提高生产测井压力仪器的刻度质量

提高生产测井压力仪器的刻度质量

汇报人：莫旭波

西部钻探测井公司

2008年12月8日第一页，共三十七页。目录一、前言二、小组简介三、P-1选题理由四、P-2现状调查五、P-3确定目标六、P-4原因分析及要因确定七、P-5制定对策八、D-1对策实施九、D-2对策实施十、D-3对策实施十一、C效果检查十二、C实施效果十三、A-1巩固措施十四、A-2遗留问题及下步打算十五、结束语第二页，共三十七页。

测井公司生产测井担负着克拉玛依油田的生产测井任务，随着抽油井的增加，环空测井任务越多。生产测井主要是测量油井产液剖面，为油田找水堵水、挖潜增效可靠的测井资料。因而必须保证测井仪器的性能和测井精度。提高仪器刻度的质量是保证仪器测井精度的重要环节之一。测井新技术实验研究中心三相流组员工，负责环空测井井下仪器流量含水率仪器的标定和压力仪器刻度工作，随着仪器技术的改进，各种规格（外径尺寸）的仪器增加，生产厂家也增多。针对这一现状，2008年4月，测井新技术实验研究中心三相流QC小组确定以“提高生产测井压力仪器的刻度质量”为课题，采取一系列措施和技术手段，提高压力仪器刻度质量，保障仪器测井的精度，为油田挖潜增效采取措施而提供可靠的测井资料。这对开拓测井市场和提高油田的经济效益都具有重要意义。

一、前言第三页，共三十七页。第四页，共三十七页。第五页，共三十七页。

二、小组简介

小组成立于2008年4月，小组活动由中心副主任全面负责，成员是三相流组员工，三相流组工作主要负责给测试分公司环空井下仪器的压力仪器刻度和流量含水率仪器的标定工作，2007年需要刻度的压力仪器34支。小组成立当月，进行QC知识学习活动2次，对影响压力仪器刻度质量的因素进行5次调查。小组成员见下表：小组成员简介序号姓名文化程度职称组内职务组内分工1莫旭波本科工程师组长全面负责2彭威水本科工程师组员技术顾问、现场实施3吕兆林大专工程师组员质量监督、现场实施4徐砺本科工程师组员资料收集、现场实施5孙萍中专助工组员现场实施第六页，共三十七页。三、P-1选题理由

压力仪器刻度装置是用来给生产测井六参数组合仪和脉冲信号仪器的压力仪器刻度的，目的是给压力仪器测井提供刻度参数——压力拟和系数。如果刻度参数不准，误差大，直接影响仪器的测井曲线质量和解释结果。设备的投入使用过程中，设备质量、仪器性能和人员技术等诸多因素都影响到仪器刻度参数的结果。2007年总共需要刻度的压力仪器34支，有9支存在质量问题或不能刻度，能用于测井的只占：（34-9）/34=73.5%，这引起本单位领导的高度重视。中心领导针对存在问题原因强调：加大投入技术力量和物力，同时与测试分公司车载测井系统配合，成立QC小组进行技术攻关，全面有效地提高压力仪器的刻度质量。因此，QC小组以解决确定压力仪器刻度成功率问题作为我们小组的主攻课题。第七页，共三十七页。四、P-2现状调查小组成员对2007年进行的51次仪器刻度过程中，影响仪器刻度质量的诸多因素进行现场调查，现状情况见下表：序号原因频数(次)累计频数所占比例（％）累积百分比（％）1刻度装置存在问题8833.333.32仪器信号传输方式问题6142558.33压力仪器规格多31712.570.84加压装置密封差42116.787.65加温装置升温慢2238.395.96其他1244.21007合计24100第八页，共三十七页。五、P-3确定目标

2007年共刻度压力仪器51次，现状调查的结果可知，我们刻度仪器过程中出问题和错误比例：24/51=47%，压力仪器刻度成功率低。这引起本单位领导的高度重视。中心领导针对存在问题原因强调：加大投入技术力量和物力，同时与测试分公司车载测井系统配合，成立QC小组进行技术攻关，全面有效地提高压力仪器的刻度质量。QC小组确定2008年压力仪器刻度成功率目标值为97%。第九页，共三十七页。六、P-4原因分析及要因确定

1、因果分析“压力仪器刻度成功率低”是我们主攻的主要矛盾。而影响主要矛盾的因素来自多方面，见下图：

第十页，共三十七页。2、找主要原因针对末端因素，QC小组成员确认如下：末端因素调查确认验证人频数（支）▲要因刻度装置的软件设计有缺陷对压力探头精度高的仪器，刻度装置输出的刻度参数表中压力拟和系数精度不够。莫旭波彭威水

4▲仪器的信号传输方式多井下仪器中，有曼彻斯特编码、脉冲方式，脉冲宽度和幅度也不同。仪器刻度装置对有的波形宽度和幅度信号检测不到或数据丢失。莫旭波2▲仪器的加压口渗漏生产厂家：江汉、杭州715所、上海新仪等。外径规格有：Ф23、Ф25、Ф26、Ф30、Ф32和Ф38mm。导致加工的加压连接口尺寸规格多，有的密封不好。加压口渗漏，加压点的稳压时间短。吕兆林彭威水2▲人员的技术能力有限知识面窄，技术能力有限，在仪器刻度过程中，如果有问题，但发现不了问题所在。吕兆林彭威水人员的责任心不强给仪器加压时，压力稳压时间短或读取压力点所对应的频率值有偏差。徐砺孙萍1噪音大在有限空间里，给仪器加温的油浴发出的噪音很大，使人烦躁，注意力不集中。吕兆林孙萍第十一页，共三十七页。3、要因确认给压力仪器刻度的最终产品——压力拟和系数，压力拟和系数是否能用于测井，是影响压力仪器刻度成功与否的关键，经QC小组讨论分析，认为主要因素有：刻度装置的软件设计有缺陷、仪器的加压口渗漏、仪器的信号传输方式多。第十二页，共三十七页。七、P-5制定对策要因对策目标措施负责人检查人完成时间刻度装置的软件设计有缺陷找出刻度装置的软件设计的缺陷，自编程序重新计算压力拟和系数。对4支上海新仪生产的编码传输方式压力仪器，实行高精度的仪器刻度。根据应变式压力仪器探头的刻度公式：P=G+HF+IF2+JF3+KF4编写软件，利用自编程序重新计算压力拟和系数。把压力拟合系数输入到测井系统中，连接仪器，给压力探头加压验证，莫旭波吕兆林2008．4-5月仪器的加压口渗漏。渗漏是造成稳压时间短的原因，采取重新加工连接头等措施。杜绝连接口渗漏现象。1.统计不同仪器厂家和不同规格尺寸的仪器加压连接口，加工一批连接短节头。杜绝连接口渗漏，提高加压点的稳压时间。2.加强责任心，认真准确记录刻度压力点所对应的频率值。彭威水徐砺孙萍2008.5月仪器的信号传输方式多用野外测井系统，读出不同温度不同压力所对应的频率值。完成对2支杭州715所的仪器的刻度。1.与野外测井系统配合，通过电缆连接井下仪器，把仪器置于加温加压装置中，测井系统给仪器供电，测井系统读出不同温度不同压力所对应的频率值，用解决问题1的同样方法，计算压力拟和系数，用于测井。2.对仪器厂家统一规定：仪器的信号幅度和宽度统一到DDL-Ⅲ的标准。莫旭波彭威水2008.6月第十三页，共三十七页。八、D-1对策实施

有了确定的对策，小组成员心中有数，大家群策群力，根据对策完成时间的先后，逐条实现对策目标。一、刻度装置的软件设计有缺陷(要因一)刻度装置包括给仪器加压、加温、供电、信号采集和处理等设备，如下图所示：第十四页，共三十七页。八、D-1对策实施第十五页，共三十七页。八、D-1对策实施第十六页，共三十七页。八、D-1对策实施第十七页，共三十七页。八、D-1对策实施对策：找出刻度装置的软件设计的缺陷，自编程序重新计算压力拟和系数。实施：

1、找出刻度装置中厂家设计的软件设计的缺陷因为压力值计算矩阵时，拟和系数矩阵是一个条件数很大的矩阵。刻度装置中厂家设计的软件的计算不稳定且容易出现较大偏差，由此容易导致整个计算结果不正确；同时，输出的拟和系数精度不够。第十八页，共三十七页。八、

D-1对策实施2、自编程序计算压力拟和系数根据流体压力与仪器输出频率的关系公式：

P：流体压力，单位：Mpa(兆帕)F:仪器输出频率，单位：cps(脉冲/秒)T:流体温度，单位℃在仪器刻度中，一般用6个不同的温度点，每个温度点对应9个不同压力点，这样记录在温度和压力的交绘点所对应的仪器输出频率。已知了温度（T）、压力（P）和频率（F），用自编程序计算出20个压力拟合系数：第十九页，共三十七页。

八、D-1对策实施算法描述：T为温度变量，m一般取3，F为测量信号（频率），n一般取4则压力的拟和公式为：（1）A为系数矩阵在m=3,n=4的情况下，矩阵共有20个系数。实验的目的就是通过已知温度和压力下的仪器响应（测量数据），求取阵中的各个系数。第二十页，共三十七页。八、D-1对策实施第一步：公式（1）可以写成如下形式：（2）其中：假设，实际测了个温度、

个压力，共

个测量数据。。则由公式（2）可以拟合出个温度下的系数，在此不具体写出由个压力及测量值拟合的过程。将这些系数写成一个矩阵就得到：

其中为第个温度下得到的系数。第二十一页，共三十七页。

八、D-1对策实施第二步：把个温度下的变量写成矩阵形式：

其中为第个温度下的变量。则由公式（2）可得：

变换之后可得：（3）

在上述计算过程中可以发现：在第一步，由个压力值计算矩阵时，拟合系数矩阵是一个条件数很大的矩阵，的计算不稳定且容易出现较大偏差，由此容易导致整个计算结果不正确。为了改进这个问题，本文使用SVD方法（奇异值分解法）计算矩阵的广义逆。处理结果证明，该方法能够有效地改进上述问题。

第二十二页，共三十七页。八、D-1对策实施我们对23DB0708仪器刻度，把6个不同的温度点，每个温度点对应9个不同压力点交绘点所对应的仪器输出频率（见下表）：第二十三页，共三十七页。

八、D-1对策实施

把频率值输入到自编的程序中，自动打印出压力仪器的20个压力拟和系数如下：第二十四页，共三十七页。

八、D-1对策实施3、检验算法结果利用自编程序计算压力拟和系数。把压力拟和系数输入到车载测井系统中，连接仪器，给压力探头加压验证，如：在常温下分别加压：5、10、15、20、25、30、35、40、45、50MPa,测井系统对应值都在±0.01MPa范围内，符合要求。我们用半个月时间，把去年4支没有刻度的压力仪器，用同样的刻度方法，打印出4支压力仪器对应的压力拟和系数，经过测井验证，效果很好。第二十五页，共三十七页。九、D-2对策实施二、仪器的加压口渗漏(要因二)1.统计不同仪器厂家和不同规格尺寸的仪器加压连接口，加工一批连接短节头（见下图），杜绝连接口渗漏，提高加压点的稳压时间。2.加强责任心，认真准确记录刻度压力点所对应的仪器频率值。

第二十六页，共三十七页。十、D-3对策实施三、井下仪器信号传输方多(要因三)1.信号传输方式有问题的井下仪器主要是杭州715所生产的，必须与对应厂家生产的测井系统（见下图）配合，才能正常工作。我们通过电缆连接井下仪器，测井系统给仪器供电，把仪器置于加温加压装置中，通过刻度装置加压机给仪器探头加压，测井系统读出不同温度不同压力所对应的频率值，用解决“主要因素一”的同样方法，计算压力拟和系数，用于测井。2.对仪器厂家统一要求，仪器的信号幅度和宽度统一到DDL-Ⅲ的标准：脉宽10μS，脉冲幅度±12V。总之，在解决问题的工作过程中，加强工作责任心，准确记录加压点对应的频率值，减少人为误差，这也是非常重要的。通过QC小组活动，我们深信，生产测井压力仪器的刻度质量将提高到一个新台阶。第二十七页，共三十七页。十、D-3对策实施第二十八页，共三十七页。十一、C效果检查前面一系列措施按计划执行完成。我们对用户——测试分公司测井小队进行满意度调查，对去年刻度有问题的9支压力仪器，今年刻度后进行野外测井效果跟踪调查验证。1、去年刻度存在问题原因(要因一)：“刻度装置的软件设计有缺陷”。今年刻度后的4支仪器在测井小队测井情况，见下表：测井小队成功测井次数使用仪器测4队51上海新仪制造的高精度压力探头的仪器（Ф25）。测5队46上海新仪制造的高精度压力探头的仪器（Ф25）。测7队43上海新仪制造的高精度压力探头的仪器（Ф25）。第二十九页，共三十七页。

2、去年刻度存在问题原因(要因二)：“仪器的加压口渗漏”。今年刻度后的那2支仪器，测井8队使用，测井40多井次，测井效果很好。3、去年刻度存在问题原因(要因三)：“井下仪器信号传输方多”。今年刻度后的2支仪器在野外测井小队测10队使用，测井41井次，测井效果也很好。第三十页，共三十七页。十二、C实施效果去年测试分公司需要我们刻度的仪器共34支，共有6个测井小队（分别是测5、7、8、9、10和11小队）使用。但由于刻度有问题的仪器有9支之多.今年测试分公司没有增加仪器，需要我们刻度的仪器还是34支，经过QC小组技术公关活动，上半年先后把34支仪器全部刻度成功.第三十一页，共三十七页。

十三、A-1巩固措施2008年，测井公司加入西部钻探公司后，公司对作业文件进一步加强规范与实施，严把质量关。从组织上、制度上、人力物力上确保仪器维修、刻度、测井资料采集和资料解释的质量。测井新技术实验研究中心在生产测井环空测井仪器的刻度这环节上，责无旁贷，中心把原来的仪器刻度规程补充新的内容，刻度过程中，加压接头不能渗漏，每个加压点必须稳压3分钟以上。我们正在着手对压力刻度装置升级，对工作人员进行技术培训，确保今后仪器的刻度质量。第三十二页，共三十七页。十四、A-2遗留问题及下步打算在处理“井下仪器信号传输方式存在问题”上，是借助野外测井系统来记录仪器的频率值的，由于操作工程师采样每个加压点对应的频率值时，操作工程师看不到加压机的压力显示表，只听加压人员的指令才采样，采样时刻有误差，导致压力拟和系数有误差，验证结果，测量值比加压值略偏高。虽然不超出