JJF 2354-2025 石油专用补偿中子刻度器校准规范

中华人民共和国国家计量技术规范石油专用补偿中子刻度器校准规范2025-11-05发布2026-05-05实施石油专用补偿中子刻度器校准规范归口单位：全国石油专用计量测试技术委员会主要起草单位：中国石油集团测井有限公司中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司参加起草单位：中石化经纬有限公司中海油田服务股份有限公司油田技术事业部中国石油集团大庆油田技术监督中心本规范委托全国石油专用计量测试技术委员会负责解释王江波(中国石油集团测井有限公司)刘海涛(中国石油集团测井有限公司)李增强(中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司)郭广鎏(中国石油集团测井有限公司)曹守敏(中石化经纬有限公司)吴兴方(中海油田服务股份有限公司油田技术事业部)袁海滨(中国石油集团大庆油田技术监督中心)I引言 2引用文件 3术语和计量单位 5计量特性 6校准条件 6.2防护 6.3测量标准及其他设备 7校准项目和校准方法 7.1校准项目 7.2校准方法 8校准结果表达 9复校时间间隔 附录A补偿中子孔隙度量值传递仪器核查 附录B补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系系数的确定 附录C刻度器标称值校准结果测量不确定度评定示例 附录D校准证书(参考格式) ⅡJJF1071《国家计量校准规范编写规则《测量不确定度评定与表示》共同构成本规范制定的基础性系列文件。本规范为首次发布。1石油专用补偿中子刻度器校准规范本规范适用于石油专用补偿中子刻度器测量范围为1p.u.～100p.u.的校准。本规范引用了下列文件：GBZ118—2020油气田测井放射防护要求SY/T7079—2016补偿中子刻度器校准方法凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本规范；凡是不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本规范。3术语和计量单位每秒的脉冲计数，单位为cps。3.2计数率比值countingrateratio补偿中子测井仪所记录的短源距与长源距计数率之比。3.3中子孔隙度neutronporosity补偿中子测井仪测出的地层孔隙度，单位为p.u.。3.4补偿中子孔隙度量值传递仪器valuetransferinstrumentsforcompensatedneutron用于将中子孔隙度标准井的孔隙度量值传递到刻度器的专用补偿中子测井仪，并通过计量校准，稳定性符合要求的专用测井仪器。3.5中子孔隙度标准井standardwellforneutronporositylogging复现和保存中子孔隙度标准量值，并通过计量校准的中子孔隙度专用标准计量器具。一般为一组实体模型井，量值不因测量方法或测量仪器的不同而改变。模拟和保存特定型号补偿中子仪器对应的中子孔隙度量值，并通过计量校准的专用标准计量器具。石油专用补偿中子测井仪刻度器(以下简称刻度器)是模拟地层孔隙度的石油专2用计量器具，用于仪器刻度。刻度器有一个孔隙度值作为刻度点，其他孔隙度值作为校验点。校准时，将量值传递仪器置于补偿中子刻度器中，仪器内的中子源向四周发射快中子，快中子经减速后成为热中子，被长、短源距探测器探测记录。长、短源距探测器所记录的计数率的比值R是孔隙度的函数，该函数的系数由量值传递仪器在标准井中测量确定，据此函数关系，可计算得到刻度器孔隙度值及不确定度。刻度器是一个密闭容器，容器内充满清水和中子减速材料，可将补偿中子测井仪(以下简称测井仪)包围起来。通过在刻度器与仪器之间插入不同外径及不同组合的中子减速棒来改变模拟的孔隙度等效值。5计量特性计量特性见表1。校准项目量值范围不确定度(k=2)6.1环境地面环境条件应符合如下要求：a)无其他放射性干扰；b)无强震动、无强电磁干扰；c)环境温度：5℃~35℃;d)环境相对湿度：不大于80%。6.2防护刻度场所及人员的防护应符合GBZ118—2020的规定。6.3测量标准及其他设备6.3.1标准井标准井技术指标应满足表2要求。3序号不确定度(k=2)1236.3.2其他设备其他设备主要技术指标见表3。设备名称1套孔隙度测量范围1支7校准项目和校准方法7.1校准项目刻度器孔隙度标称值。7.2校准方法7.2.1补偿中子孔隙度量值传递仪器核查7.2.1.1补偿中子孔隙度量值传递仪器核查方法见附录A。7.2.1.2补偿中子孔隙度量值传递仪器计数率比值稳定性相对误差应满足6.3.2的要求。7.2.2补偿中子孔隙度量值传递仪器在标准井中响应关系的确定7.2.2.1连接系统，检查正常后，通电预热不少于1800s。7.2.2.2按要求安装放射源。7.2.2.3将仪器放入第一口标准井中，仪器记录点对准标称值点测量，每个记录点测量n次(n为重复测量次数，n应尽可能大，一般应不少于10次),每次测量时间不少于30s。记录仪器在标准井中测量的长源距计数率、短源距计数率。将仪器依次放置到其他标准井中进行如上同样操作。7.2.2.4建立补偿中子孔隙度量值传递仪器长、短源距计数率与孔隙度值的响应关系，方法见附录B。7.2.2.5按要求拆卸放射源。47.2.3刻度器孔隙度值校准7.2.3.1系统检查正常后，通电预热不少于1800s。7.2.3.2按要求安装放射源。7.2.3.3将补偿中子孔隙度量值传递仪器放置于刻度器的各测量点进行测量，每个测量点测量n次，每次测量时间不少于30s,记录各测量点测量的长源距计数率、短源距计数率。计算测量的长源距计数率平均值Lc和短源距计数率平均值Scio7.2.3.4测量完成后按要求拆卸放射源。7.2.3.5按式(1)计算测量点计数率的比值：式中：Rci——刻度器第i测量点的短、长源距计数率比值；Sc₁——刻度器第i测量点短源距计数率平均值，cps;Lci——刻度器第i测量点长源距计数率平均值，cps。7.2.3.6按式(2)计算第i测量点的孔隙度值：式中：a,——响应关系系数；Φci——刻度器第i测量点的孔隙度值，p.u.;t——拟合公式的多项式的次数，t≥1。7.2.3.7按式(3)计算第i测量点孔隙度值的合成标准不确定度：式中：u.(φc;)——刻度器第i测量点的合成标准不确定度；VA——补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系系数的协方差矩阵，确定方法见附录B;u.(Rc:)——补偿中子孔隙度量值传递仪器在刻度器第i测量点计数率比值的合成标准不确定度，p.u.,确定方法见附录C。7.2.3.8按式(4)计算测量点的扩展不确定度：式中：U(φc)——刻度器第i测量点的孔隙度值的扩展不确定度；k——包含因子，取k=2。7.2.3.9刻度器标称值校准结果的不确定度评定示例见附录C。58校准结果表达校准结果应在校准证书上反映(格式参见附录D)。校准证书应至少包括以下c)进行校准的地址(如果与实验室的地址不同);e)客户的名称和地址；f)被校对象的描述和明确标识；g)进行校准的日期，如果与校准结果有效性和应用有关时，应说明被校对象的接收日期；h)如果与校准结果的有效性或应用有关时，应对被校样品的抽样程序进行说明；i)校准所依据的技术规范的标识，包括名称及代号；j)本次校准所用测量校准的溯源性及有效性说明；k)校准环境的描述；1)校准结果及其测量不确定度的说明；m)对校准规范的偏离的说明；n)校准证书或校准报告签发人的签名、职务或等效标识；o)校准结果仅对被校对象有效的声明；p)未经实验室书面批准，不得部分复制证书的声明。9复校时间间隔9.1建议复校时间间隔不大于24个月。9.2若刻度器进行过维修，应重新校准。6补偿中子孔隙度量值传递仪器核查A.1补偿中子孔隙度量值传递仪器测试补偿中子孔隙度量值传递仪器测试可在以下两种方式中选择一种进行：a)标准井中测量连接系统，检查正常后，通电预热不少于1800s,按要求安装放射源，将补偿中子孔隙度量值传递仪器放入中孔隙度标准井(标称值为30p.u.～50p.u.)的地层中，测量m组长、短源距计数率L、S;,每组测量n次，每次测量时间不少于30s,测量完成后按要求拆卸放射源。b)中子校验源测量连接系统，检查正常后，将量值传递仪器水平放置于高1m的仪器架上并供电预热不少于1800s。按要求放置中子校验源，测量m组长、短源距计数率L、S;,每组测量n次，每次测量时间不少于30s,测量完成后按要求移走中子校验源。A.2补偿中子孔隙度量值传递仪器的稳定性考核A.2.1按式(A.1)计算每组比值：j=1,2,…,n。n为重复测量次数，n要尽可能大，一般不少于10次。S;——补偿中子孔隙度量值传递仪器第i组、第j次测量的短源距计数率，cps。L;——补偿中子孔隙度量值传递仪器第i组、第j次测量的长源距计数率，cps。R——补偿中子孔隙度量值传递仪器第i组测量的计数率比值。A.2.2按式(A.2)计算补偿中子孔隙度量值传递仪器计数率比值的平均值R:A.2.3按式(A.3)计算计数率比值的相对误差：7δs——补偿中子孔隙度量值传递仪器计数率比值的相对误差。A.2.4按式(A.4)计算补偿中子孔隙度量值传递仪器稳定性考核的相对标准不确定度：式中：UBre(Rs)——补偿中子孔隙度量值传递仪器稳定性考核的相对标准不确定度。A.3补偿中子孔隙度量值传递仪器的重复性试验按式(A.5)计算补偿中子孔隙度量值传递仪器计数率比值重复性误差，用s(R)表示：8补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系系数的确定B.1补偿中子孔隙度量值传递仪器响应参数测量仪器依次放入标准井中，仪器记录点对准标称值点测量，每个记录点测量n次，每次测量时间不少于30s,每次测量的测量记录的长、短源距计数率为L、S;,按式(B.1)和式(B.2)计算各标准井的长、短源距计数率的平均值L、S:L;——补偿中子孔隙度量值传递仪器在第i口标准井中第j次测量的长源距计数i=1,2,…,p。p为测量的标准井数，p不小于5。j=1,2,…,n。n为重复测量次数，n要尽可能大，一般不少于10次。S;——补偿中子孔隙度量值传递仪器在第i口标准井中第j次测量的短源距计数B.2补偿中子孔隙度量值传递仪器响应参数计数率比值计算按式(B.3)计算补偿中子孔隙度量值传递仪器在标准井中测量的计数率比值：R——补偿中子孔隙度量值传递仪器在第i口标准井测量的短、长源距计数率S;——第i口标准井的短源距计数率的平均值，cps;L,——第i口标准井的长源距计数率的平均值，cps。B.3标准井计数率比值的标准不确定度评定B.3.1测量重复性引入的标准不确定度采用A类评定。第i口标准井测量的长、短源距计数率平均值的标准不确定度按9计算计数率比值的标准不确定度按式(B.6)计算：B.3.2仪器稳定性引入的标准不确定度仪器稳定性引入的标准不确定度采用B类评定，按式(B.7)计算：u₂(R)=UuBrel(Rs)R(B.7)B.3.3合成标准不确定度合成标准不确定度按式(B.8)计算：u(R₁)=√u1²(R)+u₂²(R)(BB.4测井仪响应关系系数及其协方差矩阵孔隙度与计数率比值关系见式(B.9):φ=ao+a₁R+a₂R²+…+a,R′孔隙度与比值关系可在测量范围内使用同一公式，也可分段进行拟合，每一个测量段使用不同的多项式。因而，各标准井孔隙度标称值φ与计数率比值R的关系见式(B.10):φ;=ao+a₁R+a₂R,²+…+a₁R,'式中：φ——第i口标准井的孔隙度标称值；i=1,2,…,p。p为测量的标准井数，p不小于t+1。将方程组式(B.10)用矩阵表示为式(B.11):式中：根据最小二乘拟合原理，为使残差的加权平方和E为最小，即：E=min{[φ—FA]W[φ—FA]}(B.12)因而由OE/OA=0得正规方程式见式(B.13):FTWFA=FTWφ(式中：W——权重矩阵。解矩阵方程式(B.13)求得响应关系系数ao,a₁,a₂,…,a,组成的向量A见A的协方差矩阵为式(B.15):其中，权矩阵W为：式中：ue(中；)——第i口标准井孔隙度测量值φ:的不确定度。ue(φ:)由标准井孔隙度标称值的不确定度u(φs,)和该标准井测量计数率比值的不确定度u.(R,)合成，该两项不确定度分量不相关，则：u.(φ:)=√u²(φs)+u.²(R:)K,²式中：是在忽略计数率比值不确定度的情况下，采用最小二乘法原理确定的一组响应关系系数的其中t个系数。B.5判定补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系上述方法所确定的补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系系数是否正确，可用表征最小二乘拟合质量的拟合优度因子C(加权的残差平方和)来检验。C按式(B.18)计算：C=[φ—FA]W[φ—FA]这里C服从x²分布，自由度为t,取显著水平α=0.05进行单边检验，查表得：x²1-α=T若C≥T,则拟合质量不好，分析原因找出有问题的数据，按B.3.1步骤重新测量。若C<T,拟合成功，所确定的补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系正确，响应关系系数可信。附录C刻度器标称值校准结果测量不确定度评定示例C.1测量方法根据校准规范，刻度器采用间接测量法进行校准：用标准井校准的补偿中子孔隙度量值传递仪器，对刻度器的测量点进行测量，得出刻度器各测量点的孔隙度标称值及不确定度。C.2计算方法测量模型可用式(C.1)表示：Φci=ao+a₁Rc+a₂Rc²+a₃Rc³+a₄Rci⁴式中：i=1,2,…,m(m为刻度器的测量点数);Rc——补偿中子孔隙度量值传递仪器在刻度器第i测量点测量的计数率比值；φci——刻度器第i测量点的孔隙度值，p.u.。按照JJF1059.1《测量不确定度评定与表示》的不确定度传播律，可算出刻度器第i测量点孔隙度的合成标准不确定度u(φci),计算式见式(C.2)u.(φc)=√FcVAFcT+(a₁+2a₂Rc+3a₃Rc²+4a₄Rc式中：VA——补偿中子孔隙度量值传递仪器响应关系系数的协方差矩阵，计算方法见式(B.15);u(Rc)——补偿中子孔隙度量值传递仪器在刻度器第i测量点测量计数率比值的不确定度。刻度器第i测量点孔隙度扩展不确定度，按式(C.3)计算：式中：U(φc)——刻度器第i测量点的孔隙度标称值的扩展不确定度，p.u.。C.3不确定度来源及分析由测量模型可知，刻度器测量结果的不确定度由补偿中子孔隙度量值传递仪器测量计数率比值的不确定度u(Rc)传播。由于地面采集系统测量的误差不大于±0.1%,由此引起的计数率比值误差不大于±0.14%,因此可以忽略不计。由操作人员等引入的粗大误差在采集过程中按3σ原则予以剔除。校准过程中，环境条件满足校准规范要求时，环境条件引入的不确定度可以忽略不计。C.4刻度器标准不确定度评定C.4.1测量重复性引入的标准不确定度采用A类评定。将重复条件下n次测量的计数率，按照贝塞尔方法计算计数率的标准偏差。将补偿中子孔隙度量值传递仪器放入刻度器中，每个测量点测量n次，每次测量时间为30s。长源距计数率平均值Lc;的标准不确定度u₁(Lc;)按式(C.4)计算：短源距计数率平均值Sc的标准不确定度u₁(Sc)按式(C.5)计算：计数率比值的标准不确定度按式(C.6)计算：C.4.2仪器稳定性引入的标准不确定度采用B类评定。将补偿中子孔隙度量值传递仪器放置在刻度器中进行稳定性测量，按照均匀分布换算为标准不确定度，作为计数率比值的标准不确定度结果，将补偿中子孔隙度量值传递仪器放入刻度器中，测量m组(m≥4)长、短源距计数率L、S;,每组测量n次，每次测量时间为30s。记录格式见表C.1。按式(C.7)计算每组按式(C.8)计算计数率