基于油田测井仪器软件测试与可靠性分析

基于油田测井仪器软件测试与可靠性分析

李峰华，张锋，陈勇，范晋，蒋国栋

中石化中原油田技术监测中心技术服务站  河南濮阳457001

摘要：与其它一般的装置相比，石油测井仪器存在着一些性能上的局限性，因此对它进行可靠度的评估或测试具有一些独特性。文中还对系统的可靠度指数的选取等问题做了详细的研究和探讨。以改善其稳定性。根据油田测井仪器的特性，建立了相应的相关数学模式，并在此基础上，给出了相应的可靠度评价方法。

关键词：油田测井仪器；软件测试；可靠性分析

0、引言

油田测井仪器属于技术密集型的工业，具有较高的技术要求和较高的投资成本。在国内，石油测井工具的发展已经发生了一个巨大的变化，在技术方面，已经从原本的单一技术应用，向高集成、高可靠、高时效方向迈进了一大步。现在，国内的石油测井工具生产公司已经陆续地引进了几款组合测井工具，总体的质量已经跟上世纪末的外国先进国家的标准相当。伴随着油气勘探行业的飞速发展，人们对油田测井仪器的科技水准提出了更高的需求，油田测井仪器正在朝着高集成、高可靠性和高时效的发展趋势发展，诸如图像测井系统和随钻测井系统这样的高科技测井工具的研发已经成为了各个大型测井工具厂商争相抢夺的目标，它们也是油田测井仪器今后发展的趋势。

1、石油测井仪器设备可靠性的基本指标介绍

目前，随着市场的日益加剧，油田测井仪这种技术密集型产品的开发水平也随之提高。在生产、试验、运输以及使用维护的过程中，石油测井仪器经常会受到各种外界因素的作用，其中有：外界的机械作用、电磁辐射作用，例如：发动机和其它振源产生的振动作用，以及碰撞、颠簸、爆炸所产生的冲击作用。这些因素的出现，都会对石油测井仪器的可靠性造成严重的影响。当前，市面上的石油测井仪器质量较高，但数量较小，而且其加工技术和工艺比较繁杂，因此，仪器的工作条件十分苛刻，因为场所的局限，对仪器设备进行了多次重复的使用，而且，还不能对受损的仪器进行维修[1]。

根据仪器装备的可靠性，可以将其分为机械元件运转可靠性和电器元件可靠性。力学可靠度是指电子振动仪器发生谐振，检波器易于损坏，运转正常；电力的可靠度是指电子器件的正常工作。根据性能指标，可以将石油测井仪器的可靠性划分为稳定性、一致性、可维修性和经济效益评定指标，而稳定性则是仪器装备的技术性能，也就是产品的质量。从对海量的数据进行的分析中，我们可以看出，在不同的外部物理条件下，测量所产生的各种参数对测量产生的误差所能达到的要求，从而对测量结果的可靠性产生很大的负面作用，而对测量结果产生影响的根本原因，不仅是因为测量结果本身，还跟特定的测井方法和测井工作环境有一定的联系。要获得精确的测井资料，应尽可能地从多个不同的视角进行检测，并将多个视角的检测结果进行平均，从而对测井仪的检测结果进行修正；一致是指在同一批产品中，仪器的性能达到了一个统一的标准。一致性的偏差能够体现出一致性的水平，由于油测井仪的可靠性不可能具有普遍意义，因此，在不同的仪器之间存在着不同的差别，要纠正这种差别，我们可以用各个仪器之间的刻度符号区域来标记；可维护性是指仪器的可维护能力，因为受多种情况的制约，对仪器的维护和维护提出了更高的需求，而测井仪器的维护能力则是仪器的重要组成部分，因此，在仪器的维护能力方面，可靠度的开发更符合仪器的维护能力，当仪器在井下工作时，因其工作的复杂性，需要仪器的维护能力；经济性是指仪器装备的应用价值较高，经济性指数是指在工作中所需的经济费用与获得的可靠性两者的联系，与输入输出比同样的经济价值，因此该比值愈小愈好。油田开发中的仪器装备在实践中很难得到广泛的使用，而且产量也很低。要想提升仪器装备的经济效益，需要为此做出一定的牺牲，例如：增加的质量，提高的生产成本，减少的维修性，以及在操作上的不方便。因为大部分的测井仪器都采用了军工的牌子，而且都是小批量的，因此在单纯的经济效益方面，在稳定性上并没有太大的优点，好在这些缺点都可以被石油测井产业的总体效益提升来弥补。因此，在当前的基础上，对油气勘探中的一些关键问题进行了深入的探讨，为油气勘探开发提供了一种有效的方法。在当前的发展中，可以将石油测井仪器设备的稳定性、一致性、可维修性和经济效益的四大指标表现出来。当将其应用到一个仪器设备的数据的时候，应当按照与其有关的统计公式展开一套的详细的运算，在这个过程中，首先要对仪器设备构建出一个可靠的模型[2]。

上面所说的有效性A即为有效性的数学模式，有效性即为工作预备的可靠程度。有效度A=APAMASAE，这四个指标分别表示了人子系统有效度、硬件子系统有效度、软件子系统有效度以及环境子系统有效度。石油测井仪的可靠度包括了稳定性、一致性、维修性和经济评价等四项评价，而这些评价又如何与这些评价因素建立起关系？在工程实际进程中，产品的稳定性实质上是对可靠性和效力的综合体现，因此，可以选取与可靠性和效力有关的可靠性指标来体现仪器设备的稳定性。通过了解平均失效间隔时间MTBF、平均维修时间MTTR和有效度A的任何两个数学模型，可以得到另一个的定量值。因为，在高低温的情况下，还有在长时间工作的情况下，或是在电源地改变情况下，以测量精度达到规定的要求，所以，尽管不是很完整，但是也在一定程度上，体现了石油测井仪器的可靠性。

2、可靠性模型的建立以及相关指标的分析

对油气测井仪进行可靠度分析的方法进行了探讨，指出了油气测井仪在可靠度分析方面存在的不足。石油测井仪器装备是一种具有可维修性的机电同体式的机械系统，其可靠性模型应当由人、软件、硬件、环境四个子系统组成，因而其可靠性模型也应该有若干个组成要素。在可靠性指数中，最常见的可靠性指数包括了：系统可靠度RS，故障率λs，平均故障间隔时间MTBF，平均维护时间MTTR。平均失效间隔时间和故障率能够体现出仪器设备的技术表现能力，而平均维护时间MTTR则体现了仪器设备的维护性能，又被称作可维护性。仪器装备的稳态效能体现了其技术与维护能力，二者之间的联系可以用一个公式来表达：MTTR=(1-A)MTBF/A。对应于石油测井仪器设备的快速平台测井仪器装备可靠性指数为50，测井井次免维护，每次测井占据时间T，则MTTR=T*NOLWNM,NOLWNM是指测井井次。就当前而言，关于怎样获得这一技术指标还没有进行更加深刻的探讨，不过，这一指数可以与平均失效间隔时间MTBF一起，全面地体现出了石油测井仪器装备的可靠性和有效性[2]。

3、石油测井仪器可靠性的环境适用性指标

因为受到场所的制约，石油测井仪器需要具备良好的环境适应性，例如：工作压力从0.1 MPa至140 MPa，工作温度从-35摄氏度至260摄氏度，这些都是由其工作环境而确定的，每一种石油测井仪器都有着自己特有的工作温度和工作压力，这些差异都要在技术参数上有所反映，因此，在石油测井仪器的应用中，需要对最大工作温度和最大工作压力进行识别。此外，在系统的可信度方面，最大操作压强和最大操作温度也是一个主要的参数。除此之外，在石油测井仪器装备在工作运转过程中，常常会用到的技术指标包括了冲击指数和振动指数，为了让仪器设备正常使用，也要符合这两个技术指标[3]。但这两个指标会给人一种不全面性的感觉，并且可以从其它可靠性指标中获得直接的反应，因此是否可以将它们当作可靠性指标，需要进行更深入的分析与研究。对小批次的、设计、制造出来的石油测井仪器设备来说，不能用实验获得平均失效间隔时间 MTBF指数，因此，只有在油田的实际使用条件下，才能够进行数据的统计、分析和估计。例如，可以参考近些年来，类似的或类似的仪器设备在使用的时候，其邻近两次失效间的工作时间和测井井次，并运用某些统计分析方法，获得了平均失效间隔时间 MTBF和免维护测井井次 NOLWNM。

4、结语

通过对油田测井仪器的几个可靠度的研究，运用有关原理，建立了油田测井仪器发展状态的数学模式，并对有关可靠度的影响进行了研究。提出的石油测井仪器装置的可靠性指数，给测井仪器的设计、生产、使用以及维修提供了一定的可量化的方便，然而，目前人们对这一领域的研究还没有十分的透彻，要想适应我国的石油工业的持续发展，有关科研人员应当在可靠性上下更大的功夫。期望通过工作的深入，可以构建出一套比较完备的，可以适应现代石油工业的使用需要的测试理论和测量仪器装备，从而进一步提升石油测井仪器的可靠性。

参考文献

[1] 陈晖. 基于油田测井仪器软件测试与可靠性分析[D]. 山东:中国石油大学(华东),2010. DOI:10.7666/d.y1839760.

[2] 邱东瑞. 关于石油测井仪器的可靠性分析[J]. 中国化工贸易,2018,10(6):191. DOI:10.3969/j.issn.1674-5167.2018.06.183.

[3] 袁美云,郑艳刚,李卫芳. 关于石油测井仪器的可靠性分析[J]. 城市建设理论研究（电子版）,2013(14).