用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針傳感器及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及油田油井技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針傳感器及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著水平井技術(shù)應(yīng)用規(guī)模迅速擴(kuò)大，在水平井生產(chǎn)開發(fā)過程中，一旦發(fā)生局部水淹將導(dǎo)致全井含水急劇上升，嚴(yán)重影響開發(fā)效果，甚至導(dǎo)致油井的廢棄。因此，含水率作為油田測井中多相流檢測的重要參數(shù)之一，其準(zhǔn)確測量是當(dāng)今油田生產(chǎn)的迫切需要。在油田開發(fā)初期，多采用同軸過流電容式傳感器測量持水率的方法并取得了一定的效果。隨著油田的不斷開發(fā)，多數(shù)油井已逐漸步入高含水階段，同時(shí)大斜井和水平井開發(fā)技術(shù)也越來越多地被采用，在這種復(fù)雜的條件下，同軸過流電容傳感器有時(shí)會(huì)浸沒于水中或油中，降低了該傳感器對含水率測量的分辨率，造成同軸電容含水率測量傳感器分辨率較低，無法滿足實(shí)際測量的需要。電導(dǎo)含水率計(jì)的原理是根據(jù)Maxwell公式和Begovich&Watson公式，即對于油/水兩相流體，在水為連續(xù)相時(shí)，可通過油/水混相電導(dǎo)率與純水相的電導(dǎo)率之比來確定持水率。電導(dǎo)含水率計(jì)是在流體通道內(nèi)的絕緣管壁上鑲嵌距離固定的四個(gè)圓環(huán)不銹鋼電極，兩端的兩個(gè)為激勵(lì)電極能夠提供交變的恒定電流，中間的兩個(gè)電極環(huán)為測量電極。當(dāng)交變恒定電流經(jīng)導(dǎo)電流體流過測量電極環(huán)時(shí)，由于電極間阻抗的存在，根據(jù)電學(xué)原理可知，測量電極間產(chǎn)生電壓，電壓幅度與流過傳感器的流體的電導(dǎo)率成反比。電導(dǎo)含水率計(jì)通過測量環(huán)狀測量電極之間的混相值(即油水兩相時(shí)的儀器響應(yīng)值)，并用全水值(及全水時(shí)的儀器響應(yīng)值)對其進(jìn)行校正，便可確定分相體積濃度。該方法具有原理清晰，結(jié)構(gòu)簡單、易于實(shí)現(xiàn)、造價(jià)低廉、能夠?qū)崿F(xiàn)在線測量、響應(yīng)速度快、對流體無干擾等諸多優(yōu)點(diǎn)，且非常適用于在水為連續(xù)相條件下工作，電導(dǎo)式含水率計(jì)在油田垂直井產(chǎn)出剖面測井中流體含水率測量方面得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003]在垂直井中，電導(dǎo)含水率計(jì)測量混響值是通過流體流過測量通道時(shí)在線進(jìn)行測量，全水值是通過取樣法實(shí)現(xiàn)的。在需要測量全水值時(shí)，關(guān)閉測井儀器的進(jìn)液口和出液口，測量通道此時(shí)的功能類似取樣筒，筒內(nèi)靜止的油和水受重力作用自然分離，電導(dǎo)傳感器位于測量通道底部，因此四個(gè)環(huán)狀電導(dǎo)傳感器全部浸泡在水中，此時(shí)的測量值即為全水值。但是水平井中，盡管電導(dǎo)含水率計(jì)可以在流動(dòng)過程中在線測量到混相值，但是受水平井特點(diǎn)及電導(dǎo)含水率計(jì)傳感器結(jié)構(gòu)的限制，在取樣時(shí)油水處于分層狀態(tài)，環(huán)形電極傳感器仍然浸泡在分層的油和水中，因此無法實(shí)現(xiàn)全水值的取樣標(biāo)定，使得電導(dǎo)式含水率計(jì)一直無法應(yīng)用于水平井中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一)所要解決的技術(shù)問題本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針傳感器及系統(tǒng)，以克服現(xiàn)有技術(shù)中無法實(shí)現(xiàn)全水值的取樣標(biāo)定，使得電導(dǎo)式含水率計(jì)一直無法應(yīng)用于水平井中的缺陷。
[0005](二)技術(shù)內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明一方面提供一種用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針傳感器，包括圓柱形絕緣體支架、固定在絕緣體支架內(nèi)壁上的十二個(gè)探針式電極，所述十二個(gè)探針式電極包括六個(gè)激勵(lì)電極Ei (i=l，2，3…6)和六個(gè)測量電極Mi (i=l，2，3…6)，所述六個(gè)激勵(lì)電極周向間隔均勻分布在絕緣體支架內(nèi)壁上游軸向的同一截面上，所述六個(gè)測量電極周向間隔均勻分布在絕緣體支架內(nèi)壁下游軸向的同一截面上，六個(gè)激勵(lì)電極與六個(gè)激勵(lì)電極一一對應(yīng)平行設(shè)置，構(gòu)成六組動(dòng)態(tài)全水值測量傳感器，每組動(dòng)態(tài)全水值測量傳感器包括一個(gè)激勵(lì)電極EjP—個(gè)測量電極M it)
[0006]優(yōu)選地，所述探針式電極垂直鑲嵌于絕緣體支架的內(nèi)壁面上。
[0007]優(yōu)選地，所述絕緣體支架由有機(jī)玻璃制成。
[0008]優(yōu)選地，所述探針式電極為不銹鋼圓柱形導(dǎo)體。
[0009]優(yōu)選地，所述探針式電極的直徑范圍為0.8mm-2mm,所述探針式電極高度范圍為0.lmm-5mm0
[0010]優(yōu)選地，每組動(dòng)態(tài)全水值測量傳感器中的激勵(lì)電極Ei與測量電極M i的間距范圍為2mm-8mm0
[0011]另一方面，本發(fā)明提供一種用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量系統(tǒng)，包括用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針傳感器，還包括全水阻抗驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)、位于周向電導(dǎo)探針傳感器和全水阻抗驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)之間的多路程控開關(guān)電路；所述全水阻抗驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)連接信號(hào)采集系統(tǒng)；
所述全水阻抗驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)包括壓控交流恒流源、差分放大電路、交直流轉(zhuǎn)換電路及壓頻轉(zhuǎn)換電路；
所述多路程控開關(guān)模塊由單片機(jī)和模擬開關(guān)組成，用于循環(huán)定時(shí)接通六組動(dòng)態(tài)全水值測量傳感器和全水阻抗驅(qū)動(dòng)電路；
所述周向電導(dǎo)探針傳感器采用交變恒流源激勵(lì)。
[0012](三)有益效果
本發(fā)明提供一種用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針傳感器及系統(tǒng)，采用周向電導(dǎo)探針式傳感器與驅(qū)動(dòng)電路系統(tǒng)相結(jié)合，能夠分時(shí)依次測量周向上六組動(dòng)態(tài)全水值測量傳感器的響應(yīng)值(即測量通道內(nèi)部不同周向局部區(qū)域范圍內(nèi)的流體電導(dǎo)率值)，取浸泡在水層中的I組探針響應(yīng)值即為動(dòng)態(tài)全水值信息，從而可有效獲取水平井油水分層流條件下的動(dòng)態(tài)全水值。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明實(shí)施例用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針式傳感器示意圖；
圖2為本發(fā)明實(shí)施例用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向電導(dǎo)探針式傳感器截面圖；
圖3為本發(fā)明實(shí)施例用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4為本發(fā)明實(shí)施例周向探針式傳感器測量系統(tǒng)輸出信號(hào)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)描述。以下實(shí)施例用于說明本發(fā)明，但不是用來限制本發(fā)明的范圍。
[0015]如圖1和2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種用于水平井動(dòng)態(tài)全水值測量的周向(陣列)電導(dǎo)探針式傳感器，其包括圓柱形絕緣體支架I及固定在絕緣體支架I內(nèi)壁上的12個(gè)探針式電極2，12個(gè)探針式電極2包括6個(gè)激勵(lì)電極(E^E6)和6個(gè)測量電極(M^M6)A個(gè)激勵(lì)電極(E^E6)位于支架I內(nèi)壁上游軸向截面周向上，且均勻間隔分布，