测井知识培训2009

测井知识培训

油田技术事业部新疆基地

2009年4月1放射性作业三应急预案六测井基础知识一培训提纲火工品作业四测井作业准备及安全二安全管理规定五其它七2地球物理测井也叫油矿地球物理或矿场物理测井，简称测井。在石油天然气勘探开发的钻井中途所进行的测井作业依据所获资料的目的不同而分为工程测井、中途对比测井和中途完井，在钻至设计井深后都必须进行的测井作业，称为完井测井。以此获取多种石油地质及工程技术资料，作为完井和开发油田的依据。在油气井未下套管之前所进行的裸眼测井作业，习惯上称为裸眼测井。而在油气井下套管后所进行的一系列测井作业，习惯上称为生产测井或开发测井。在油气田的勘探与开发过程中，测井是确定和评价油气层的重要方法之一，同时也是解决一系列地质和工作问题的重要手段，被誉为油气勘探与开发生产的“眼睛”。它在勘探与开发生产中的作用和地位正在日益提高，成为现代勘探与开发技术的一个重要组成部分。石油测井技术的发展起源于1921年，当时巴黎矿业学院的康拉德.斯仑贝谢在法国诺曼底半岛上的瓦尔里切庄园进行了首次人工电场测量，并且获得了实验的成功。直到1927年乔治.多尔等人在法国阿尔萨斯州成功地测出了第一条电阻率曲线，从而诞生了在井眼内进行“电测井”的地球测井技术。概述一31.测井工作原理 测井就是对井下地层及井的技术状况进行测量，其工作原理就是利用不同的下井仪器沿井身连续测量地质剖面上各种岩石的地球物理参数，如电阻率、声波传播速度、原子核特性等，以电信号的形式通过电缆传送到地面仪器并按照相应的深度进行记录。

测井基本原理二Return42.测井所用的设备⑴地面仪器：以计算机为核心，凭借着所加载的各种程序的控制，完成各种不同测井作业。如对测量信号的处理、记录、显示、质量控制以及对现场测井资料的井场快速处理和解释。⑵下井仪器：用来测量地层的各种物理参数。⑶电缆：测井过程中起传输及信息通道作用。⑷动力系统：为输送下井仪器提供动力，目前测井动力系统通常为液压绞车。⑸深度系统：由深度传送和深度信号处理等部分组成，以提供井下测量信号的准确深度。⑹供电系统：为地面系统和井下仪器提供电源，目前常用的测井供电系统有车载发电机及专用供电110伏发电机。⑺工程车：安放仪器、工具、备件等。⑻辅助设备：包括井口设备及仪器托盘、仪器架、源罐、防暴箱、各种刻度器和专用工具等。测井基本原理二Return5地下不同岩层的地质物理特性（如孔隙度、渗透率、含水饱和度等）各不相同，另外还具有不同的电化学性质及导电性、导热性、原子核物理特性、声学物理特性等，通过测量地层的这些物理特性，可间接地确定地层的地质特性。1.测井方法的分类地层不同的物理特性需依据不同方法和测量原理进行测量。按照测量原理的不同，石油测井常见的测井方法可分为以下几类：⑴电法测井：以岩石的导电性质为基础的测井方法。如：普通视电阻率测井、感应测井、侧向测井、微电阻率扫描测井等。⑵声波测井：以岩石的声学性质为基础的测井方法。如：声速测井、声幅测井、声成像测井等。⑶核测井：以岩石的原子物理及核物理性质为基础的测井方法，如：自然伽玛测井、中子测井、密度测井、核磁测井等。测井方法分类及测井的任务三Return61.测井方法的分类⑷电化学测井：以岩石的电化学性质为基础的测井方法。如：自然电位测井、激发极化电位测井等。⑸其它测井方法：如地层倾角测井、井温测井、井径测井、介电测井、气测井、井壁取芯及检查井内技术状况的测井。2.测井的基本任务地球物理测井的研究对象是井下的各种地质体及井内的技术状况，它贯穿于石油勘探和开发的全过程。它不仅是现代石油地质和钻采工程中最常用的技术手段，而且已成为油气田勘探开发过程中必不可少的工作环节。目前石油测井所担负的任务可以概括为以下几个方面：⑴建立井眼剖面，详细划分岩性和各类储集层，准确地确定岩层的深度和厚度。测井方法分类及测井的任务三Return72.测井的基本任务⑵评价油气层的生产能力，包括确定油气层的有效厚度、定量或半定量计算储层的性能：孔隙度、渗透率、含油气饱和度、可动油气饱和度、地层压力、地层流体密度及相对渗透率等。⑶进行地层对比，研究构造产状和地层沉积等问题。⑷在油田的开发过程中，提供地下各储层的动态资料，如残余油饱和度、出水层位等。⑸研究油气井的状况，如井眼轨迹、固井质量、地层压裂效果、油管、套管状况等。随着科学技术的进步和测井高新技术的发展，石油测井将为解决更加复杂的地质和工程难题，为我国石油与天然气产量的大幅度增长做出重大贡献。测井方法分类及测井的任务三Return8井下的地质条件决定了地层的物理参数，但钻井和测井的施工条件均会影响测井资料的可靠性。测井曲线不仅反映了地层的物理参数，而且还是各种因素综合影响的结果。影响测井质量的因素主要包括以下三个方面：1.测井仪器方面的影响测井仪器具有计量器具的属性，最重要的测井质量应该是测井资料数据的质量。因此，要求测井仪器的测量误差一定要在允许的范围内，否则，测量出来的测井资料就是废品。测井所使用的地面仪器和下井仪器都有具体的技术要求和技术指标，都要做到“三性一化”，即稳定性、直线性、一致性和标准化。稳定性是指测井仪器在其允许的技术指标范围及允许的连续工作期间，测量误差不超过规定范围。直线性是指在规定的条件范围内输入信号与输出信号成线性关系，误差不超过规定范围。影响测井质量的因素四Return91.测井仪器方面的影响一致性是指用不同的同类仪器进行测量时，只要测量条件相同，测量的结果应该一致，测量误差在规定范围内。标准化是指对测井仪器的标准刻度，测井仪器只有经标准量具进行标定后才能应用，不经标准刻度测出的数据是没有应用价值的。2.钻井施工造成的影响在钻井过程中，钻井泥浆滤液侵入孔隙性和渗透性地层时，泥浆滤液对地层内可动流体进行驱替，形成一个称为侵入带的环带，同时在井壁上形成一层泥浆过滤后的沉淀物即泥饼。泥浆侵入地层后将使地层的物性参数发生变化，这对电阻率测井结果会产生很大的影响。另外，钻井周期的长短、井眼直径的扩大和不规则、钻井液中化学处理剂的成分及泥浆电阻率的高低均会对测井结果有所影响。影响测井质量的因素四Return102.钻井施工造成的影响为保证测井施工安全顺利地进行，一般对钻井液有如下要求：（1）测井前，钻井液应充分循环并调整好钻井液性能，同时尽量保证测井全井段钻井液矿化度基本一致。（2）要求钻井液粘度不宜过大，通常要求钻井液粘度小于90Pa.s(帕斯卡.秒,动力粘度）。因为粘度太大，将使井壁粘附较多的钻屑，导致井壁过脏，造成仪器下放遇阻，上提时电缆、仪器粘卡。（3）泥饼厚度一般应小于1.5mm。（4）钻井液失水量一般应小于5mL。（5）钻井液含砂量应小于2％。（6）钻井液电阻率1～5Ω.m较为适宜。影响测井质量的因素四Return113.地层厚度的影响井下不同地层的厚度是各不相同的，有的地层厚度可达几十米甚至上百米，而有的地层则只有几十厘米甚至几厘米。有的地层均质，而有的地层则是非均质的。受测井仪器的纵向分辨率的限制，厚而均质的地层容易求地层的物理参数，而要求准非均质薄层的各种物理参数就非常困难了。虽然影响测井结果的因素很多，但这些影响应该是有规律可循的，通过分析和研究，采取相应的解决措施，既可减少或消除这些影响。影响测井质量的因素四Return121.裸眼测井通常将在钻井过程中和钻至设计井深后所进行的一系列测井项目叫裸眼测井，裸眼测井项目繁多。在允许的条件下，利用PCM即脉冲编码调制器，可以将多个测井仪器串组合起来，形成“大满贯”或“小满贯”下井，从而减少下井次数，提高测井时效。下面介绍常见的几个测井系列及测井内容：（1）声感测井系列：由自然伽玛、补偿声波、双感应八测向或双感应球形聚焦测井仪组合而成。提供地层自然伽玛强度、声波纵波时差、深中浅三电阻率、自然电位测井资料。（2）侧向测井系列：由自然伽玛、双侧向、微侧向（或微球）组合而成。提供地层自然伽玛强度、深中浅三电阻率及自然电位测井资料。（3）核测井系列：由自然伽玛、补偿中子、密度测井仪器组合而成，提供地层自然伽玛强度，补偿中子孔隙度、地层密度（包括岩性密度）测井资料。测井系列的服务内容五Return13（4）地层倾角测井：由地层倾角测井仪器测量井斜角度、井斜方位、地层倾角和地层倾角方向以及井径和井眼容积等资料。（5）地层测试测井：由自然伽玛和电缆式地层测压取样器组成。由自然伽玛提供准确的仪器定位深度，由电缆式地层测压取样器测量地层的实际压力，并可对地层中所含流体进行取样。（6）井壁取芯：利用井壁取芯器按照测井结果准确地确定层位取出岩芯，用于分析地层岩性及含油性，验证解释结果，弥补钻井取芯的不足。另外，还有自然伽玛能谱、介电、微差井温测井等，都能向用户提供有用的井下或地层信息资料，为油气田勘探与开发服务。近年来，随着成像和核磁测井技术的发展，其应用也越来越广泛，该部分内容将在后面相关单元中讲述。测井系列的服务内容五Return142.生产测井生产测井是指油气井完井后及其整个生产过程中所进行的一系列测井工作。其主要目的是了解和分析油气藏的动态特征，提高油气产量和采收率以及了解井下的状况。它主要是套管井的测井作业，根据测井目的和测量对象的不同，生产测井可以划分为以下三大系列：⑴生产动态测井系列：为了评价生产效率，需要了解生产井的产出剖面以及注入井的注入剖面。测井方法主要包括流量测井、流体密度测井、持水率测井、温度测井、压力测井以及自然伽玛、接箍磁定位、微井径等辅助测井项目。⑵产层剖面测井系列：为了评价投产后的储集层，了解产层的含油性、渗透性以及油水界面的变化情况，需要测量剩余油饱和度、渗透率等地层参数。主要测井方法包括：中子寿命、次生伽玛能谱、井温、流体密度、持水率测井以及自然伽玛、接箍磁定位等辅助测井方法。测井系列的服务内容五Return152.生产测井⑶工程测井系列：测量的主要对象是井身结构、套管的技术状况，水泥胶结质量等，以确定井下水动力的完整性，评价酸化、压裂、封堵等地层作业效果。主要测井仪器包括：管柱分析仪、井径仪、磁测井仪、井温仪、噪声仪、伽玛仪、流量计、水泥胶结测井仪、超声成像测井仪以及自然伽玛、中子伽玛仪器等辅助测井方法。另外，工程测井还包括：射孔、下桥塞、测卡点、爆炸松扣、切割、打捞等工程作业。测井系列的服务内容五Return16放射性作业三应急预案六测井基础知识一培训提纲火工品作业四测井作业准备及安全二安全管理规定五其它七17在接到测井任务后，在基地组织设备运送到拖轮上，包括托撬（6吨左右），电缆滚筒（7吨左右），仪器托盘，发电机，发动机，工房（6吨左右），放射性源罐（5吨左右）等等。到达平台后，要组织往平台上吊装。（一）关键点（1）测井托撬吊装摆放。（2）熟练掌握绳索知识。（二）准备工作（1）准备好符合要求的钢丝绳。（2）了解钻井船（平台）上吊车的吊升能力和拖撬的摆放位置。（3）要将滚筒从拖撬拆下，分别将两部分吊装。测井绞车的吊装与摆放一Return18（三）操作程序

1、测井拖撬在钻井船（平台）上的安装（1）由船长移动拖轮到钻井船边合适位置，保证吊车吊升设备时到位。（2）用钻井船上的吊车将拖船上的拖撬平稳吊起。在拖撬吊装就位时必须有专人指挥。使其慢慢下放到安装拖撬的专用地点。（3）正确摆放拖撬，使其对准井口。拖撬放在专用位置时，有专人在绞车内看滚筒中间是否对准钻台上固定地滑轮的位置。必要时有一人到钻台上进行目测。如果对的不准，可吊起拖撬重新对正。（4）拖撬对正后，利用钻井船上的吊车平稳地吊起电缆滚筒。并将其慢慢地安放在拖撬上，用螺丝将滚筒与拖撬之间固定好。（5） 固定完滚筒后，连接绞车用的液压管线及气管线后安装链条，并调整好松紧度，同时给链条上油。（6） 将发电机与发动机吊到拖撬附近合适的位置。测井绞车的吊装与摆放一Return19（三）操作程序

1：测井拖撬在钻井船（平台）上的安装（1）由船长移动拖轮到钻井船边合适位置，保证吊车吊升设备时到位。（2）用钻井船上的吊车将拖船上的拖撬平稳吊起。在拖撬吊装就位时必须有专人指挥。使其慢慢下放到安装拖撬的专用地点。（3）正确摆放拖撬，使其对准井口。拖撬放在专用位置时，有专人在绞车内看滚筒中间是否对准钻台上固定地滑轮的位置。必要时有一人到钻台上进行目测。如果对的不准，可吊起拖撬重新对正。（4）拖撬对正后，利用钻井船上的吊车平稳地吊起电缆滚筒。并将其慢慢地安放在拖撬上，用螺丝将滚筒与拖撬之间固定好。（5）固定完滚筒后，连接绞车用的液压管线及气管线后安装链条，并调整好松紧度，同时给链条上油。测井绞车的吊装与摆放一20测井绞车的吊装与摆放（三）操作程序

1：测井拖撬在钻井船（平台）上的安装

（6）将发电机与发动机吊到拖撬附近合适的位置。（7）连接发电机与拖撬间电源线。（8）请电焊工将拖撬底座与甲板用角铁焊牢。要求能承受15t以上的拉力又便于拆除（拆除时用气焊割开）。

测井绞车的吊装与摆放一21测井绞车的吊装与摆放（三）操作程序

2、在复杂井场条件下的绞车摆放（1）井场较小。由于地理条件限制，井场小到确实无法使绞车摆在钻台前面正对坡道的位置，此时可选一偏离坡道的位置。但必须保证绞车与井口间无遮挡物，且视线清楚。然后在此位置按照正常井场条件摆放绞车。如果钻台上存在妨碍测井的栏杆等物，要求钻井队去掉这些障碍物。如果从绞车停的位置看，钻具挡住了井口，且其他任何地方都无法摆放。则要求井队把钻具移到另一侧。以保证绞车与井口间视线清楚。测井绞车的吊装与摆放一22（三）操作程序

2、在复杂井场条件下的绞车摆放（2）如果摆放拖撬的地方离井口太近或无法对准井口,应安装导轨,将拖撬安放在道轨上,用液压装置随时可以调整拖撬的方向。在使用导轨时，要将中心支撑轴和道轨用角铁牢固的焊在甲板上（焊时还要考虑到以后便于拆卸）。（四）技术要求与注意事项（一）技术要求（1）吊装拖撬用的钢丝绳必须符合要求，且保养完好不锈蚀。（2）根据要求，电缆滚筒和拖撬要分别吊装。以确保安全。（3）设备吊装过程中，吊车司机与指挥者要密切配合且按照正确的指挥手势操作。（4）测井施工完毕，如需将拖撬继续留在平台上，应把绞车防雨罩罩上并用绳子固定好。以防绞车系统及其它配件由于海上潮湿而生锈。测井绞车的吊装与摆放一Return23（四）技术要求与注意事项（一）技术要求（5）拖撬设备安装完后，在拖撬操作室要安装好吸湿器，并定期进行室内吸湿。以保证地面设备能正常工作。（6）复杂井场条件下绞车的摆放，要保证绞车滚筒中心位置对准井口地滑轮中心位置，且绞车摆放位置要尽可能远些（如确实无法做到，应安装导向滑轮）。（二）注意事项（1）吊装前一定要对钢丝绳及钢丝绳与拖撬连接处进行认真检查。确认符合要求后，方可吊装。钢丝绳及吊环要定期探伤。（2）对吊车吊装能力的确认。根据拖撬设备的重量确定吊车的吊装能力。（3）吊装过程中要轻起慢放。切不可大幅摆动而使整个拖撬受到碰撞或落入海中。测井绞车的吊装与摆放一Return24（四）技术要求与注意事项（二）注意事项（4）杜绝拖撬与绞车滚筒组合在一起吊装。（5）吊装滚筒时，注意不要挤伤滚筒接滑环一端的电缆。（6）严禁设备与人同置于同一个吊篮中。（7）作业人员在乘吊篮上钻井平台时，一定要站在吊篮的外侧，背向外、面向里。双手交叉在胸前，并用双手分别抓紧吊绳，严禁站在吊篮内侧。（8）复杂井场条件下，特别是沙漠里的井场，测井绞车摆好后，要用绷绳绷紧测井绞车，防止因遇卡而引起拖撬（测井车）向后滑动。（9）地理环境原因造成测井绞车离井口较近，测井施工过程中要注意盘好电缆，防止由于电缆堆积而造成事故。测井绞车的吊装与摆放一Return25一、准备工作

(1)按“调整、紧固、清洁、润滑、防腐”十字作业方针，完成测井井口装置的检查保养。（2）完成对井口用线通断和绝缘的检查。（3）完成对井口设备各连接销及井口链条的检查。二、操作程序在测井施工中，提高作业时效，尽量减少占用井口的时间，是测井服务质量的重要标志。因此，测井前，井口设备应检查保养完好，而井口安装时应做到安全、快速并符合规定要求。井口设备的安装、拆卸二Return26二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸井口设备的安装、拆卸二图2－1－1井口滑轮受力示意图1．拖撬；2.地滑轮；3.天滑轮；4.电缆；5.井筒;T-电缆所受的张力Return27二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸１． 井口装置的安装（1）清除井场有碍施工的障碍物。（2）固定好测井拖橇,摆放好测井车并打好掩木。（3）将井口滑轮、链条、连接销、“T”型棒、安全棒、指重计、井口喇叭、组装台、六方卡具、刮泥器、工具及井口连接线搬至钻台滑道下安全位置。（4）发动绞车引擎，放下马笼头电极及适当长度的电缆。同时将电缆绕成“∞”字形置于井场安全位置。（5）待井队起完钻具并冲洗好钻台后，指挥钻井有关人员用卷扬机将测井井口装置各部件吊上钻台，同时要求井队锁死钻盘。（6）盖好井口，然后将“T”型棒插在游动滑车的吊卡中锁好锁销并加安全棒，然后进行安全检查。井口设备的安装、拆卸三Return28二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸１． 井口装置的安装（7）若指重计安装在天滑轮上时，在“T”型棒下端连接指重计，然后推动天滑轮，在司钻的配合下，用连接销将其连接在指重计下面，接好张力线，并把张力线用塑料胶带固定在天滑轮支架上，若指重计安装在地滑轮上，可将天滑轮直接与“T”型棒连接即可。（8）请司钻用卷扬机吊着地滑轮支架顶端的绳套（或“U”型环），将地滑轮吊至适当的高度。（9）用连接销将地滑轮与链条连接起来（若指重计装在地滑轮上时，则先将指重计与地滑轮连接，再将链条与指重计连接）。（10）将链条一端穿过钻台大梁后与另一端系成三个扣并用链条卡子（或铅丝）将两端连接，这样就完成了地滑轮的固定。另外，固定地滑轮的位置也可以选择在钻台上不影响钻井施工又能承受强大拉力的地方焊一个地环，此环应能承受电缆拉断力的1.5倍以上，一般13吨以上，然后，将地滑轮链条穿过地环系在一起。井口设备的安装、拆卸二Return29二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸１． 井口装置的安装（11）将马笼头（或电缆头）从地滑轮下部支架与轮之间穿过，再从天滑轮上部与支架之间穿出，然后扳下天滑轮的挡线架，通知并指挥司钻提升游动滑车，在上提游动滑车的过程中，钻台上的人员应拉住马笼头（或电缆头），钻台下的人员应拉起电缆以防止电缆打结和跳槽，当将天滑轮提至二层平台附近时，让司钻停止上提并刹好刹车（刹车刹好后要固定）。在以后的测井过程中，天地滑轮的位置应保持不动，以免造成深度误差。（12）将马笼头（或电缆头）放下坡道，连接下井仪器。（13）将井下仪器下井后，连接好气管线，装好刮泥器。（14）连接固定好其它连线。（15）检查天地滑轮及电缆运行是否正常，发现问题及时解决。井口设备的安装、拆卸二Return30二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸2．井口装置的拆除（1）最后一个测井系列测完并将仪器拆除后，将马笼头（或电缆头）上提至钻台。（2）指挥司钻下放游动滑车，同时指挥绞车上提电缆，此时地面人员应拉住电缆防止其打结打扭。（3）天滑轮放下后，把天滑轮两个挡线架扳到上方，将马笼头（或电缆头）从天滑轮穿出，再将其从地滑轮穿出，然后将其放下坡道，由地面人员指挥将其收上绞车。（4）天、地滑轮、“T”型棒、指重计、刮泥器、链条等按安装时的次序，先装后拆，然后用卷扬机将其放下钻台收回并清洗保存，各种井口用线应拿下钻台并绕到绞车的绕线盘上。井口设备的安装、拆卸二Return31二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸3． 裸眼井井口装置的安装与拆卸的注意事项（1）上钻台前，必须穿好工服、工鞋、戴好安全帽、护目镜等防护用品。（2）安装井口装置前，应请司钻锁死钻盘。（3）严禁动用井队设备。（4）在井口作业时，必须盖好井口，以免井下落物。（5）滑轮运转时，严禁对其调整或触摸。（6）井口安装时，各连接销锁好、锁牢并进行复查。（7）地滑轮固定链条严禁固定“鼠洞”上。井口设备的安装、拆卸二Return32二、操作程序（一）裸眼井井口装置的安装与拆卸3． 裸眼井井口装置的安装与拆卸的注意事项（8）夜间施工，应要求井队保障足够的井口照明。（9）指重计线要固定牢靠，松紧合适，以免磨损。（10）指挥司钻下放游动滑车时，井口操作人员应注意保护电缆，互相配合协调，防止电缆跳槽。（11）拆卸井口用线时，插头插座要防止进水和泥浆。（12）用安全棒穿入吊卡或吊卡应用钢丝绳绑好，以防吊卡开天滑轮坠落。（13）天滑轮，地滑轮，“T”型棒，连接销要定期探伤。井口设备的安装、拆卸二Return33二、操作程序（二）狭小井场条件下井口装置的安装与拆卸（1）观察井场状况，若井场条件限制无法使测井绞车在井场正面摆放，可避开钻具，将绞车摆放在能使电缆通过的井架侧面，并尽量使绞车距井口大于20m（用拖橇时可根据具体情况安装拖撬导轨，在测井时移动拖撬对准地滑轮）。（2）请钻台工作人员清理钻台，并移开防碍电缆运行的钻台护栏等障碍物。（3）按照与常规相同的操作程序安装井口装置，在固定地滑轮时应尽量将链条留长一些，以使地滑轮有较大的转动角度。（4）绞车就位时应指挥司机移动绞车，使电缆滚筒对准地滑轮，保证滚筒轴线与地滑轮底部沟槽相垂直。（5）绞车打好掩木（测井车），仪器即可下井进行测井作业。（6）取全测井资料后，按与常规井场相同的方法拆卸井口装置。井口设备的安装、拆卸二Return34二、操作程序（三）非常规井测井施工井口装置的安装非常规井测井施工主要是指在简易井架且缺少必要吊升设备或无井架情况下进行的测井施工，其井口装置安装程序如下：（1）按正常工作程序摆放绞车，若施工井无钻井架，应在不妨碍电缆运行的井口附近把吊车摆放到位。（2）按正常工作程序进行准备工作。（3）将地滑轮的链条固定在井架大梁或井口法兰盘的合适位置上。（4）将马笼头或鱼雷头从地滑轮下部支架与轮体之间穿过，再从天滑轮上部支架与轮体之间穿出。然后，扳下天滑轮的挡线架。（5）安装好指重计并固定好地滑轮。（6）指挥通井机或吊车吊起天滑轮，同时可将一根较长的绳索一头固定在吊钩或天滑轮挡线架上，以便将地滑轮吊起。井口设备的安装、拆卸二Return35二、操作程序（三）非常规井测井施工井口装置的安装（7）下井仪器连接检查完毕后，扶起地滑轮。同时指挥绞车上提电缆。将下井仪器放入井中，然后用尼龙绳的另一端吊起地滑轮，并将其固定在地滑轮的绳套或“U”型环上，从而完成井口装置的安装。（四）海上采油平台上安装拆卸生产测井井口装置 （1）把拖撬摆放到位，启动绞车，下放适量电缆。（2）检查防喷装置各部分丝扣和“O”型圈是否完好，然后用棉纱将所有需密封部分擦干净并涂上“O”型圈油。井口设备的安装、拆卸二Return36二、操作程序（四）海上采油平台上安装拆卸生产测井井口装置 （3）如果使用吊车配合作业，那么10000psi防喷装置则需要使用简易井架：根据采油树到顶甲板高度及仪器串长度，选择好简易井架与所需防喷管的长度，组装简易井架（10000psi防喷装置用于装天滑轮），之后把电缆穿过天滑轮、电缆密封控制头作电缆头，最后把简易井架与密封控制头及防喷管固定好；5000psi的防喷装置在电缆密封控制头之上装天滑轮装置。简易井架与防喷管连接好后，连接注脂管线、回脂管线、盘根盒的液压管线及固定用的3根绷绳，并把各管线理顺。（4）关好采油树上的清蜡阀门，放压，待压力表归“零”后，拆下压力表，用铜榔头或专用工具拆下采油树帽；有的井口只能拆下压力表才能泄压，所以关闭清蜡阀门后，关闭压力表下的泄压阀，慢慢卸压力表，待压力归零后才能完全卸下压力表，之后通过泄压阀把清蜡阀与泄压阀之间的压力泄空，最后拆下采油树帽。井口设备的安装、拆卸二Return37二、操作程序（四）海上采油平台上安装拆卸生产测井井口装置 连接井口防喷装置，井口防喷装置的连接顺序如下：转接头－防喷器（BOP）－防掉器－三通－防喷管－抓持器－流管－盘根盒－刮油器。由于各平台结构不同，防喷装置中的三通、BOP及防掉器的顺序可以改变，但原则上是防掉器之上的防喷管长度必须能容纳测量时的整串仪器，BOP之上必须有一节防喷管。。（5）使用吊车连接防喷装置时，按两部分连接，即顶甲板之上与顶甲板之下：顶甲板之下为转接头、BOP、防掉器和防喷管；顶甲板之上为防喷管、注脂控制头及与其固定的简易井架。用吊车连接顶甲板之下的部分，在防喷管连接到顶甲板后，把地滑轮固定在此防喷管上，并用钢丝绳把防喷管固定好，固定的方向与绞车方向相对。用吊车提起简易井架（包括与其固定好的防喷管及注脂控制头等），与顶甲板之下的防喷管对齐，（固定在简易井架上的防喷管与从采油树连接上来的防喷管尽量在一条垂线上），之后慢慢提起，提起的高度满足仪器串连接长度。井口设备的安装、拆卸二Return38二、操作程序（四）海上采油平台上安装拆卸生产测井井口装置 （6）把电缆装到地滑轮里并固定好，绞车慢慢上提，把加重杆和电缆头等提起，连接仪器，并检查。仪器检查好后，慢慢提电缆，使仪器串的顶部顶到抓持器里或流管的底部，并用手压泵打紧盘根盒，泵压的要求是当电缆放松后，仪器不能下移。（7）在吊车下放前，一人扶着仪器，三人拉着绷绳，一人理顺注脂管线等。指挥吊车慢慢下放，直至防喷管对接好。（8）把三根绷绳固定好，慢慢上提电缆，使电缆绷直就行。（9）按照管柱的参数设定好仪器的深度，即通常所说的对零。（10）打开抓持器，泄掉盘根盒的压力，打开注脂控制系统，按照井口压力给流管中注好脂。井口设备的安装、拆卸二Return39二、操作程序（四）海上采油平台上安装拆卸生产测井井口装置 （11）如果需要试压，则通过三通使用泥浆泵或固井泵给防喷管中缓慢打压（试压介质为水）。打压时分阶段逐步打压，在每个阶段停留一段时间，检查防喷管是否存在泄漏，如果有泄漏应立即停止打压并泄掉压力，检查泄漏原因。（12）试压完成后，缓慢打开清蜡阀门，观察压力表，如果有压力显示则停止，直至压力达到最大后，完全打开清蜡阀门。（13） 观察防喷管是否存在泄漏，如果有漏失则关闭清蜡阀门，泄压后检查漏失原因。如果没有漏失，则打开防掉器，准备下放仪器。（14）资料测完起出仪器时，当仪器进入防喷管后，应按（13）及以前的顺序步骤进行拆卸。井口设备的安装、拆卸二Return40三、生产测井高压防喷装置只要井口存在压力就必须使用防喷装置。高压防喷装置主要有盘根盒、流管、抓持器、，防喷管、防喷器（BOP）、防掉器和井口转接头等它的结构示意图见图6-1-1。辅助部分有井口转接头、刮油器、三通、密封脂注入泵、手压泵、回脂管线、注脂管线和各种液压管线。电缆密封控制头主要有盘根盒（包括活塞、缸体、弹簧、压块、密封胶块、垫块、密封头）、流管、流管套、接头、单向阀。井口设备的安装、拆卸二图4－1－1防喷装置结构示意图1、防喷盒2、流管3、溢流管4、防喷管5、手压泵6、液压管线7、注脂泵8、井口阀门9、采油树Return41三、生产测井高压防喷装置由图6-1-1可见，装置有两组密封。上密封为静密封，其工作原理是，液压油由手压泵压入液压缸，推动活塞，挤压密封胶块，使其抱紧电缆，其密封程度决定于手压泵的压力大小。下密封为动密封，是阻流式密封。当电缆外径和阻流管内径差值很小时，在阻流管和电缆之间的缝隙中充填密封脂，从而阻止井内流体外泄，流管根数越多，密封效果越好，当然电缆下井也较困难。一般使用三根流管。流管内径和电缆外径之间的间隙大小决定了流管的阻力的大小。一般要求间隙为0.003-0.007in，当间隙大于0.007in时应更换流管。在高压井或者环保要求严格的地区施工，一定要使用多流管以及较好的密封脂。井口设备的安装、拆卸二Return42三、生产测井高压防喷装置2． 注脂泵注脂泵是高压防喷装置的配套设备，其作用是将密封脂加压后注入防喷器间隙中从而达到动密封的目的。注脂泵主要有气动泵、注塞泵、密封脂罐及相应的气路管汇等部件组成。其工作原理是以压缩空气为动力驱动气动泵做上下往复运动，从而带动注塞泵上下往复运动，达到进油、排油并产生油压的作用。因为气动泵的活塞截面积比注塞泵的有效截面积大100倍，所以它能起到快速增压的作用。井口设备的安装、拆卸二Return43井口设备的安装、拆卸

相关知识1：井口滑轮：井口滑轮在测井过程中起着承担电缆及下井仪器的重量同时进行电缆导向的作用。目前裸眼测井使用的滑轮直径一般为85cm，槽底周长为2.5m，轮体为铸铝，与电缆接触的槽底部分由耐磨防磁钢带或不锈钢制造。测井过程中，天滑轮受电缆向下的拉力。为保证井下仪器或电缆在井内遇卡需强行拉断电缆时，滑轮不被损坏，就需要其抗拉强度应大于两倍的电缆拉断力。因此，天滑轮及与其连接的指重计、“T”型棒必须应能承受18t以上的拉力。2：指重计（张力计):其作用是测量电缆所受的张力。电缆在井下移动时，可能会发生遇阻或遇卡现象，此时电缆所受张力会发生变化，使用指重计的目的就是判断井下电缆的运行情况.指重计是通过测量滑轮所受拉力而间接测量电缆张力的。因此，当指重计安装于天滑轮上时，其所受向下的拉力是电缆所受张力的2倍。张力传感器主要由弹性体（应变梁）、半导体应变片（或铂金丝）和测量线路组成力/电换能器，把半导体应变片（或铂金丝）粘贴在弹性体上并连成惠斯登电桥形式，电桥供直流电。当弹性体因受拉力发生变形时，使得半导体应变片随着发生变形而改变了阻值，电桥的平衡状态被破坏，因而在信号输出端获得一个正比于拉力的电信号。通过插座和引线传输到地面系统进行显示和记录。

井口设备的安装、拆卸二44井口设备的安装、拆卸3:深度测量装置:直线器（也称马丁代克）的功能是随着电缆的运行产生出相对应的深度光电信号，使地面系统能够显示和记录电缆及井下仪器在井中运行的深度和速度，同时起到盘好电缆的作用。直线器的结构主要包括由深度轮夹板、导轮、拉力弹簧等辅助部件及深度测量轮组成的深度机械装置和由深度轮带动的光电编码器两部分。深度轮夹板的作用是测井时使两个深度轮夹紧电缆，从而保证将电缆的直线运动准确地转变为深度轮等周长的转动。深度轮的作用是带动光电编码器转动，从而将电缆的移动深度准确地转化为光电编码器的光电脉冲输出。不同生产厂家的直线器测量轮直径不尽相同。因此，不同生产厂家的测量轮不能随意互换。常见的测量轮周长有500mm、750mm、768mm、800mm。依据行业质量标准，新轮直径的允许误差为0.2‰。深度编码器又称光电编码器。它的作用是将电缆在井中移动的机械运动转换成电路中所需要的电脉冲形式。电脉冲总数的多少反映了深度值，而在单位时间内的脉冲数则反映了电缆的移动速度。井口设备的安装、拆卸二45井口设备的安装、拆卸光电编码器是由一个刻度均匀的光栅圆盘和分别安装在光栅盘两边的发光管。光电管及相应的放大电路等组成的。由于光栅盘与深度轮是同轴的，所以当电缆移动时，刻度盘随着深度轮做相应的转动。当刻度盘转动到正好使发光管与光电管处于光孔位置时，由于光电管通过光孔受光而产生光电流，使其输出为高电平，当转到没有光孔的位置时，光电管不受光而输出低电平。这样，只要光栅盘转动，就可以在输出端得到一串光脉冲。为了区分电缆的上提和下放，光电编码器中设置了两排光栅，且使其上下两排光栅位置错开半个孔，由此，就可以得到A、B两路相位相差90度的光电脉冲。A、B两路脉冲谁超前，就取决于深度轮的转动方向，即取决于电缆的上提还是下放。因此，根据A、B两路脉冲的状况就可以判断电缆的运行方向，从而确定电缆深度。在计算机控制测井系统中，深度信号除了计算深度和测速外，还用来作为数据采样的控制信号。因此，它又称为深度中断信号。当深度中断信号送入计算机后，就可以确定每一个采样点的深度。

井口设备的安装、拆卸二46测井施工主要是以电缆为传输工具在井下进行的作业。由于井下条件复杂多变，例如常见的高温高压井、大斜度井、水平井、泥浆气侵井、含硫化氢气体井等，而井下仪器还带有推靠器、扶正器、偏心器及其他一些辅助设施，为测井安全施工带来很多不利因素。同时测井作业时还要使用很强的放射性源、火药等危险品。所以安全是测井作业中极为重要的问题，各油服对测井作业小队的基本要求都是：安全、优质、高效，把安全放在首位。安全知识概述三Return47（一）现场作业的风险性现场作业存在的风险，如使用火工器材，接触放射性源，测井时可能突发井喷，井口溢出有毒气体，钻台上有可能高空落物，海上作业有乘船、乘机、冰冻、火灾等危险因素。（二）对测井作业人员的要求（1）作业人员必须通过QHSE培训。（2）作业人员必须经上岗前培训，并取得有关操作证书，如放射性源操作合格证、爆炸品操作合格证,井控合格证，防硫化氢安全培训。海上作业还应取得海上求生、急救、消防、艇阀操纵、直升机水下逃生证书。（3）操作人员必须严格遵守安全操作规程，懂得在紧急时刻的自我保护。（4）必须懂得测井、射孔作业中的各项安全知识。（5）必须严格遵守作业现场的纪律、规章制度和应急反应程序。作业安全三Return48(三）测井作业人员人身安全制度（1）井场作业人员必须穿戴工鞋、工服、工帽等劳动保护用品，随时注意空中落物，防止砸伤、碰伤；特种作业，必须严格按规定穿戴和使用专用防护用品。（2）吊运测井设备及器材时，必须有专人指挥，任何人不能在吊起的设备下面走动或停留。（3）严禁在井场吸烟及动用明火。（4）在钻井船外引电源时应由钻井船（平台）上的电工操作。在其它工作场所外引电源时必须戴绝缘手套，严禁单人独自接电。（5）测井作业和井下仪器遇卡增加电缆拉力时，严禁跨越电缆，绞车后面和地滑轮处严禁站人。（6）在装有火工品的下井工具连接电缆头或装雷管时，非操作人员应站在安全位置。（7）装卸放射性源时，非操作人员必须离开操作现场。作业安全三Return49(四)井口作业安全注意事项（1）安装井口设备时，必须由一名测井工统一指挥，防止在吊升天滑轮、防喷装置时电缆跳槽或打结。（2）固定地滑轮的部位、链条、销子等至少能承受电缆最大拉断力的1.5倍。（3）负责看守井口的测井工，应随时注意电缆运行及井口钻井液情况，若发现井内有气体溢出、井涌或其它问题，应立即通知钻井队值班员或有关人员立即采取措施。（4）在井下仪器进行穿心打捞时，天滑轮的固定应由井队井架工负责（测井队应把具体要求讲清楚），固定天滑轮的链条或钢丝绳强度必须大于电缆破坏拉力的2倍以上。作业安全三Return50(五)仪器连接注意事项（1）在仪器下入和起出井口时，绞车操作人员要服从井口测井工的指挥，防止电缆跳槽、打扭及损坏或拉掉仪器。（2）连接仪器时要防止将人员碰伤、砸伤。（3）在井口进行仪器连接或拆卸时，工作人员要密切配合，严防井下落物。（4）工作时必须精力集中，每个工作环节都要注意安全，严禁脱岗。(5)防止仪器连接头退扣和仪器密封破坏；防止仪器绝缘破坏和连接处的插头插座接触不良。作业安全三Return51(六)设备与器材的安全

测井、射孔等项施工作业是靠我们所使用的设备、器材来完成的。任何设备或器材的损坏、故障、丢失或事故都将会直接影响作业任务的完成。而测井作业所用的各种设备和器材，多是非常贵重的精密仪器和仪表。因此要保证所有测井设备和器材的安全。1、设备的运输1）海上测井作业所用的设备、器材，需经过基地的吊车或铲车装卸车，要运往码头，吊装上船，再用拖船运到钻井船（平台）进行吊装就位等过程。陆地车载测井设备，需要装车固定，长途行驶运送到井场。在吊运测井设备和器材时，必须有作业人员在场。主要设备如拖撬、工房、放射性源、火工器材等必须有专人押运。押运人员必须认真负责，及时提醒吊运人员轻吊、轻放、防碰、防震，确保设备和器材的安全。2）测井设备在装车和装船时必须固定牢固、防止路况不好或海上遇大风浪时发生事故。作业安全三Return52(六)设备与器材的安全

3）吊运设备器材的钢丝绳必须经常检查，如发现锈蚀或断钢丝现象时，应立即更换。严禁使用抗拉强度不符合要求的钢丝绳吊运设备。4）测井车在行驶途中，押运人员必须及时提醒司机谨慎驾驶，做到不抢道、不斗气、不走险路，防止陷车和发生交通事故。5）测井设备在海上运输途中要注意防潮(防进水)。拖撬内部的设备必须固定牢固，以防颠簸时碰撞损坏。2、设备与器材的存放1）在基地存放时，必须注意垫高防水、防潮，便于吊车和铲车施工。拖撬和工房要接通电源，以便于使用干燥机进行驱潮。2）在井场或钻井船(平台)上存放时，应置于安全场所或指定位置，既便于作业，又不影响井场的其它施工作业。作业安全三Return53(六)设备与器材的安全

3）放射性物品和火工器材必须严格按照危险物品的有关规定存放。一旦运回基地，必须立即送往危险品库房并办理交接手续。4）在钻井船(平台)作业，井口滑轮、井口组装台等设备，在通井或测井间隔较短时，征得井队同意，可暂放在钻台上，但要保证设备安全且不影响钻井施工作业。5）测井设备和器材由基地运往井场或由井场运回基地，不管有无人押运，都应事先通知基地，以便安排车辆、场地和装、卸事宜。3、设备使用中的安全1）操作使用发电机、发动机、测井绞车等动力设备，必须严格遵守操作规程。发动前检查油、水、电、气路。杜绝因缺油、水（或防冻液）、冰冻等原因造成事故。作业安全三Return54(六)设备与器材的安全

2）各种设备必须严格按照有关规定进行检查和保养，防止锈蚀、进水、缺润滑油而影响作业或造成事故。3）电缆鱼雷和各种电缆头的制作，必须严格遵守操作规程和技术要求，以保证其强度，杜绝因制作的失误造成测井仪器（工具）落井的事故。4）对测井电缆要按规定检查通断和绝缘，涂防锈油。随时掌握锈蚀和摩损情况。发现有损伤现象，应及时告知带班测井工或进行处理。5）测井后的下井仪器，应及时进行清洗保养，给活接头处的丝扣和“O”型圈、密封面涂油。更换新的“O”型圈必须符合要求。6）测井作业完成后，在关闭发电机前、必须经操作工程师和带班测井工的同意，防止因关机的电压突变而损坏计算机和其它设备。7）各种测井专用工具和通用工具，要有专人保管，用完后及时清点、保养，防止因丢失、损坏而影响作业。作业安全三Return55三作业安全(七)对泥浆的要求1）测井前，钻井液应充分循环并调整好钻井液性能，同时尽量保证测井全井段钻井液矿化度基本一致2）要求钻井液粘度不宜过大，通常要求钻井液粘度小于90Pa.s。因为粘度太大，将使井壁粘附较多的钻屑，导致井壁过脏，造成仪器下放遇阻，上提时电缆、仪器粘卡。3）泥饼厚度一般应小于1.5mm。4）钻井液失水量一般应小于5mL。5)钻井液含砂量应小于2％。6)钻井液电阻率1～5Ω.m较为适宜。

56放射性作业三应急预案六测井基础知识一培训提纲火工品作业四测井作业准备及安全二安全管理规定五其它七57（1）放射性的概念：原子核按一定规律自发衰变同时放出射线的性质称为放射性。放射性同位素的核所放出的射线可分为三类：带电粒子（a、β）射线、电磁波（r、X）射线、中子射线。由于伽玛射线和中子射线在岩石中的射程为几到几十厘米，具备较强的穿透能力，因此其在测井中得到广泛的应用。（2）放射性同位素的概念：原子序数相同而质量数不同的原子核构成的元素称为同位素。具有放射性性质的同位素称为放射性同位素。（3）放射性活度（A）：放射性活度也称放射性强度，它是度量放射性物质在单位时间内原子核衰变次数的物理量，放射性物质在单位时间内发生的核衰变数目越多，这种放射性物质的放射性就越强，放射性活度的单位是贝可勒尔（Bq）和居里（Ci）。1Bq就是每秒钟发生一次核衰变，1Ci为3.7×1010

Bq.核测井基础知识一Return58（4）半衰期：放射性核素的原子核衰变到起始数量的一半所需的时间称为半衰期。各种放射性核素的半衰期全然不同，长者可达数十亿年，最短的只有10-10S。在核测井中，几种常用的放射性核素的半衰期分别为137Cs—30年、226Ra—602年、241Am—58年。（5）核测井的应用：核测井是通过测量井下的自然放射性或次生放射性的方法，来研究地层的岩性、密度、孔隙度以及某些元素的含量的。另外，核测井还可以用来研究钻井、采油中的某些工程问题。由于核测井可以在以下套管的井中进行测量，因此，在油田开发过程中，可以根据需要对一些生产井或其它以下套管的井进行核测井，以便了解油层的变化。核测井基础知识一Return59放射性射线通过电离可造成对人体的损伤。在核测井中主要应用伽玛射线和中子射线，它们会引起间接电离。因此，它们是从事核测井工作人员外照射防护的对象。放射性射线通过电离损伤人体的影响因素可分为三个方面： 一是物理方面的影响因素，即射线本身以及与射线有关的因素；它主要是指射线的种类、照射的剂量与剂量率，是一次照射还是分次照射以及照射方式是内照射还是外照射等。二是生物影响因素，即人体本身的因素。它是指在照射条件完全相同的情况下，受照射的人体所表现的损伤效应轻重程度和反应速度并不完全一致，也就是说人体对射线的放射敏感性存在着一定的差别。另外，在人体发育的不同时期表现出不同的放射敏感性。一般说年龄越小，放射敏感程度越高，成年后放射性敏感程度相对变低。但老年人由于身体各器官的机能衰退，对射线的敏感性又相对高些。此外，人体的不同器官、组织和细胞对放射性的敏感性也不同。新生而分裂迅速的细胞对辐射敏感性高，如白细胞、血小板、淋巴细胞、细胞核内的染色体。对放射性射线敏感的人体组织有骨髓、生殖器官等。放射性射线损伤的影响因素二Return60三是化学影响因素，即某些化学物质或药物对损伤的影响。它主要是指氧对射线损伤的影响。细胞内或细胞外环境中的氧分子浓度与放射损伤效应密切相关，当氧分子浓度增高时，损伤效应更显著，细胞的放射敏感性也随之增高。尽管放射性射线对人体的损害受许多因素的影响，但最主要的因素是照射剂量。受国家规定剂量限值以下照射，对人体健康不会造成损伤，长期受超剂量限值的照射会导致慢性放射性损伤，若一次受大剂量照射，可能会发生急性放射损伤。人体对辐射损伤有一定的恢复能力，因此，在总剂量相同的作用下，小剂量分散照射要比一次大剂量急性照射所造成的损伤小得多。放射性射线损伤的影响因素二Return61年剂量限值及计5.年剂量限值及计算依据GB18871-2002《电离辐射防护与辐射源安全基本标准》，该标准中的放射工作人员的年剂量限值为50mSv。按照现有IAEA（国际原子能机构）国际标准，该年剂量限值已变更为20mSv。a）由审管部门决定的连续5年的年平均有效剂量（但不可作任何追溯平均），20mSv；b）任何一年中的有效剂量，50mSv；c）眼晶体的年当量剂量，150mSv；d）四肢（手和足）或皮肤的年当量剂量，500mSv。

Sv（西弗）：指人体等效的吸收剂量，它是活度吸收剂量(戈雷）乘以一个因数，不同的放射性物质这个因数是不同的。戈雷：每单位质量的物质平均吸收的辐射能量。单位是焦耳/公斤。我們拍一張胸部X光片，胸部組織大約接收0.1毫西弗劑量。

年剂量限值及计算三625.年剂量限值及计算ICRP（国际放射防护委员会）规定工作人员全身均匀照射的年剂量当量限制为50毫西弗（mSv），广大居民的年剂量当量限值为1mSv(0.1rem)。我国放射卫生防护基本标准中，对工作人在民年剂量当量限值，采用了ＩＣＲＰ推荐规定的限值，为防止随机效应，规定放射性工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过50mSv(5rem)，公众中个人受照射的年剂量当量应低于5mSv(0.5rem)。当长期持续受放射性照射时，公众中个人在一生中每年全身受照射的年剂量当量限值不应高于1mSv(0.1rem)，且以上这些限制不包括天然本底照射和医疗照射。物质的放射性强度的单位,一居里以一克镭衰变成氡的放射强度为定义，其符号为Ci。这个单位是为了纪念波兰科学家居里夫人而定的。在国际单位制（SI）中，放射性强度单位用贝柯勒尔（becquerel）表示，简称贝可，为1秒钟内发生一次核衰变，符号为Bq。1Bq=1dps=2.703×10-11Ci，1Ci=3.7x1010Bq。年剂量限值及计算三Return635.年剂量限值及计算ICRP规定工作人员全身均匀照射的年剂量当量限制为50毫希沃特*（mSv），广大居民的年剂量当量限值为1mSv(0.1rem)。我国放射卫生防护基本标准中，对工作人在民年剂量当量限值，采用了ＩＣＲＰ推荐规定的限值，为防止随机效应，规定放射性工作人员受到全身均匀照射时的年剂量当量不应超过50mSv(5rem)，公众中个人受照射的年剂量当量应低于5mSv(0.5rem)。当长期持续受放射性照射时，公众中个人在一生中每年全身受照射的年剂量当量限值不应高于1mSv(0.1rem)，且以上这些限制不包括天然本底照射和医疗照射。年剂量限值及计算三Return64核测井物理基础从物理学可以得知，物质由分子组成，分子由更微小的单位—原子组成。原子则由中间的原子核和核外电子组成。原子核集中了几乎原子的全部质量，原子核中带正电的粒子叫质子，质子的电荷数与核外电子的电荷数量相等而符号相反，因此使原子呈中性。原子核中还有另一类粒子叫中子，他不带电荷，约和质子的质量相同。在一般情况下，原子核内除了质子之间的静电排斥外，还有一种相当强大的内聚力把原子核内的粒子聚合在一起，当这种能量释放出来时，就是原子能。在自然界中存在着一些原子核不稳定的元素。当它们发生变化时，辐射出放射性射线，这就是核衰变。在衰变过程中，辐射的放射性射线主要有γ射线、β射线和α射线。α射线是α粒子流，α粒子由两个质子和两个中子组成，其穿透能力很低，无法在测井中应用。β射线是电子流，它的穿透能力也很低，同样不能在测井中应用。γ射线是波长极短的电磁波（因其具有波粒二相性，所以也称其为γ光子）。它的穿透能力很强，依据其能量的不同，和地层物质会发生多种相互作用，因此被广泛应用于核测井中。在核测井中通常使用的伽玛源就是由浓缩的放射性核素物质造成的能发射伽玛射线的装置。中子是不能独立存在于自然界中的，但是在原子核中的中子可以以某种形式释放出来，从而使我们获得中子流，这个装置就是中子源，中子测井使用的中子源有两类，即连续中子源和脉冲中子源。由于中子具有较强的穿透能力并且能与地层物质发生相互作用，所以中子测井也成为核测井的重要组成部分。核测井物理基础四65（一）中子测井的物理基础中子源能够发射一定能量的中子流，而中子可以根据其具有能量的大小分为以下几种：①动能大于500keV的高能快中子；②动能介于100Ev～500keV的中能中子③动能小于100eV的低能慢中子，其中动能在0.1～100eV的称为超热中子，能量在0.025eV左右的为热中子，比热中子能量更低的叫冷中子。在地层条件下，射入地层的中子与组成地层的物质发生相互作用，这些相互作用构成了中子测井的物理基础。1、快中子的非弹性散射快中子与物质的原子核作用被吸收，而后放出一个低能中子和γ射线的过程就是快中子的非弹性散射。这种核反应要求中子具有很高的能量才行。一般使用的连续（化学）中子源发射的中子具有此高能的中子数很少，所以此种作用在普通中子测井中所占比重甚微，但在使用脉冲中子源的情况下，此种核反应是构成次生伽玛能谱测井的物理基础。核测井物理基础四Return66（一）中子测井的物理基础2、中子的弹性散射快中子和原子核发生碰撞后，损失能量并改变运动方向，但系统总动能不变。中子所损失的动能全部转化为反冲核的动能，这就是中子的弹性散射。在快中子的弹性散射过程中，种子损失能量的大小与所碰撞的质子核质量、散射角度以及中子本身具有的能量大小有关。一次碰撞后的快中子仍然继续与原子核发生弹性碰撞，一直到变成只能做热运动的热中子为止。快中子变成热中子的过程称为中子的减速特性。通常重原子的减速能力差，而轻原子的减速能力强。例如，当中子与氢核碰撞时，每次平均减少一半能量，而与碳原子碰撞时，每次只损失14%的能量，所以，当岩石中的化学成分不同时，对中子的减速特性有着重要的影响。在所有的化学元素中，氢是最强的中子减速剂，这就是普通中子测井的物理基础。核测井物理基础三Return67（一）中子测井的物理基础由于氢是所有元素中最强的中子减速剂，而石蜡中又含有大量的氢原子，所以对中子源的防护和封闭都大量使用石蜡。3、热中子的辐射俘获热中子的辐射俘获就是热中子被物质的原子核俘获吸收，然后放出伽玛射线的过程，放出的伽玛射线叫做中子伽玛射线或俘获伽玛射线。从以上射入地层的中子与组成地层的物质发生的相互作用可以看出，中子源发射出的快中子是靠弹性散射减速成热中子的。而各种不同的元素对快中子的减速作用是不同的。在距离中子源一定距离处放置热中子探测器，根据探测器的读数就可以判断地层的元素成分和含量（主要是氢的含量），这就是中子测井的基本原理。核测井物理基础三Return68（二）密度测井物理基础放射性原子核衰变所放出的伽玛射线，其能量范围在几万电子伏特到几百万电子伏特之间。但伽玛射线穿透物质时，会与地层物质的原子发生相互作用，根据其能量不同，主要产生以下几种效应：1． 光电吸收效应当低能量的伽玛射线（<100keV）与原子相碰撞时，伽玛射线可以放出它的全部能量给原子的一个电子，使其脱离原子的束缚而从原子中射出，成为光电子，这种效应称为光电效应。发生光电效应的几率，取决于入射伽玛光子的能量和地层元素的原子序数。已知元素的光电吸收系数随光子能量的增加而减小，对于已知能量的伽玛射线，当元素的原子序数增大时，光电吸收系数也增大。核测井物理基础三Return69（二）密度测井物理基础2． 康普顿散射效应所谓康普顿散射效应就是指较高能量的伽玛射线（100keV－1.022MeV）与物质中的原子核外电子相碰撞时，将其能量的一部分转移给电子，使电子脱离原子的束缚而从电子壳层中飞出，而光子本身能量降低并改变原来的运行方向，称为散射光子。康普顿效应可以认为是两个粒子间的碰撞，伽玛射线能量的损失主要是被电子所散射，经碰撞而飞出的电子称为康普顿电子（散射电子）。经过多次这样的相互作用后，伽玛射线的能量将降低到只发生光电吸收为止。产生康普顿效应的几率与介质的质子序数有关，也就是说，康普顿散射是电子密度的函数。但与光电吸收相比，他虽能量的增加而减少的程度更加缓慢。因次，在确定的距离内，介质的电子密度愈大，发生散射效应的机会愈多，而探测器所测量到的伽玛射线强度就越低。核测井物理基础三Return70（二）密度测井物理基础3． 电子对效应当伽玛光子的能量大于1.022MeV时，他可以穿过自由电子云和电子层，直到他和原子核周围的静电场发生相互作用。在这种剧烈的冲击下，光子的全部能量足以形成和抛出一个正电子和一个负电子。在形成电子对的同时，与之相互作用的伽玛射线将全部被吸收。核测井物理基础三Return71在以上三种效应中，光电效应和康普顿效应构成测井的物理基础，在常用的密度测井中岩石的体积密度与电子密度有着重要的关系。单位体积岩石中的电子数叫电子密度。若地层的电子密度大，伽玛光从放射性源到达探测器路径上碰上的电子就多，大部分就在源的附近被电子吸收，只有少数光子能够到达探测器附近，仪器探测到的计数率就低。反之，若地层的电子密度小，在同样长的路径上，伽玛光子碰到的电子少，在途中被吸收的少，探测器探测到的光子就多。密度测井的伽玛探测器所测得的就是那些发生康普顿散射后能量减小了的伽玛光子数，因此可以说密度测井得到的是岩石的电子密度。对于大多数沉积岩来说，地层的电子密度和它们的真密度近似地成正比关系。核测井物理基础三Return72（三）测井用放射性源在测井项目中，为探测地层的孔隙度、划分地层岩性、判断泥质含量及进行同位素示踪等通常要使用放射性源。1.对测井用辐射源的要求（1）应按照测井方法的要求选择合适能量及活度的放射性源外，还应考虑放射性源所含放射性物质的物理化学状态，要长期稳定，即具有较长的半衰期。（2）源的密封性要好，测井用的放射性源必须能在高温高压环境下保持优良的密封性能，具有良好的抗震性和耐压性。国际上对密封源要做包括耐温、耐压、撞击、震动、穿刺等5个项目的检测。石油测井所使用的放射性源一般要求耐温应在400°C、耐压应在170MPa能接受1m高处5kg的撞击。核测井物理基础三Return732.测井作业小分队常用的放射性源（1）镅铍(Am-Be)18Ci中子源：用于补偿中子测井仪器。（2）镅铍(Am-Be)400mCi中子源:用于补偿中子测井仪器的校验。（3）铯（Cs）1372Ci伽玛源：用于密度测井仪器。（4）镭(Ra)源2.5μCi：(C933)用于自然伽玛仪器刻度。（5）钴（Co）602～5μCi伽玛源：用于油管输送射孔校深。（6）铯（Cs）137100mci伽玛源：用于生产井测井。（7）镅(Am)241150mci伽玛源：用于生产井测井。核测井物理基础三Return74（三）测井用放射性源2.测井用放射性源密封性的检测各种密封源在出厂前都已经按规定对源的外表污染及密封性等做过严格检测。目前国内裸眼测井常用的2Ci铯137伽玛源及中子测井用18Ci镅铍中子源经擦拭检验（即用绵纸或松软擦拭物蘸上能有效去除放射性物质的酒精等液体擦拭源表面，然后测量擦拭物的放射性）及将源浸入水中，外压为25kpsi并保持15min后泄压，重复4次后进行擦拭检验；将源加热到230°C并保持1h。再做重复擦拭检验，泄漏量均小于50μCi,且经抽真空试验泄漏量小于5mL/s。使用单位可在装源容器内放上滤纸经常检测滤纸的放射性活度，或是定期（最好在测量深井后）用擦拭法进行泄漏检验，以确保放射性源的安全使用。核测井物理基础三Return75核测井物理基础三图2－1－318Ci镅－铍中子源结构图（三）测井用放射性源3.测井用镅铍中子源（1）构成：镅铍（Am-Be）中子源的半衰期为433年。（2）18Ci镅铍中子源的结构如图2-1-3所示，18Ci镅铍中子源的源体外壳尺寸为φ26.5×133mm，活性区长度为80mm,活性中心距端面65mm。源本身虽然能承受170MPa的压力，但为了更加保险，将源体装到一个带“O”型圈的源头上。测井时源体与源头一起装进仪器的源室中，一般情况下源体不承受泥浆压力。为保证安全，中子源使用一定的时间后要更换“O”型圈。Return76（三）测井用放射性源（3）400mCi镅铍中子源的外型尺寸为φ22.4×31mm。装于有机玻璃内，并与露在有机玻璃块外的金属杆连接。（4）防护：对中子减速性能最好的是氢原子，所以多采用含氢量高的物质作屏蔽，例如石蜡、水、聚乙烯等物质。另外，最好在这些防护物质中加入一些硼，以减少中子被俘获时所释放的伽玛射线。因镅241为极毒物质，故使用这些源时应严防破损。如遇意外情况，应请有关专业单位协助处理。4.测井用伽玛源（1）结构：2Cs伽玛源的外型尺寸为φ9.53×15mm,密装于金属壳体内，半衰期30年。结构如图2-1-4所示。核测井物理基础三Return77图2－1－42Ci－137CS伽玛源结构图源的两侧装有屏蔽物质，以减少装卸源时对人体的照射剂量。金属外壳的端口内装有带“O”圈的金属塞。最端点是密封螺丝（盖）。测井时用装源工具将源体装入测井仪器源室内并上好两个固定螺丝。使用过程中要保持源体的清洁，否则不能顺利将源体装入仪器源室，增加了照射时间。（2）防护：伽玛射线穿透能力非常强，对伽玛射线的防护多采用高密度的物质。实际使用中一般用铅板作屏蔽。核测井物理基础三Return78在使用放射性源活度不变的情况下，放射性工作人员所接受的外辐射剂量的大小，与照射距离的远近、照射时间的长短以及屏蔽物的使用有着直接的关系。因此，把距离防护、时间防护、屏蔽防护称为放射防护原则，也称为放射性外照射防护三要素。1.距离防护

放射性射线的通量与距离的平方成反比。所以，在使用放射性源时，在保证工作顺利的条件下，应尽可能地增大人与放射性源之间的距离，使受照射的剂量降到最低限度。这就要求操作者严格执行操作规程，正确使用装源工具，操作时尽量加大人体与放射性源之间的距离，尽量减少人体受照射的面积。例如：拿源走动时高举到头顶就比将源平伸向侧方受照射面积小的多。但违章蛮干，如徒手操作等就会产生严重后果。防护原则与手段四Return792.时间防护从事放射性工作的人员受到的外照射累积剂量与照射时间成正比。因此，缩短放射性照射时间就是最好的防护方法。为了达到这一要求，从事放射性的工作人员必须进行安全技术培训教育，用假源模型反复进行模拟操作，达到熟练后才能进行装源操作，以达到缩短操作时间，减少受照射剂量的目的。如果工作场所放射性强度较大，且需要较长的工作时间才能完成某项工作（例如修源），工作人员有可能达到或超过受照射剂量的限制时，则应组织人员限时或限剂量操作，以免伤害。防护原则与手段四Return803.屏蔽防护屏蔽防护是依据射线通过不同物质时会被不同程度减弱的原理，在操作人员和放射性源之间使用适当的屏蔽材料，以减少对人体的伤害。铅对伽玛射线的屏蔽能力最强，每1cm厚的铅板就能屏蔽掉90%的伽玛射线。因此，装卸伽玛源时可戴铅眼镜、穿铅衣来实现屏蔽防护。屏蔽中子射线的物质以含氢量高的为好。所以，石蜡、塑料、水、聚乙烯都能起防护作用。在操作中子源时，可以戴有机玻璃眼镜、穿中子防护服来起屏蔽作用。防护原则与手段四Return814.开放型同位素的防护使用开放型同位素测井，存在内外照射的双重危害。因此，在进行此项工作时，应正确采用内外照射的防护原则和手段。⑴操作人员必须充分做好上岗前的准备工作，包括技能培训、操作规程和管理制度的学习。⑵正确穿戴个人防护用品，使用防护用具。⑶操作谨慎、熟练，严格执行规章制度和操作规程。⑷放射性废物、废液要按规定及时进行妥善处理。⑸放射性工作场所严禁吸烟、进食、喝水和存放物品。⑹离开放射性场所，必须按规定做好个人的清洁卫生工作。防护原则与手段四Return82⑴从事放射性操作人员必须经过培训，懂得有关放射性源的原理、特性、安全知识和防护方法，取得放射性源操作合格证。⑵必须懂得测井、刻度对装卸源的要求，即经过装卸源的培训和练习，操作时不要紧张，做到动作熟练、准确、可靠。⑶必须懂得放射性源是重大的危险物品，必须严防丢失、落井、泄漏和污染环境。必须严格遵守领还、押运、使用和暂存的安全规定。⑷从事放射性作业前，必须到职业病防治医院进行体检，合格者才可从事这一工作，以后每年都必须进行一次体检，并由医院和工作单位建立体检档案。⑸从事放射性作业人员，必须注意合理分散接触剂量，切忌过于集中，必须保证营养和休息。作业人员的要求五Return83⑴放射性源的领用和送还必须办理相关手续，以保证其随时处于受控状态。⑵不论是近距离还是长途运输，放射性源必须由作业人员或专职人员押运。运输途中，押运人员必须认真负责，保证源罐固定牢靠。同时源罐必须加锁，运载途中，应注意远离人群集中的场所，不得在城镇闹市停车。⑶对使用的各类放射性源，要定期进行检查和维护。⑷装源前，应检查清洗保养源室并做好其他相关准备工作，以减少照射时间。⑸井口装卸源时，应使用专用盖板盖好井口、鼠洞及钻盘附近的孔洞。使用运输存放的安全注意事项六Return84使用运输存放的安全注意事项⑹卸源完毕后，应对所使用的各种源进行检查。⑺当带源的放射性仪器在井内遇卡时，不能强行拉断电缆弱点，必须进行穿芯打捞，以确保放射性源的安全。⑻放射性源在井场或钻井船存放时，必须远离生活区和工作区，以减少对人体的照射。（9）放射性物质到达井场后，应按照甲方代表意见存放在指定位置,并设有“电离辐射”警示标志。放射物品在非用期间，必须存放在源罐中。并要求配有中文说明书。