CN104265276A - 基于电阻率示踪剂的流量测量方法及流量计 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了基于电阻率示踪剂的流量测量方法，包括如下步骤：(1)沿套管内流体流动方向间隔一定距离设置两个以上的电阻率探头组；(2)测量并记录相邻探头组之间的距离以及套管内圆半径；(3)在探头组上游投放电阻率示踪剂；(4)在电阻率示踪剂随流体流动依次运移经过各个探头组时，各探头组对电阻率物理量变化的信号进行探测，送入处理电路，并通过电缆将信号传至地面系统，由地面系统显示测量信号的波形，得到对应信号波峰的时间；(5)收集上述探头组所反馈的数据，通过公式计算得出套管内流体流量；同时本发明还提供了一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，本发明采用电阻率示踪法，无放射性污染，可应用于油井和水井的测量。
Description
技术领域
本发明属于油田测井技术领域，具体涉及一种基于电阻率示踪剂对测井产出井和注入井的流量测量新方法，同时提供了适用于该新方法的多探头电阻率示踪相关流量计。
背景技术
在油田的后期开发过程中，为了科学开采，提高区块和单井的产能和产量，必须通过对注入井和产出井剖面进行测试，其中流体流量参数的准确测量有非常重要的意义。传统的流量测量方法有涡轮测量计、电磁流量计、超声流量计、放射性示踪流量计等方法。其中，涡轮流量计适用于油井和水井各种介质的流体流量的测量，但因为仪器采用活动部件，井下测试环境复杂，故测井成功率低，测量精度不高，尤其存在启动排量的问题，无法进行产液井小流量的测量；超声波流量计和电磁流量计都只能应用于水井测试，而且超声波流量计的工作温度不能超过150度；放射性示踪流量计可以应用于小流量测试和水井管外流的流量测试，但因为存储放射性污染，其应用受到限制，也无法应用于产液井的测量。
总体来说上述传统流量测量方法在油田生产测试过程中存在以下问题：
①受环境因素影响大；②测量精度低；③环保因素不允许。
然而，目前暂无一种新方法，能够在解决上述问题基础之上，实现精确测量注入井和产出井及分层的相应流量。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其通过在套管中沿流体流动方向间隔设置两个以上的由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，当上游投放的电阻率示踪剂随流体流动运移经过具有一定间隔距离的多个电阻率探头组时，各电阻率探头组上便会按照先后顺序测得相应波形并产生各自的输出信号；该多个探头组在各自输出的曲线上应具有较大的相似性，可近似的认为输出信号为相同的，仅相互之间存在时间上的延迟，通过对多个探头组之间输出信号时间、间距、套管内径等数据的分析，容易计算出套管内流体的流量。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：
基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)沿套管内流体流动方向间隔一定距离设置两个以上的由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，各电阻率探头组连接有处理电路并经电缆同地面系统相连接；
(2)测量并记录相邻电阻率探头组之间的距离l1、l2、…ln，以及套管内圆半径r；
(3)在电阻率探头组上游投放电阻率示踪剂；
(4)在电阻率示踪剂随流体流动依次运移经过各个电阻率探头组时，各电阻率探头组对电阻率物理量变化的信号进行探测，送入处理电路，并通过电缆将信号传至地面系统，由地面系统显示测量信号的波形，得到对应信号波峰的时间t1、t2、…tn；
(5)收集上述多个电阻率探头组所反馈的数据，通过公式v＝[l1/(t2-t1)+l2/(t3-t2)+…ln/(tn-tn-1)]/(n-1)，计算得出套管内流体流速v；
(6)通过公式Q＝vπr2，得出套管内流体流量Q。
所述处理电路包括有微处理单元、D/A转换器，激励驱动单元、变压器、前级处理单元、差分放大单元、全波整流单元、A/D转换器以及模式选择单元；其中所述微处理单元同D/A转换器相连接，所述D/A转换器同激励驱动单元相连接，所述激励驱动单元同变压器相连接，所述变压器输出端连接至电阻率探头组的激励电极，所述电阻率探头的测量电极同前级处理单元相连接，所述前级处理单元同信号差分放大单元相连接，所述信号差分放大单元同全波整流单元相连接，所述全波整流单元同A/D转换器相连接，所述A/D转换器连接至微处理单元；
所述微处理单元通过刻度/测量模式选择单元同前级处理单元相连接；
所述激励驱动单元包括有信号放大电路以及恒流源电路。
本发明的另一技术目的在于提供一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，包括有流量计本体，其特征在于：流量计本体上端连接固定有示踪剂释放器，所述示踪剂释放器内装有电阻率示踪剂，所述流量计本体于示踪剂释放器以下部分沿轴向依次间隔设置有至少两个以上的由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，各电阻率探头组连接有处理电路并经电缆同地面系统相连接。
所述电阻率探头组的数量为2-6个。
所述电阻率探头组设置于流量计本体外表面。
作为本发明的另一个优选实施例，所述流量计本体为一中空的导流管，所述导流管上端设有集流伞，所述电阻率探头组设置于导流管内部，导流管末端开设有出液口。
所述示踪剂释放器设置于集流伞的上游位置。
通过以上技术方案，本发明的有益效果在于：
1、采用电阻率示踪法，不存在放射性污染，可应用于油井和水井的测量；
2、在产液剖面测试中打破了长期以来只能应用涡轮流量计测量的局面，且测量精度高、测井成功率高。
附图说明
图1是本发明基于电阻率示踪剂的流量测量方法流程示意图；
图2是本发明实施例1多探头电阻率示踪相关流量计外流式结构示意图；
图3是运用本发明实施例1中测量方法及流量计所获得的两个不同位点的波形-时间变化图；
图4是本发明实施例2多探头电阻率示踪相关流量计内流式结构示意图；
图5是本发明处理电路的电路原理框图。
具体实施方式
为清楚、完整地描述本发明技术特征及原理，以下将结合附图及实施例对本发明做进一步详细说明，但不应视为对本发明的限定。
实施例1
如图1所示，基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其包括以下步骤：
(1)沿套管内流体流动方法直线间隔一定距离设置2个由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，各电阻率探头组连接有处理电路并经电缆同地面系统相连接；
(2)测量并记录2个电阻率探头组之间的距离l1，以及套管内圆半径r；
(3)在电阻率探头组上游投放电阻率示踪剂；
(4)在电阻率示踪剂随流体流动依次运移经过2个电阻率探头组时，各电阻率探头组分别对电阻率物理量变化的信号进行探测，送入处理电路，并通过电缆将信号传至地面系统，由地面系统显示测量信号的波形，得到对应信号波峰的时间t1、t2；
(5)收集上述电阻率探头组所反馈的数据，通过公式v＝l1/(t2-t1)，计算得出套管内流体流速v；
(6)通过公式Q＝vπr2，得出套管内流体流量Q。
如图2所示，一种基于上述测量方法的多探头电阻率示踪相关流量计，包括有流量计本体1-1，流量计本体1-1上端连接固定有示踪剂释放器1-2，示踪剂释放器1-2内装有电阻率示踪剂且开设有释放口，流量计本体1-1外壁于示踪剂释放器1-2以下部分沿轴向依次间隔设置有第一电阻率探头组1-3、第二电阻率探头组1-4，两个电阻率探头均由激励电极和测量电极组成，且连接有处理电路，并通过电缆同地面系统相连接。
参照图3，图中上波形为第一电阻率探头组1-3所测波形，下波形为第二电阻率探头组1-4所测波形，两个波形的波峰对应的时间分别为t1和t2，第一电阻率探头组1-3和第二电阻率探头组1-4的距离通过设计为已知的l1。
本实施例中的多探头电阻率示踪相关流量计为外流式，适用于较大流量，工作时套管内流体流经该流量计外部。
实施例2
如图1所示，基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其包括以下步骤：
(1)沿套管内流体流动方法直线间隔一定距离设置3个由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，各电阻率探头组连接有处理电路，并经电缆同地面系统相连接；
(2)分别测量并记录相邻电阻率探头组之间的距离l1、l2，以及套管内圆半径r；
(3)在电阻率探头组的上游投放电阻率示踪剂；
(4)在电阻率示踪剂随流体流动依次运移经过3个电阻率探头组时，各电阻率探头组对电阻率物理量变化的信号进行探测，送入处理电路，并通过电缆将信号传至地面系统，由地面系统显示测量信号的波形，得到对应信号波峰的时间t1、t2及t3；
(5)收集上述电阻率探头组所反馈的数据，通过公式v＝[l1/(t2-t1)+l2/(t3-t2)]/2，计算得出套管内流体流速v；
(6)通过公式Q＝vπr2，得出套管内流体流量Q。
如图4所示，一种基于上述测量方法的多探头电阻率示踪相关流量计，包括有流量计本体，流量计本体为一中空导流管2-1，导流管2-1上端设有集流伞2-2，导流管2-1内部于集流伞2-2位置以下部分沿轴向依次间隔设置有第一电阻率探头组2-3、第二电阻率探头组2-4、第三电阻率探头组2-5，各电阻率探头组均由激励电极和测量电极组成；导流管2-1于集流伞2-2上游位置设置有示踪剂释放器2-6，示踪剂释放器2-6内装有电阻率示踪剂且开设有释放口，导流管2-1末端开设有出液口2-7，3个电阻率探头组连接有处理电路，并通过电缆同地面系统相连接。
本实施例中的多探头电阻率示踪相关流量计为内流式，适用于较小流量，工作时套管内的流体在集流伞2-2作用下进入导流管2-1内。
如图5所示，在上述各实施例中，处理电路均包括有微处理单元101、D/A转换器102、激励驱动单元103、变压器104、前级处理单元105、差分放大单元106、全波整流单元107、A/D转换器108以及模式选择单元109；
其中，微处理单元101同D/A转换器102相连接，并由D/A转换器102产生激励信号，D/A转换器102同激励驱动单元103相连接，激励驱动单元103中包括有信号放大电路以及恒流源电路，激励驱动单元103同变压器104相连接，激励信号经隔直放大、进入恒流源电路后通过变压器104变为差分信号；变压器104输出端连接至电阻率探头组的激励电极，将差分信号送入电阻率探头组的激励电极；
电阻率探头组通过测量电极采集信号，并通过测量电极同前级处理单元105相连接，前级处理单元105同差分放大单元106相连接，差分放大单元106同全波整流单元107相连接，全波整流单元107同A/D转换器108相连接，A/D转换器108连接至微处理单元101，实现将测量电极采集到的信号，先进行差分放大，然后经过全波整流，再送入A/D转换器108进行数据转换。A/D转换器108的转换在一个数模台阶内完成，这样在连续完成一定周期Tx数据采样后进行相加，即得出了一定周期Tx内正弦波有效值；
同时，微处理单元101可通过刻度/测量模式选择单元109同前级处理单元105相连接，在测量开始时，由微处理单元101控制进入刻度模式，分别测量两次(高刻、低刻)标准电阻阻值后，得出标准刻度值K1、K2；然后进入测量模式，通过测量所得的正弦波有效值及K1，K2值，经过计算即可得出电阻率阻值。
Claims (10)
1.基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)沿套管内流体流动方向间隔一定距离设置两个以上的由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，各电阻率探头组连接有处理电路并经电缆同地面系统相连接；
(2)测量并记录相邻电阻率探头组之间的距离l1、l2、…ln，以及套管内圆半径r；
(3)在电阻率探头组上游投放电阻率示踪剂；
(4)在电阻率示踪剂随流体流动依次运移经过各个电阻率探头组时，各电阻率探头组对电阻率物理量变化的信号进行探测，送入处理电路，并通过电缆将信号传至地面系统，由地面系统显示测量信号的波形，得到对应信号波峰的时间t1、t2、…tn；
(5)收集上述电阻率探头组所反馈的数据，通过公式v＝[l1/(t2-t1)+l2/(t3-t2)+…ln/(tn-tn-1)]/(n-1)，计算得出套管内流体流速v；
(6)通过公式Q＝vπr2，得出套管内流体流量Q。
2.根据权利要求1所述的基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其特征在于：所述处理电路包括有微处理单元、D/A转换器，激励驱动单元、变压器、前级处理单元、差分放大单元、全波整流单元、A/D转换器以及模式选择单元；其中所述微处理单元同D/A转换器相连接，所述D/A转换器同激励驱动单元相连接，所述激励驱动单元同变压器相连接，所述变压器输出端连接至电阻率探头组的激励电极，所述电阻率探头的测量电极同前级处理单元相连接，所述前级处理单元同差分放大单元相连接，所述差分放大单元同全波整流单元相连接，所述全波整流单元同A/D转换器相连接，所述A/D转换器连接至微处理单元。
3.根据权利要求2所述的基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其特征在于：所述微处理单元通过刻度/测量模式选择单元同前级处理单元相连接。
4.根据权利要求2所述的基于电阻率示踪剂的流量测量方法，其特征在于：所述激励驱动单元包括有信号放大电路以及恒流源电路。
5.一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，包括有流量计本体，其特征在于：所述流量计本体上端连接固定有示踪剂释放器，所述示踪剂释放器内装有电阻率示踪剂，所述流量计本体于示踪剂释放器以下部分沿轴向依次间隔设置有至少两个以上的由激励电极和测量电极组成的电阻率探头组，各电阻率探头组连接有处理电路并经电缆同地面系统相连接。
6.根据权利要求5所述的一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，其特征在于：所述处理电路包括有微处理单元、D/A转换器，激励驱动单元、变压器、前级处理单元、差分放大单元、全波整流单元、A/D转换器以及模式选择单元；其中所述微处理单元同D/A转换器相连接，所述D/A转换器同激励驱动单元相连接，所述激励驱动单元同变压器相连接，所述变压器输出端连接至电阻率探头的激励电极，所述电阻率探头的测量电极同前级处理单元相连接，所述前级处理单元同差分放大单元相连接，所述差分放大单元同全波整流单元相连接，所述全波整流单元同A/D转换器相连接，所述A/D转换器连接至微处理单元。
7.根据权利要求6所述的一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，其特征在于：所述微处理单元通过刻度/测量模式选择单元同前级处理单元相连接。
8.根据权利要求5所述的一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，其特征在于：所述电阻率探头组的数量为2-6个。
9.根据权利要求5所述的一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，其特征在于：所述电阻率探头组设置于流量计本体外表面。
10.根据权利要求5所述的一种基于上述方法的多探头电阻率示踪相关流量计，其特征在于：所述流量计本体为一中空的导流管，所述导流管上端设有集流伞，所述电阻率探头组设置于导流管内部，导流管末端开设有出液口，示踪剂释放器设置于所述集流伞的上游位置。
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