从测井资料角度诊断MRIL-P 仪器故障

王浩然，栾一秀，赵丽群，陈文辉，何建远，徐 洋

（1.中国石油集团测井有限公司天津分公司，天津 300280；2.中国石油集团工程设计有限责任公司北京分公司，北京 100085）

0 引言

核磁共振（MRI）测井在识别有效储层、计算地层孔隙度和渗透率方面有着其他测井技术无可比拟的优势[1-3]。中国石油测井有限公司天津分公司自2000 年引进MRIL-P 型核磁共振测井仪器以来，在核磁共振测井技术应用方面做了大量的工作。通过前期大量的测井数据对比分析发现，核磁共振测井提供的T2谱分布、孔隙度等资料的准确性受仪器状态影响严重。

MRIL-P 型核磁共振测井仪器主要由电容器、电子线路短节、探头和底部转换接头等4 部分组成[4]，其故障隐蔽性较强、不易被发现，在不能正常测井的情况下，操作人员能及时判断仪器的工作状态并更换仪器，但对于能正常测井但采集资料质量差的问题，现场技术人员则难以准确诊断[5]。本文着重讨论测井资料质量与仪器状态改变之间的关系，提炼出有针对性的仪器维修保养方案，以发现和解决那些不易察觉但会造成测井资料质量差的问题。

1 探头电压超出误差容限

为获得正确的测井资料，要求传感器的供电电压在容限范围之内，否则将引起资料质量问题。图1 为一口井两次测井对比实例，虚线（红线）左边为第一次测井，虚线右边为第二次测井：图中噪声指示曲线和CHI 值曲线对比可见，第二次测井的噪声信号明显大于第一次测井；由孔隙度对比可见，第二次测井得到的有效孔隙度小于第一次测井有效孔隙度值。

MRIL-P 型核磁仪器地面系统维持电容高压为600 V，以产生CPMG 脉冲需要的高电流。从地面发送的电流在回波串期间不足以使电容完全充电，结束电压Hvmin必须保持在450 V以上，否则仪器就不能补偿这一压降。图1 中两次测井其他条件完全一致，不同之处在于，第一次测井时结束电压Hvmin在450 V 以上，第二次测井时结束电压Hvmin在400 V 之下，从而使原始资料资料受到较大影响。开始电压Hvmax和结束电压Hvmin瞬间变成300 V 左右时，主要是核磁电子线路短节里面的发射器模块有一个短路烧毁造成的。如果开始电压Hvmax和结束电压Hvmin在打开天线发射器时就无法增压，主要是核磁电子线路短节里面的发射器模块或者发射滤波模块烧毁造成的。核磁电子线路短节里面有2 对发射器模块和发射滤波模块。发射器模块和发射滤波模块正常情况只会烧毁1 套，如果遇到2 套发射器模块和发射滤波模块同时烧毁，说明操作工程师在现场没有及时发现仪器的工作异常，导致二次损坏仪器。当开始电压Hvmax和结束电压Hvmin超出容限误差，基本能判断核磁电子线路损坏，需要重点检查发射器和发射滤波模块。

图1 探头电压超出误差容限在测井资料上的显示图例

2 B1 脉冲突变

B1 是CPMG 脉冲的强度，B1 脉冲幅度是从天线发射出来的脉冲磁场幅度指示。一般情况下，B1 曲线应当是相对常数，但地层电阻率、井眼电阻率变化也可以在B1 曲线上体现出来。为了在测井期间能产生最大信号，必须控制B1 使B1MOD 误差在车间刻度峰值的5%以内。如果B1MOD 未达到这一范围，则可能使得质子欠或过翻转，仪器的信噪比和孔隙度测量精度降低。图2 为滨井两次核磁共振测井资料对比实例，其中序号2 代表第二次测井，序号3 代表第三次测井。两次测井条件完全一致，但是两次测井的B1 脉冲都不是很稳定，均存在一定概率的突变，且第三次测井B1 脉冲突变的概率明显高于第二次测井，在B1 脉冲突变的深度点对应的B1MOD、回波噪声、CHI 值、回波串以及T2 谱均存在相应的异常显示。

B1 和B1MOD 在同一深度点两次测量的异常变化幅度相似，说明仪器遇到了导电的井眼垮塌处或者导电的地层处。如验证发现B1 和B1MOD 在不同深度随机突变，则说明核磁探头磁体上部的测量线圈B1 或电子线路短节内部CAL&B1 模块出现元器件性能不稳定问题。由于探头磁体测量线圈B1 被浸泡在硅油中，出现问题的概率较低，应重点检查电子线路短节内部CAL&B1 模块。虽然B1 突变问题是随机产生的，但这个现象不会在下一次测井中消失，所以要及时对CAL&B1 模块状态作出验证。

3 增益变化异常

图2 B1 突变在测井资料上的显示实例

正常测井要求仪器的增益动态范围在150～900，并且在此范围之内，当增益变化异常时同样可能引起资料质量问题，一般情况下非储层处增益表现为低值，储层处增益应表现为高值。图3 为一口井的应用实例，该井在储层处增益变化与正常情况正好相反，从回波噪声指示曲线来看，仪器存在严重的内部噪声。

由于增益涉及的电路元器件比较多，所以引起增益变化异常的因素也很多。主要涉及电子线路发射器模块、电子线路发射滤波模块、电子线路CAL&B1 模块、电子线路HELPER 模块、探头继电器、探头B1 线圈等。如增益为零或者增益长期保持一个很低或者很高的值，则说明以上电路模块和元器件中有烧毁；如测井时异常的突变，主要考虑顺序为探头继电器、电子线路CAL&B1 模块、电子线路HELPER 模块。其中探头继电器由于器件老化，在井下会随机出现的吸合不确定现象，进而导致增益的偶然性突变，这时需要更换继电器验证。电子线路CAL&B1模块和电子线路HELPER 模块中元器件老化也会造成增益偶然性突变，但实际故障率较低。

4 结语

MRIL-P 型核磁共振仪器状态造成的的测井资料质量问题，通常情况下通过车间刻度是无法发现的。通过该仪器不同测井资料质量问题，逆向反推找到了仪器可能的故障点，建设性地提出了判断仪器元器件故障的优先级，并通过现场测井数据和仪器维修的不断验证。通过分析对比研究，提高了MRIL-P 型核磁共振仪器维修保养的认识，预防可能会出现更严重的测井返工问题，提高测井一次成功率。

图3 增益异常突变在测井资料上的显示实例