CN101710089B - 一种测量离子导电体含水率及矿化度的方法及仪器 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及用于石油勘探、生产在地层及油井中的测量离子导电体含水率及矿化度的方法及仪器。它为电法测量领域提供了一种便捷方法和测量油井、定量分析含水率及矿化度的一种新仪器。其技术方案是：先接通电源，供电电路向仪器供电；供电电路通过电容率/电阻率测量电路向探头提供测量电流，再输送到被测物体产生原始信号；测量电路分选测量电容率/电阻率信号；计算电路预置公式及经验参数，计算电路接收分选测量的电容率/电阻率数据后计算出含水率及矿化度；控制电路控制测量电路A、B交替工作，控制电路控制盐水释放器的开关；最后信号传输电路将收到的信号由电缆传输到地面记录装置。用于石油勘探生产行业定量分析地层含水率及矿化度参数。
Description
技术领域
本发明涉及一种电法测量领域中，针对离子导电体，如导电液体、地层、动植物体等物体的含水率、矿化度参数的测量，特别适用于石油勘探、生产在地层及油井中定量分析含水率、矿化度参数的测量方法和仪器。
背景技术
现有技术中，电法测量领域在分析多种离子导电体含水率、矿化度时，一般采用电阻率或阻抗参数，由于电阻率或阻抗参数提供的信息是含水率和矿化度的共同贡献，应用分析时，已知矿化度参数能够计算含水率，已知含水率参数能够计算矿化度，当含水率和矿化度都处于未知状态时，要计算出其中一种参数是办不到的。石油勘探测量地层含水率的基本方法是阿尔奇模型，测量油井产出剖面和注水剖面的基本方法是电阻率(含电导、阻抗)模型，该技术计算含水率时需要已知液体电阻率(或矿化度)参数参与计算，实际工作中液体电阻率获取是极其困难的。油田生产和科研中，需要一种更加便捷的获取含水率、矿化度参数的测量新方法。
发明内容
本发明的目的是：为在电法测量领域测量含水率、矿化度提供一种便捷的方法，为石油勘探、生产行业测量油井、定量分析含水率、矿化度参数，提供一种测量离子导电体含水率及矿化度的方法及仪器。
本发明提供了一种含水率、矿化度参数的测量方法，该方法的测量原理是采用具有电容率/电阻率分选测量能力的专用仪器向被测物体供给交变电流，采集电容率参数及电阻率参数，将电容率/电阻率数据代入原始创新的“公式I”计算出含水率参数；
公式中B-含水率(体积百分比，用小数表示)、Rt-确定温度条件下实测电阻率(单位为ohm.m)、Ct-确定温度条件下实测电容率(单位为nf/m)、n1-电阻率指数由实验室获得、m1-电容率指数实验室获得、K1-综合系数实验室获得。
将电容率、电阻率数据代入原始创新的“公式II”计算出矿化度参数。
公式中S-矿化度、Rt-确定温度条件下实测电阻率(单位为ohm.m)、Ct-确定温度条件下实测电容率(单位为nf/m)、n2-电阻率指数由实验室获得、m2-电容率指数实验室获得、K2-综合系数实验室获得。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种测量离子导电体含水率及矿化度的方法，其特征是，先接通电源，供电电路向仪器整体供电，仪器进入正常工作状态；供电电路通过电容率/电阻率测量电路A和电容率/电阻率测量电路B向探头提供测量电流，探头将测量电流输送到被测物体后产生原始信号；然后电容率/电阻率测量电路A和然后电容率/电阻率测量电路B分选测量电容/电阻信号；计算电路内部预置了“公式I”及“公式II”和区域性经验参数，计算电路接收到分选测量的电容/电阻数据后，计算出被测物体含水率及矿化度参数；控制电路控制电容率/电阻率测量电路A及电容率/电阻率测量电路B交替工作避免相互供电干扰，控制电路接到地面指令后控制盐水释放器的开启与关闭；盐水释放器内部储存盐水或其它导电液体，当接收人工指令后将液体释放于井筒中，人工制造一个强信号供给计算液体流量使用；最后信号传输电路将所有收到的信号通过电缆线传输到地面记录装置，完成整个测量流程方法。
一种测量离子导电体含水率及矿化度的仪器，是由供电电路、控制电路、电容率/电阻率测量电路、计算电路和信号传输电路组成，其结构特征是：供电电路用电线分别与电容率/电阻率测量电路A及电容率/电阻率测量电路B并联；控制电路用电线并联电容率/电阻率测量电路A、电容率/电阻率测量电路B及盐水释放器；电容率/电阻率测量电路A一端连接探头，另一端连接计算电路；电容率/电阻率测量电路B一端连接探头，另一端连接计算电路；计算电路连接信号传输电路，信号传输电路用电缆线与地面装置连接。
本发明的有益效果是：(1)本发明的测量方法方便快捷、测得参数可靠、不需要换算；(2)本测量仪器结构简单、准确度高、不污染环境、经济适用，可用于石油天然气勘探、生产行业定量分析地层含水率及矿化度参数。
附图说明
图1是本发明测量离子导电体含水率及矿化度的仪器结构示意图。图中：1.供电电路；2.控制电路；3.电容率/电阻率测量电路A；4.电容率/电阻率测量电路B；5.计算电路；6.探头A；7.探头B；8.盐水释放器；9.信号传输电路；10.电缆线。
图2是本测量方法对矿化度、含水率变化时电容率/电阻率实测数据图。图中，x轴是电阻率实测数据；y轴是电容率实测数据；系列1显示氯化钠溶液矿化度变化时对应数值，用◆表示；系列2显示油水两相样品中含水率变化时对应的数值，用■表示。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明做进一步说明。
本发明的物理基础是：离子导电体导电方式既有电阻特性又有电容特性，其中电阻贡献由内部离子导电能力决定，电容贡献由内部介质结合周边离子组合形成。
按照图1所示，本发明测量离子导电体含水率及矿化度的方法是：
(1)先接通电源，供电电路1提供仪器整体用电，仪器进入正常工作状态；
(2)供电电路1通过电容率/电阻率测量电路A3和电容率/电阻率测量电路B4向探头6、7提供测量电流，探头将测量电流送进被测物体，测量电流流过被测物体后产生原始信号；
(3)电容率/电阻率测量电路A3、电容率/电阻率测量电路B4分选测量电容/电阻信号；
(4)计算电路5内部预置了“公式I”及“公式II”及区域性经验参数，计算电路5接收到分选测量的电容/电阻数据后计算出含水率及矿化度参数；
(5)控制电路2控制电容率/电阻率测量电路A3及电容率/电阻率测量电路B4交替工作避免相互供电干扰(视干扰程度选择性使用)，控制电路2接到地面指令后控制盐水释放器8的开启与关闭；
(6)盐水释放器8内部储存盐水(或其他含有特强电容/电阻信息的导液体)备用，接收人工指令后将液体释放于井筒中，人工制造一个强信号(替代传统的同位素)供给计算液体流量使用；
(7)信号传输电路9将所有收到的信号通过电缆线10传输到地面记录装置，完成整个测量流程。
本发明测量方法具体实施方式步骤如下：
(1)采用与传统阿尔奇公式相同方式，在实验室对待测样品获取区域性经验参数m1、n1、K1、m2、n2、K2，以备实际测量工作中普遍计算使用；
(2)采用具有电容率/电阻率分选测量能力的专用测量仪器向被测物体供给交变电流；
(3)专用测量仪器自动采集电容(率)参数/电阻(率)参数；
(4)人工输入区域性经验参数m1、n1、K1、m2、n2、K2；
(5)专用测量仪器自动将电容率/电阻率数据输入“公式I”计算出含水率参数，将电容率/电阻率数据输入“公式II”计算出矿化度参数。实际施工过程中，将区域性经验参数提前置于仪器内，第二至五步工作专用测量仪器能够全部自动完成。
如图2所示，x轴是电阻率实测数据，物理量纲是欧姆·米；y轴是电容率实测数据，物理量纲是纳法/米；图中系列1显示氯化钠溶液矿化度变化时对应的电容率/电阻率数值；图中系列2显示油水两相样品中含水率变化时对应的电容率/电阻率数值；图2整体显示含水率、矿化度确定的样品在阻容平面坐标上有自己相对应的固定位置。图2说明：含水率/矿化度都确定的物体电容率/电阻率就都处于确定状态，已知电容率/电阻率就能够计算出含水率及矿化度。
本发明的油井含水率、矿化度参数的生产测井仪器具体实施方式参照图1，仪器结构由传统电阻率(含阻抗)测量仪器结构基础结合新的测量电路构成，电路部分包括：供电电路1、控制电路2、电容率/电阻率测量电路A 3、电容率/电阻率测量电路B 4、计算电路5、探头A 6、探头B 7、盐水释放器8及信号传输电路9。
供电电路1与电容率/电阻率测量电路A 3及电容率/电阻率测量电路B 4连接；控制电路2连接电容率/电阻率测量电路A3、电容率/电阻率测量电路B4和盐水释放器8；电容率/电阻率测量电路A3连接探头A6和计算电路5；电容率/电阻率测量电路B4连接探头B 7和计算电路5；计算电路5连接信号传输电路9，信号传输电路9通过电缆线10传输与地面装置连接。
实施例1，裸眼井含水率、矿化度测量方法及仪器的实施是：在传统侧向仪器信号采集系统中增加电容率测量电路(现有技术)；将探头镀上惰性金属；在地面计算系统中置入“公式I”及“公式II”及地域性经验参数；正常启动仪器就能获得正常的地层含水率、矿化度参数。
实施例2，实验室岩样含水率、矿化度分析的实施是：在传统岩样电阻率分析仪器内增加电容率测量电路(现有技术)；改用惰性金属(或电镀)探头；在计算系统中置入“公式I”及“公式II”及地域性经验参数；正常启动仪器就能获得正常的岩样含水率、矿化度参数。
表1实测的离子导电体的电容率/电阻率(部分数据)
| 电阻率ohmm | 电容率(水)nf/m | 电阻率ohmm | 电容率(油水)nf/m |
| 27.1150 | 51.0213 | 1.4260 | 137268.2801 |
| 10.8764 | 270.2903 | 0.6605 | 198702.4208 |
| 7.1124 | 586.8244 | 0.6543 | 235609.7345 |
| 3.9968 | 1680.1624 | 0.5282 | 289463.3881 |
| 2.2460 | 4810.5460 | 0.4090 | 341853.6272 |
| 1.6032 | 8900.8292 | 0.3942 | 342614.6027 |
| 1.2621 | 13773.2837 | 0.3808 | 354351.1870 |
Claims (2)
1.一种测量离子导电体含水率及矿化度的方法，其特征在于：先接通电源，供电电路(1)提供仪器整体用电，仪器进入正常工作状态；供电电路(1)通过电容率/电阻率测量电路A(3)和电容率/电阻率测量电路B(4)向探头(6，7)提供测量电流，探头(6，7)将测量电流送进被测物体，测量电流通过被测物体后产生原始信号；然后电容率/电阻率测量电路(A3，B4)分选测量电容/电阻信号；计算电路(5)内部预置了“公式I”及“公式II”及区域性经验参数，计算电路(5)接收到分选测量的电容/电阻数据后，根据公式I，
计算出含水率参数，公式中B为含水率，Rt为确定温度条件下实测电阻率，Ct为确定温度条件下实测电容率，n1为电阻率指数，m1为电容率指数，K1为综合系数；根据公式II，
计算出矿化度参数，公式中S为矿化度，Rt为确定温度条件下实测电阻率，Ct为确定温度条件下实测电容率，n2为电阻率指数，m2为电容率指数，K2为综合系数；控制电路(2)控制电容率/电阻率测量电路A(3)及电容率/电阻率测量电路B(4)交替工作避免相互供电干扰，控制电路(2)接到地面指令后控制盐水释放器(8)的开启与关闭；盐水释放器(8)内部储存盐水或其他导电液体，当接收人工指令后将液体释放于井筒中，人工制造一个强信号供给计算液体流量使用；最后信号传输电路(9)将所有收到的信号通过电缆线(10)传输到地面记录装置，完成整个测量流程方法。
2.一种如权利要求1测量含水率及矿化度方法所使用的仪器，是由供电电路、控制电路、电容率/电阻率测量电路、计算电路和信号传输电路组成，其特征是：供电电路(1)用电线分别与电容率/电阻率测量电路A(3)及电容率/电阻率测量电路B(4)并联；控制电路(2)用电线并联电容率/电阻率测量电路A(3)、电容率/电阻率测量电路B(4)及盐水释放器(8)；电容率/电阻率测量电路A(3)一端连接探头A(6)，另一端连接计算电路(5)；电容率/电阻率测量电路B(4)一端连接探头B(7)，另一端连接计算电路(5)；计算电路(5)连接信号传输电路(9)，信号传输电路(9)通过电缆线(10)与地面装置连接。
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