率都受k，u，th放射性元素的影响及k，u，th对计数率的影响 是各自独立、线性无关的特性，可在测井中计算出地层的k，u，th含量、总自然伽马api值和无 铀自然伽马api值。刻度器是模拟地层中k，u，th三种放射性物质含量的等效装置，是一种用于确定自然伽马能 谱测井仪校准参数的专用标准计量器具。自然伽马能谱测井仪采用碘化钠(铊)或碘化铯(钠)晶体 测量地层中的自然伽马射线能谱，以256个能量道的方式记录，通过把自然伽马能谱划分为五个能窗 的办法求取五个能窝的计数率，并据此计算地层中k，u，th的含量。妻0度器的k，u，th量值的确定会因自然伽马能谱测井仪的型号不同而有所不同，因此，赋予 刻度器的量值只适用于与标准自然伽马能谱测井仪(以下简称标准仪器)同型号的自然伽马能谱测 井仪。刻度器校准以能谱标准井群(以下简称标准井)的五口标准井的k，u，th的含量为基准，通 过标准自然伽马能谱测井仪(以下简称标准仪器)采用五能窗进行数据采集，建立标准仪器各能窗计 数率与标准井k，u，th量值之间的响应关系，从而赋予自然伽马能谱测井刻度器k，u，th等效 量值和各能窗标准计数率。5计量特性51量值范围 a)k量值范围：(26)x10gg； b)u量值范围：(61 5)10gg； c)th量值范围：(1228)x10gg。52刻度器中五能窗标准计数率及相对不确定度 各能窗标准计数率相对不确定度应小于1 06技准条件61外观殛附件 送校刻度器应满足如下要求：注明型号、制造厂家、出厂编号；结构牢固、物理和化学性能稳定。62校准场所殛校准人员的辐射防护送校刻度器应放置距离地面1 5m高处； 校准场所及校准人员的辐射防护应符合gb 18871和gbz 114的规定63校准工作环境条件温度：145；无强震动、无强电磁干扰；30m以内无其他放射源。64地面采集系统环境条件 一一温度：5g35；湿度：nw一(2)”7-3式中：n。，第j口标准井第i能窗第次测量的计数率；n。第j口标准井第i能窗计数率的平均值；i能窗数i=1，2，3，p，p2 5；r一标准井数，j=1，2，3，m，m2 5；，测量趴数，f=1，2，3 ，”t”211。9223各能窗计数率不确定度计算 a)计数率a类不确定度： 第j口标准井第i能窗计数率的平均值的a类不确定度，。按式(3)计算：“v一忑季一1b)计数率b类不确定度：第j口标准井第i能窗计数率的b类小确定度帅。按式(4)计算：m。=，。n。(4式中：，能窗计数率的b类相对不确定度，按附录a确定。 c)计数率合成不确定度： 计数率测量为互不相关测量，第，口标准井第i能窗的计数率合成不确定度a晰按式(5)计算a=厢磊i瓦i(5)93响应系数的确定931能窗计数率与k。uth含量关系的建立 采用高钾、高铀、高钍、混合2、混合3五121标准井来确定响应系数。每口标准井巾各能窗的测量计数率与k，u，th含量关系见式(6)：nv 2口“ks,+a,2u_+ndt(6式中： k第j口标准井钾的含量 u$第j i标准井铀的含量syt 67202008t第j口标准井钍的含量； 鼬，乱，do待定响应系数。 式(6)表示，对应于每个能窗有五个标准井位与之对应，也即有五个三元一次方程组成的方程组与之对应，对应五个能窗五个标准井位则共有五个方程组。五口标准井第i能窗的计数率与各标准井k，u，th量值的关系矩阵见式(7)帆=ysb。(7)式中：盹五口标准井第i能窗的计数率矩阵；医b，第i能窗的响应关系矩阵b iim慨ys五口标准井k，u，rh含量矩阵th9翟tb”k 2k自 th” 繁th“ th8采用最小二乘法拟合则第i能窗的矩阵见式(8)：e1静珞ys)bj=砖吩nr(8)矩阵b。可按式(9)求出；b。=(蟾ws,ys)1yjn(9)13，矩阵各子项的不确定度a。见式(10)：也2杀jvamj=l眠(m一套*)2(10) 注1：下标为1，2，3时分别代表k或u或th的情况。 注2：v“为第i能窗协方差矩阵(嵋他k)1的第行第k列的值利用式(9)可以求得五个能窗系数矩阵b为：口ndno=bonan o严l卜knonsy16720-2008932各能窗计数率权重系数矩阵w。的确定 根据式(7)，按附录c可求出计算矩阵b。所需要的各能窗计数率权重系数矩阵ws。94刻度器各能窗标准计数率测量及k。u，th量值的赋值941标准仪器在刻度器中的计数率测量殛其不确定度计算 将刻度器按规定放在标准仪器中进行测量，测量11次，累计采集时间300s。按9 2 2 2的规定计算刻度器中各能窗计数率平均值n(i，此值为各能窗标准计数率；按9 2 2 3的规定计算刻度器巾各能窗计数率、f均值，的不确定度0-m，。外列人校准泄永rh格式参见表b 3。942刻度器kuth量值计算9421建立各能窗计数率ci与刻度器中的等效kufh量值的关系 令响应关系系数矩阵a为：a587则刻度器中洲量的各能窗计数率与其k，u，th含量的关系见式(11 j：nc=ak(ii)式中：m标准仪器在刻度器中测量的五能窗计数率矩阵；n1nni nf=_、fnj、ji地iyc募慷器的等效k，u，th的台站矩阵。咙n采用最小二乘法拟含，得到式(12)：yc=(a1wca)。1a1wt m(129422刻度器k。u，th量值计算a)权重的确定。标准仪器在剡度器中测量的各能窗计数率c，存在测量不确定度am假定a矩阵没有误差 则权重矩阵w7c见式(13)：wf(13去j 按式(12)可第一次计算出刻度器k，u，th含量kc a矩阵各子项造成各能窗计数率等效不确定度见式(14)syt 6720_2008(知c，。)2=(“1k7c)2+(吣u 7c)2+(巩。th 7c)2一(14)各能窗计数率测量不确定度和a矩阵各子项不确定度造成各能窗计数率等效不确定度的合成不 确定度见式(15)：矗nc+：矗，+靠k。(15)则最终权重矩阵见式(16)b)第二次求取刻度器的等效k，u，th量值。 叉一次采用最小二乘法拟合，得式(17)：k=(awca)一1a1wcm(17)10校准结果的处理 按本标准校准后出具校准证书，格式见附录d。11复校时问间隔 刻度器校准时间间隔建议为一年。syt 6722008附录a (规范性附录) 标准仪器长期稳定性计数率测量厦b类相对不确定度计算a1长期稳定性计数率测量 测量前标准仪器和地面采集系统应预热不少于30rain。将标准仪器置于中等k，u，th含量标准井(21)0mm井眼混3井)中点，连续测量4h，共测六 组，每组儿次测量，每次采集时间为3i)1)s。计算各能窗计数率平均值，记录格式见表a 1。表a1标准仪器长期稳定性检测记录 送枪单位 义件名 检测h期 标准井名称 采集时间 环境温度s标准仪器型号 标准仪器编号 能窗计数率测量组别平均值 各能窗最大值 各能窗最小值各能窗b类 相对不确定度注：椅测 复核syt 6720-2008a2 b类相对不确定度计算 a21计算每组各能窗计数率平均值第t组、第z能窗测得的计数率平均值为：n。=n“ (a1)式中：虬第组第i能窗计数率的平均值；n“ 第t组第i能窗第，次测量的计数字；r能窗数，i=1，2，3，p，p=5；t测量组数，t=1，2，3， ，z，f=6；广测量次数，=1，2，3， ，n，”=11。 a22长期稳定性相对误差计算各能窗计数率长期稳定性相对极限误差按式(a 2)计算： =盟晋=二盟业1()“(a 2)y，nun式中：m rt能窗各组计数率中的最大值；乩。z能窗计数率长期稳定性相对极限误差；m。z能窗各组汁数率中的最小值。a23 b类相对不确定度计数率的b类不确定度与标准仪器的稳定性密切相关，设定标准仪器在标准井和刻度器中的各能窗计数率稳定性相对误差是相同的。按均匀分布计算各能窗计数率长期稳定性的b类相对不确定度：为：2疠一(a 3)syt 67202008 附录b(资料性附录) 检测数据记录格式检测数据记录格式见表b 1表b 3表b1标准自然伽马能谱测井仪检测期间稳定性检测记录采集i付问 丘件名s井场温度 检测口期标准仪器型号标准仪器编号 井眼尺寸标准井名称测量结果能窗校准前测量 校准后洲量 稳定比相对误差。”注检测复核sy1672卜2008衰b2标准井测量记录送植单位文件名 采集时间检测n期井眼尺寸 名称一标 k含量 k含量不确定度 准10。29gio 29g升u含量 u含量不确定度lo。69g10 69gth含量 th含晕不确定度1069g10。“gg标准仪器 】鲤号编号 能窗计数率测量序导平均值 标准偏差 注：检测复核syt 67jo一2008 表b3自然伽马能谱测井刻度器测量记录送检单位 文件名 采集时间检测日期名称 制造单位 刻度器型号编号标准仪器 型号编号 能窗计数率测量序号平均值 标准偏差 注检测复核syt 6720-2008附录c (规范性附录) 响应系数计算中权重系数的确定c1影响权重的因素 影响权重的因素包括：标准井k，u，th的定值不确定度及标准测井仪在各标准井中各能窗的计数率不确定度。 c2权重矩阵的建立 c21标准井中各能窗计数率不确定度对权重的影响首先假定只有i能窗各标准井计数率n。所包含的测量误差aw。对权重有影响，则权重矩阵见式(c1)：w7s (c 1)式中：r能窗数，i=1，2，3，p，p=5； 厂标准井数，j=1，2，3，m，m=5。 则在已知权重矩阵w7s条件下，采用最小二乘法拟合，可计算各个能窗的响应系数矩阵b 7，即第一次求i窗能响应系数矩阵b，。附“口，=d。 la bjc22标准井的ku11l含量误差对权重的影响 各标准井的k，u，th含量定值不确定度对权重的影响，可按式(c 2)换算成各标准井各能窗的等效计数率不确定度一蜘则：d=(nn)2+(口7n口q)2+(d。们w)2(c 2)式中：第j口标准井钾含量的术确定度；一w 第j口标准井铀含量的不确定度；们b第j口标准井钍含量的不确定度。c23权重矩阵 标准井的k，u，th含量定值不确定度换算的各能窗计数率的等效不确定度卿m与标准井测量的各能窗计数率的不确定度一合成见式(c 3)：1 4商=氐+南标准井中i能窗的各标准井计数率的权重矩阵见式(c 4)：即卜syt 6720_2008跗录d (规范性附录)