縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開一種縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，用于油井井下流體持水率測量，由傳感器支架以及內(nèi)置于其中的N(N=2M+1，M為決定激勵電極個數(shù)的正整數(shù))個不銹鋼電極環(huán)組成。其中，傳感器支架采用絕緣有機(jī)玻璃管制成，且在其內(nèi)壁上加工N(N=2M+1，M為決定激勵電極個數(shù)的正整數(shù))個有間距的凹形環(huán)槽，在每個凹形環(huán)槽內(nèi)均鑲嵌上不銹鋼環(huán)狀電極，即(N-1)個激勵電極E(j)(j為非零整數(shù)且|j|≤M)，一個激勵/測量電極E(0)/M(0)。本實用新型的目的在于解決采用過環(huán)空集流點測測井方式的傳感器在對井下流體進(jìn)行持水率測量時無法實現(xiàn)隨深度連續(xù)測量，且高流量時測量結(jié)果會受集流器集流效果制約等問題。該傳感器具有測量時不受集流器可靠性制約、不破壞油井內(nèi)流體的自然狀態(tài)、可同時實現(xiàn)點測和連續(xù)測量等優(yōu)點。該傳感器在油井套管內(nèi)壁處具有一定的靈敏度，可以針對油井射孔出油進(jìn)行測量。
【專利說明】縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種測試傳感器，尤其是涉及一種用于油井井下流體持水率測量的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器。
【背景技術(shù)】
[0002]油井產(chǎn)液持水率的測量工作對油田的動態(tài)監(jiān)測有著重要意義。電導(dǎo)式持水率測量法具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、響應(yīng)速度快等優(yōu)點，且非常適用于在水為連續(xù)相條件下工作。由于目前國內(nèi)油田多以機(jī)采井為主，現(xiàn)有的持水率測量電導(dǎo)傳感器多數(shù)采用過環(huán)空集流點測的測井方式，該方式能夠使油水兩相充分混合，并減少油水之間滑脫效應(yīng)和空間分布不均勻?qū)y量的影響。
[0003]但是集流型儀器在實際應(yīng)用中無法實現(xiàn)隨深度連續(xù)測量，且集流測量方式會破壞油井內(nèi)部流體的自然狀態(tài)，降低了對井下流體評價的客觀性；當(dāng)高流量時持水率測量結(jié)果會受集流器集流效果的制約，如果集流器密封不嚴(yán)，將嚴(yán)重影響傳感器的測量精度。另外，由于采用集流點測的測井方式，因此每改變一次測點，都必須進(jìn)行一次集流器的打開和收起操作，此時集流器在各測點工作的一致性不易保證，使各測點間測量結(jié)果的可比性降低；而且集流器的多次反復(fù)打開和收起操作降低了儀器使用的可靠性，使測井成功率降低。
[0004]為了解決集流型傳感器在油井持水率測量中存在的問題，劉興斌提出一種連續(xù)測量的全井眼阻抗式傳感器，由于該傳感器的敏感區(qū)間僅集中在激勵/測量電極附近的小部分區(qū)域內(nèi)，在套管內(nèi)壁處的電流密度幾乎為零，所以該傳感器不能針對油井射孔出油進(jìn)行測量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決采用過環(huán) 空集流點測測井方式的傳感器在對井下流體進(jìn)行持水率測量時存在的一系列問題，本實用新型提供一種縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，該傳感器具有測量時不受集流器可靠性制約、不破壞油井內(nèi)流體的自然狀態(tài)、可同時實現(xiàn)點測和連續(xù)測量等優(yōu)點，并且可以針對油井射孔出油進(jìn)行測量。
[0006]本實用新型的技術(shù)方案是：該種用于井下流體持水率測量的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，由傳感器支架以及內(nèi)置于其中的N(N=2M+1，M為決定激勵電極個數(shù)的正整數(shù)）個不銹鋼電極環(huán)組成。其中，傳感器支架采用絕緣有機(jī)玻璃管制成，且在其內(nèi)壁上加工N(N=2M+1，M為決定激勵電極個數(shù)的正整數(shù)）個有間距的凹形環(huán)槽，在每個凹形環(huán)槽內(nèi)均鑲嵌上不銹鋼環(huán)狀電極，即（N-I)個激勵電極E(j) (j為非零整數(shù)且|j| M)，一個激勵/測量電極E(O)/M(O)。為保證測量精度，應(yīng)使傳感器支架內(nèi)壁上凹形環(huán)槽的高度為2. Imm~4. Imm,電極環(huán)的內(nèi)半徑R1為24mm~32mm,每對激勵電極間距De為IOmm~18mm,電極EO/MO與激勵電極E (I)、E (-1)的間距Dm為20mm~30mm,電極寬度S為2. Omm~4. 0mm。為了可以針對油井射孔出油進(jìn)行測量，應(yīng)使傳感器的電極個數(shù)N為7~13，且傳感器采用偶激勵模式。[0007]本傳感器的有益效果是：本縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器是由按一定距離排列的N個不銹鋼環(huán)狀電極組成，其中排列在正中間的電極為激勵/測量電極（Ε0/Μ0)，其它的為激勵電極。根據(jù)電極Ε0/Μ0的狀態(tài)，可將傳感器分為偶激勵和奇激勵兩種工作模式。在偶激勵模式下，Ε0/Μ0作為測量電極，工作于測量狀態(tài)。激勵電流通過電極E(j)施加到被測區(qū)域，建立敏感電流場。在水為連續(xù)相條件下，測量電極MO將檢測到油水兩相濃度的隨機(jī)變化，并輸出幅度與流體電導(dǎo)率成反比的電壓信號。在奇激勵模式下，Ε0/Μ0既作為激勵電極，又作為測量電極，工作于激勵/測量狀態(tài)。此時，電極EO和E(j)上共同施加激勵電流，以在井眼區(qū)域建立敏感電流場，測量電極MO將輸出隨離散油相顆粒尺寸分布和空間分布隨機(jī)變化的電壓信號。在實際測井時，該傳感器被扶正居于井筒的軸心位置，在絞車驅(qū)動下進(jìn)行上測或下測，從而實現(xiàn)油井持水率的點測和連續(xù)測量；由于不使用集流器，測量時不會破壞油井內(nèi)流體的自然狀態(tài)，測量結(jié)果也不會受集流器集流效果的制約。另外，該傳感器在油井套管內(nèi)壁處仍具有一定的靈敏度，可以針對油井射孔出油進(jìn)行測量。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖I是縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0009]圖2是縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器結(jié)構(gòu)參數(shù)圖；
[0010]圖3是縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器驅(qū)動電路原理圖。
[0011]在圖I 中，E(M)、E (2)、E(I)、E (-M)、E (-2)、E (-1)為激勵電極，Ε0/Μ0 為激勵 / 測量電極。
[0012]在圖2中，電極環(huán)內(nèi)半徑R1為24mm~32mm,每對激勵電極間距De為IOmm~18mm,電極Ε0/Μ0與激勵電極E(l)、E(-l)的間距Dm為20mm~30mm，電極寬度S為2. Omm~
4.Omm0`
[0013]在圖3中，信號調(diào)理電路由放大電路、檢波電路和濾波電路三部分構(gòu)成。
【具體實施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明：
[0015]圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，該種用于井下流體持水率測量的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，由傳感器支架以及內(nèi)置于其中的N(N=2M+1，M為決定激勵電極個數(shù)的正整數(shù)）個不銹鋼電極環(huán)組成。其中，傳感器支架采用絕緣有機(jī)玻璃管制成，且在其內(nèi)壁上加工N個有間距的凹形環(huán)槽，每個凹形環(huán)槽里均鑲嵌上環(huán)狀電極，即（N-I)個激勵電極E(j)(j為非零整數(shù)且j SM)，一個激勵/測量電極E(O)/M(O)。為保證測量精度，應(yīng)使得傳感器支架內(nèi)壁上凹形環(huán)槽的高度范圍在2. Imm~4. Imm之間，電極環(huán)的寬度范圍在
2.Omm~4. Omm之間，電極環(huán)的內(nèi)半徑為24mm~32mm,測量電極間距為20mm~30mm,激勵電極間距為IOmm~18mm。
[0016]圖2是本實用新型的結(jié)構(gòu)參數(shù)圖，該種用于井下流體持水率測量的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，為保證測量精度，每對激勵電極間距De為10 mm~18mm，電極Ε0/Μ0與激勵電極E(I)、E(-l)的間距Dni為20mm~30mm，電極寬度S為2. Omm~4. 0mm。為了可以針對油井射孔出油進(jìn)行測量，應(yīng)使傳感器的電極個數(shù)N為7~13，且傳感器采用偶激勵模式。[0017]圖3是本實用新型的驅(qū)動電路原理圖， 在正弦波振蕩器和壓控恒流源構(gòu)成的交流激勵電流源作用下，電導(dǎo)傳感器測量電極表面的輸出電壓將隨井眼內(nèi)流體電導(dǎo)率的變化而發(fā)生波動，經(jīng)信號調(diào)理電路和壓頻轉(zhuǎn)換電路后，由功率驅(qū)動電路將油水電導(dǎo)波動信息傳輸至地面上位機(jī)進(jìn)行處理。其中，信號調(diào)理電路由放大電路、檢波電路和濾波電路三部分構(gòu)成。
【權(quán)利要求】
1.一種縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，其特征在于：在傳感器支架內(nèi)壁上加工N個有間距的凹形環(huán)槽，其中N=2M+1，M為正整數(shù)；在每個凹形環(huán)槽內(nèi)鑲嵌上環(huán)狀電極，其中電極E(j)為激勵電極，j為非零整數(shù)且|j| ^ Μ, EO/MO為激勵/測量電極。
2.按照權(quán)利要求1所述的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，其特征在于：傳感器具有兩種工作模式，一種是偶激勵模式，一種是奇激勵模式。
3.按照權(quán)利要求2所述的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，其特征在于：在偶激勵模式下，EO/MO作為測量電極，工作于測量狀態(tài)；在奇激勵模式下，EO/MO既作為激勵電極，又作為測量電極，工作于激勵/測量狀態(tài)。
4.按照權(quán)利要求1所述的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，其特征在于：傳感器支架內(nèi)壁上凹形環(huán)槽的高度為2. Imm~4. Imm,電極環(huán)的內(nèi)半徑R1為24mm~32mm。
5.按照權(quán)利要求1所述的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，其特征在于：每對激勵電極間距De為IOmm~18mm，電極Ε0/Μ0與激勵電極E(I)、E(_1)的間距Dm為20mm~30mm,電極寬度S為2. Omm~4. Omm ;優(yōu)選的傳感器電極個數(shù)N為7~13,且傳感器采用偶激勵模式。
6.按照權(quán)利要求1所述的縱向多極全井眼持水率測量電導(dǎo)傳感器，其特征在于：傳感器支架材料為絕緣有機(jī) 玻璃，電極環(huán)的材料為不銹鋼。
【文檔編號】E21B47/00GK203374266SQ201320294984
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年5月28日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月28日
【發(fā)明者】李英偉, 孔令富, 劉興斌, 胡金海, 于莉娜, 趙浩亮, 杜勝雪, 孔維航, 許京濤 申請人:燕山大學(xué)