專利名稱：井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及油田生產(chǎn)井環(huán)空產(chǎn)出剖面連續(xù)測井組合儀中含水率 測量功能短節(jié)，具體地說是涉及一種可以安裝在新型產(chǎn)出剖面連續(xù)測 井組合儀任何部位，且可進(jìn)行連續(xù)測量含水率的井下低頻介電法測量 含水率計。
背景技術(shù)：
環(huán)空產(chǎn)液剖面測井能夠提供井下各產(chǎn)液層中各相流體的分層含 量、流體參數(shù)及性質(zhì)的變化等各項技術(shù)參數(shù)，為采油生產(chǎn)提供準(zhǔn)確的 分析數(shù)據(jù)。在油田水驅(qū)開發(fā)過程中，常用的是采用渦流流量計與持水 率計一體化設(shè)計的集流型點測環(huán)空產(chǎn)出剖面測井儀器，在井下對應(yīng)的 油層上通過卡點測量，得到相應(yīng)油層的含水?dāng)?shù)據(jù)。集流型點測環(huán)空產(chǎn) 出剖面測井儀器，特別適合油水兩相流系列的產(chǎn)出剖面測井，能夠較 為準(zhǔn)確的提供油、水分層產(chǎn)出量數(shù)據(jù)，為油田開發(fā)提供了大量的產(chǎn)能 資料，在油田采油動態(tài)監(jiān)測中發(fā)揮了重要的作用。但隨著油田對厚層 和薄夾層油層的開發(fā)，絕大多數(shù)產(chǎn)出井都要求產(chǎn)出剖面要達(dá)到厚層層 間層內(nèi)的細(xì)分，形成薄層，而薄層及薄夾層無法卡點，這樣現(xiàn)有的集 流型點測環(huán)空產(chǎn)出剖面測井儀器就無法滿足其要求。目前國內(nèi)外產(chǎn)出 剖面含水率測量的方法有許多，但是主要應(yīng)用的是過流式含水率測量 方法，而這種方法受井下液體礦化度的影響，且必須取測量點的全水 值進(jìn)行校正，而且這種方法也僅適用于集流型點測儀器，對于薄層及 薄夾層因無法卡點不能直接測得各層的含水率值。
為此，我們曾研發(fā)了適合于油、氣、水產(chǎn)出液測量的插入式低頻 介電連續(xù)測量含水率計，見附圖l，它主要是由電極、電極引線、電 路板組成的測量電路及該電路的密封組件共同構(gòu)成的含水率計，整體 插入電路筒中。該含水率計克服了卡點測量的局限性，與流量計配合， 可對井下各層含油、氣、水的產(chǎn)出液含水率進(jìn)行連續(xù)測量。但隨著油田開發(fā)方式的變化，采用聚合物驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等三次采油技術(shù)的應(yīng) 用，使得原有油、氣、水的產(chǎn)出液中增加了聚合物等驅(qū)油的物質(zhì)成分， 產(chǎn)出剖面的被測液體的黏度、成分及性質(zhì)發(fā)生了非常大的變化；還有
為了提高最終采收率，油田加大了壓裂的力度，于是在提高油層滲透 率的同時，也使得油層出砂問題嚴(yán)重，現(xiàn)有的測井儀器中與連續(xù)測量 含水率計配套使用的流量計由于產(chǎn)出液粘度的變稠及經(jīng)常出現(xiàn)砂卡 問題，己嚴(yán)重影響測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，所以隨著對現(xiàn)有流量計的更新 換型為集流器，原插入式低頻介電連續(xù)測量含水率計與集流器由于連 接方式的變化而無法配套使用，無法完成對化學(xué)驅(qū)油、壓裂驅(qū)油細(xì)分 薄層及薄夾層環(huán)空產(chǎn)出剖面進(jìn)行含水率的測量。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有含水率計無法與集流器配套使用的問題，本發(fā)明提 供一種井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計，該連續(xù)測量含水率計可以 靈活地安裝在測井儀器任何位置，對各油層的化學(xué)產(chǎn)出液進(jìn)行連續(xù)含
水率的測量，且95%以上特高含水率的分辨率可達(dá)到1%。
本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計，
包括接線柱及電極，所述的接線柱固定于安裝臂上端，安裝臂下端依
次連接金屬密封套及橡膠密封套；橡膠密封套內(nèi)固定表面有電極絕緣 套的測量電極，而測量電極的上段連接外徑置有密封芯絕緣套的密封 芯，密封芯上段與金屬密封套內(nèi)孔配合，且其頂端穿出的電極引線依 次與集成測量電路模塊及信號輸出線連接，信號輸出線與接線柱連 接；所述的集成測量電路模塊主要由時基UA555， 二極管Di、 D2，三 極管Q"電阻0^，R2，R3，R》，電容(Cu C2 ， C3)組成;其中時基UA555 的管腳1直接接地；管腳3經(jīng)電阻Rh三極管Qi的基極及集電極、經(jīng) SIG、電阻R4接信號輸出線，Qi的發(fā)射極接地；管腳4、 8并聯(lián)，經(jīng) 二極管"的截止端及導(dǎo)通端、SIG、電阻R4接信號輸出線，經(jīng)R2接 管腳7，管腳7經(jīng)R3同時接管腳2、 6;穩(wěn)壓二極管D2的導(dǎo)通端及電 容d、 C2、 C3的一端接地，而D2及d的另一端與Di的截止端連接，C2的另一端接管腳5， C3的另一端經(jīng)CR后同時接管腳2、 6及R3。
所述的集成測量電路模塊與金屬密封套間有地線；與密封芯配合 的金屬密封套的兩端分別置有高壓絕緣墊，且上端絕緣墊上還置有壓 帽；金屬密封套外徑與安裝壁內(nèi)孔間置有雙道O型橡膠密封圈；連接 臂與金屬密封套及電極與密封芯間均為螺紋連接；金屬密封套與橡膠 密封套間為螺紋連接。
該井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計的有益效果是由于采用了 將測量傳感器電路設(shè)計制造成直徑僅為4mm的微型模塊，使其封裝后 的尺寸小于電極封裝后的尺寸，因而使該含水率計的整體外形規(guī)格較 小，通過安裝臂可以滿足因測量不同參數(shù)的需要而靈活的安裝在測量 儀器內(nèi)的任何位置與新型流量計配套使用；并使其封裝后的尺寸小于 電極封裝后的尺寸，使該含水率計的整體外形規(guī)格較小，安裝于測量 儀器內(nèi)使其有足夠的液體流動空間，從而保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；并 且在集成測量電路腔體的前后端采用多道密封，使該含水率計可承受 40MPa壓力及125"的溫度，滿足井下測試時需承受壓力的要求，提高 了產(chǎn)出剖面測井資料的準(zhǔn)確性和測井效率。


附圖1為背景技術(shù)中含水率計的結(jié)構(gòu)示意附圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意附圖3為附圖2中序號4的電路附圖4附圖2中序號16安裝臂結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖5為本發(fā)明的安裝示意卜高壓接線柱2-測量電路腔體3-測量信號輸出引線4-集成 測量電路模塊5-電極引線6-測量電路地線7-密封芯絕緣壓緊 螺母8-不銹鋼密封套9-雙道"0"型密封圈10-密封芯11-密封 芯絕緣套12-高壓絕緣墊13-耐油氟橡膠密封套 14-測量電極 15-測量電極絕緣套16-安裝臂17-輸出線18-測量電路19-測量 通道20-集流器21-扶正器22-動力及傳動系統(tǒng)23-尾帽24-金屬壓緊環(huán)
具體實施例方式
附圖1背景技術(shù)中含水率計的結(jié)構(gòu)示意由附圖2所示，該井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計包括接線柱 l及集成測量電路模塊4、連接臂16、電極14及其密封套(8， 13)， 接線柱1固定于安裝臂16上端，安裝臂16下端依次連接金屬密封套 8及橡膠密封套13;橡膠密封套13內(nèi)固定表面有電極絕緣套15的測 量電極14，而測量電極14的上段連接外徑置有密封芯絕緣套11的 密封芯10，密封芯10上段與金屬密封套8內(nèi)孔配合，且其頂端穿出 的電極引線5依次與集成測量電路模塊4及信號輸出線3連接，信號 輸出線3與接線柱1連接；連接臂16與金屬密封套8及電極14與密 封芯10間可以根據(jù)實際需要采用密封的連接方式，本實施例為均為 螺紋連接；橡膠密封套13插裝與屬密封套8、密封芯10及電極14 的外徑，使之與被測液體隔離。
由附圖3所示，上述的集成測量電路模塊4主要由時基UA555， 二極管D^D2，三極管Qi，電阻R「R4，電容C「G,組成；其中時基UA555 的管腳1直接接地；管腳3經(jīng)電阻R,、三極管Qt的基極及集電極、經(jīng) SIG、電阻R4接信號輸出線，Qi的發(fā)射極接地；管腳4、 8并聯(lián)，經(jīng)二 極管D,的截止端及導(dǎo)通端、SIG、電阻R4接信號輸出線，經(jīng)R2接管 腳7，管腳7經(jīng)R3同時接管腳2、 6;穩(wěn)壓二極管D2的導(dǎo)通端及電容 d、 C2、 C3的一端接地，而D2及d的另一端與"的截止端連接，G的 另一端接管腳5， C3的另一端經(jīng)CR后同時接管腳2、 6及電阻R3。其 中Dl為D1IN4148型、D2為D2酒29A型、Ql為2SD1005型、Rl為 20K、 R2為IOK、 R3為1M、 R4為1K、 Cl為1 P 、 C2為0. OIM、 C3為 可變電容、SIG為頻率信號的輸出端、CR為電容信號的輸入端。
該含水率計通過無壓差設(shè)計使被測流體的油、水流動形成串聯(lián)分 布狀態(tài)，這種狀態(tài)的流體具有含水率越高混合介電常數(shù)的分辨率越高 的特性，因此特別適合特高含水井的測量，通過低頻介電含水率計傳感器將隨著不同含水率變化而變化的混合介電常數(shù)轉(zhuǎn)換成電容量C的
變化，其激勵頻率不高于10KHz。在這樣的激勵下被測電容的響應(yīng)不
受井下礦化度的影響，只與被測流體的混合介電常數(shù)有關(guān)。頻率信號
通過時基UA555管腳3輸出，經(jīng)過R1輸入給Q12SD1005放大器，并通過 放大器的集電極放大輸出到SIG端，接信號輸出線3輸出；電路中 D1IN4148有兩個作用 一是作為D2IN829A、 C1組成的時基IC555供電 電源的限流電阻；二是阻擋負(fù)干擾信號進(jìn)入該電路系統(tǒng)，提高了該電 路的抗干擾能力?？砂阉谱鞒芍睆綖?mm的測量電路模塊4，裝在電 極引線5和信號輸出線3之間，消除了電極引線5對測量的影響；同時 該測量電路模塊4封裝后的尺寸不能大于電極14封裝后的規(guī)格，并且 達(dá)到了直流供電和傳感器響應(yīng)頻率信號的單芯傳輸，實現(xiàn)測量電極、 測量電路的一體化。
為了不影響流量測量，含水率計組合體采用小直徑，留出足夠的 流道空間，保證測量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性；為了使含水率及在井下測試時可 承受40MPa流體壓力，對整體測量電極采用兩部分密封， 一是集成測 量電路腔體2的密封，前端采用了高壓密封接線柱1與連接臂16螺紋連 接密封，在密封的同時將信號輸出線3引出；后端采用密封組件，除 了密封電路腔體2外，還要把電極14測量的信息傳遞給測量電路，通 過連接臂16的下端與06mm的不銹鋼密封套8間的螺紋連接，且連接面 裝有雙道"0"耐油耐高溫的密封圈9，對測量電路腔的后端密封；含 水率計的中間是2mm的密封芯10，它通過密封芯絕緣套ll和上下兩個 絕緣壓墊12與密封套13絕緣，頂部通過引線5和測量電路模塊4相連， 底部通過螺紋和帶有測量電極絕緣套15的測量電極14相接，且密封芯 10的上部與不銹鋼密封套8間有密封芯絕緣壓緊螺母7螺紋固定密封； 二是采用耐油氟橡膠密封套13內(nèi)孔與密封芯10、密封套8與電極14的 外徑插接的形式形成面接觸進(jìn)行密封，使測量電極14及密封芯10與被 測液體完全隔離，且在密封芯10的變徑處高壓絕緣墊12密封，解決了 目前該領(lǐng)域井下測量的瓶頸問題。為了使該含水率計的使用安裝方便，如附圖4所示，在測量電路
密封腔的頂部按120度設(shè)計了三個安裝臂16，可以通過壓緊環(huán)24 (如 附圖5)按照需要安裝在任何測量流道里，應(yīng)用十分方便靈活。
測量含水率時，如附圖5所示，將連續(xù)含水率計居中在套管中心， 由動力與傳動系統(tǒng)22同時打開集流器20和扶正器21，扶正器由十 二根扶正片組成，具有變徑及收縮功能，且扶正片不受高溫的影響， 保證流量計在井下測量時始終處于井筒軸線位置，最大程度上消除因 流量計處于井筒徑向不同位置所導(dǎo)致的流量測量誤差。在集流器20 的作用下套管內(nèi)大部分介質(zhì)通過集流器20中的進(jìn)液口進(jìn)入測量通道 19，傳輸給由測量電極14和測量電路18組成的含水率計傳感器，通 過測量流經(jīng)傳感器的被測流體的介電常數(shù)不同來確定含水率的變化， 測量信號通過傳輸線17進(jìn)入下一級電路，和其他信號組合一起傳輸 到地面。在連續(xù)測井時通過尾帽23連接的加重桿在絞車的作用下就 可獲得井下不同深度的連續(xù)含水率數(shù)據(jù)。
該低頻介電連續(xù)含水率計應(yīng)用簡單方便，可以安裝在新型產(chǎn)出剖 面連續(xù)測井組合儀的任何需要的部位，同時具有含水率越高儀器分辨 率越高的特點，因此特別適合于高含水井的含水率測量，在95%以上 的特高含水率段儀器分辨率能夠達(dá)到1%。由于含水率計中傳感器的 響應(yīng)只和被測流體的含水率有關(guān)，和被測流體導(dǎo)電性無關(guān)，因此也不 受礦化度的影響，所以不需要進(jìn)行井下取樣校證，不僅提高了測井效 率，而且滿足了連續(xù)測量含水率的要求，提高了產(chǎn)出剖面測井資料的 準(zhǔn)確性，具有測量范圍廣、不受礦化度影響、含水率越高儀器分辨率 越高等優(yōu)點。
權(quán)利要求
1、一種井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計，包括接線柱(1)及電極(14)，其特征在于接線柱(1)固定于安裝臂(16)上端，安裝臂(16)下端依次連接金屬密封套(8)及橡膠密封套(13)；橡膠密封套(13)內(nèi)固定表面有電極絕緣套(15)的測量電極(14)，而測量電極(14)的上段連接外徑置有絕緣套(11)的密封芯(10)，密封芯(10)上段與金屬密封套(8)內(nèi)孔配合，且其頂端穿出的電極引線(5)依次與集成測量電路模塊(4)及信號輸出線(3)連接，信號輸出線(3)與接線柱(1)連接；所述的集成測量電路模塊包括時基UA555，二極管(D1、D2)，三極管Q1，電阻(R1，R2，R3，R4)，電容(C1，C2，C3)組成；其中時基UA555的管腳1直接接地；管腳3經(jīng)電阻R1、三極管Q1的基極及集電極、SIG、電阻R4接信號輸出線，Q1的發(fā)射極接地；管腳4，8并聯(lián)，經(jīng)二極管D1的截止端及導(dǎo)通端、SIG、電阻R4接信號輸出線，經(jīng)R2接管腳7，管腳7經(jīng)R3同時接管腳2、6；穩(wěn)壓二極管D2的導(dǎo)通端及電容C1、C2、C3的一端接地，而D2及C1的另一端與D1的截止端連接，C2的另一端接管腳5，C3的另一端經(jīng)CR后同時接管腳2、6及R3。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計， 其特征在于集成測量電路模塊(4)與金屬密封套(8)間有地線(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計， 其特征在于與密封芯(10)配合的金屬密封套(8)的兩端分別置 有高壓絕緣墊(12)，且上端絕緣墊(12)上還圓定絕緣壓緊螺母(7)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計， 欺^E在于^!^封套(8)夕階與^！ (16)內(nèi)孔間置^^^爐0型 ^ 封圈(9)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種井下低頻介電法連續(xù)測量含水率計。主要解決現(xiàn)有含水率計無法與集流器配套使用，完成對化學(xué)驅(qū)及壓裂驅(qū)油的井下薄層及薄夾層油層進(jìn)行連續(xù)測量含水率的問題。其特征在于接線柱(1)固定于安裝臂(16)上端，安裝臂(16)下端依次連接金屬密封套(8)及橡膠密封套(13)；橡膠密封套(13)內(nèi)固定表面有電極絕緣套(15)的測量電極(14)，而測量電極(14)的上段連接外徑置有絕緣套(11)的密封芯(10)，密封芯(10)上段與金屬密封套(8)內(nèi)孔配合，且其頂端穿出電極引線(5)依次與集成測量電路模塊(4)及信號輸出線(3)連接，信號輸出線(3)與接線柱(1)連接。該連續(xù)測量含水率計可以安裝在測井儀器任何位置，且95％以上特高含水率的分辨率可該達(dá)到1％。
文檔編號E21B49/00GK101532384SQ20081020976
公開日2009年9月16日 申請日期2009年3月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月17日
發(fā)明者海 劉, 芳 劉, 王玉玲 申請人:大慶油田有限責(zé)任公司