CN105089614A - 热采水平井含水率测试仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了热采水平井含水率测试仪，包括相互连接的传感器和数据采集电路，所述数据采集电路被保护在金属保温瓶内，所述金属保温瓶在自身的前端口设置一个用来连接固定传感器的传感器本体座，所述传感器包括含水传感器、微差测温传感器头、压力传感器探头。所述金属保温瓶外部套有仪器内保护筒，所述仪器内保护筒外侧空套有仪器外保护筒，上述内外保护筒之间形成环空，所述仪器外保护筒前端连接有传感器保护筒，把传感器全部保护在传感器保护筒内部。本发明不仅可以监测高含水水平井出水层段位置，制定堵调位置及方案。而且对注蒸汽的热采水平井也可以进行含水率、静态井温及井压剖面测试，从而定性判明注汽过程中各射孔段吸汽情况，产液情况，水平段动用程度。

Description

热采水平井含水率测试仪

技术领域

本发明涉及监测设备，尤其是适用于水平井水平段出水层段位置监测及水平段内温度剖面、压力剖面监测的热采水平井含水率测试仪。

背景技术

随着水平井配套技术攻关，水平井应用领域和规模不断扩大，水平井应用也由零散转变为整体为主，但前期的测试及试验表明，由于水平井段长，目前的注、采工艺不能保证长的水平段水平井段不能全部均匀动用，尤其是在稠油热采水平井中，这种现象尤其明显。在已投入水平井中存在许多低效的高含水水平井，急需通过测试手段来解决水平井的出水层段位置及水平段动用情况。

目前含水率测试油田常用的主要有阻抗式含水率和电容式含水率传感器。目前阻抗式和电容式含水率计在大庆、河南、江汉等油田的直井产出剖面测井中已被应用，并取得一定的效果，但是当采出液的含水矿化度高时，阻抗式传感器测试精度偏低，而且也没有应用到水平井含水率监测上。而当原油粘度高特别是稠油的时候，传统式电容式传感器易粘油导致测试精度偏低。目前传统的含水率传感器都部分存在零点漂移和抗干扰问题，同时无法解决各种流型的影响，高温带来的影响和高粘度带来的影响。

专利号为ZL201010220880.5的专利公开过一种是液体电容电极传感器，即含水传感器：电容器的一极阳极为板金属材料，该板可以是平板，也可以是曲面板，或者多级板的不同组合。该电极板阳极板平行于流动方向放置，且沿流动方向具有一定的长度。在阳极板的分布原则上，既要布满整个测量区域，又不对流动造成较大影响。

根据电容器原理，该电容器的有效极板面积就等于导电液体与阳极板表面绝缘层之间的接触面积，于是传感器的电容值为；

式中ε为绝缘层的介电常数，A为导电液体与阳极板的总接触面积，d为绝缘层的厚度。由上式可以看出，由于d非常小，所以这种传感器的电容值非常大纳法数量级，灵敏度非常高。

发明内容

本发明的目的在于提供热采水平井含水率测试仪，不仅可以监测高含水水平井出水层段位置，制定堵调位置及方案。而且对注蒸汽的热采水平井也可以进行含水率、静态井温及井压剖面测试，从而定性判明注汽过程中各射孔段吸汽情况，产液情况，水平段动用程度。

为了达成上述目的，本发明采用了如下技术方案，热采水平井含水率测试仪，包括相互连接的传感器和数据采集电路，所述数据采集电路被保护在金属保温瓶内，所述金属保温瓶在自身的前端口设置一个用来连接固定传感器的传感器本体座，所述传感器包括含水传感器、微差测温传感器头、压力传感器探头。

所述金属保温瓶外部套有仪器内保护筒，所述仪器内保护筒外侧空套有仪器外保护筒，上述内外保护筒之间形成环空，所述仪器外保护筒前端连接有传感器保护筒，把传感器全部保护在传感器保护筒内部。

所述传感器本体座通过自身外侧的一个缩紧螺母连接固定在所述仪器内保护筒前端。

所述传感器保护筒内壁在靠近传感器本体座的位置设置一个内圆环台，所述传感器本体座套有一个防撞弹簧，所述防撞弹簧的一端顶在所述内圆环台上，另一端则顶在锁紧螺母的前端面上。

所述传感器保护筒前端设置有导向头，所述导向头中心开设通孔，用于传感器探测信号。

所述含水传感器设置在靠近导向头的中心通孔处；所述微差测温传感器头设置两个，其中一个位于传感器保护筒前端靠近导向头位置，另一个位于传感器保护筒内部后端位置，并且两两之间形成距离间隔式的温度差测量模式。

仪器内保护筒和仪器外保护筒在后方同时连接一个变径接头，变径接头后端连接油管接箍。

所述仪器内保护筒后端通过堵头与变径接头连接，所述堵头与金属保温瓶之间设置有一个减震弹簧。

相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：

该测试仪器不仅能够适用普通高含水水平井监测，而且也能解决稠油热采水平井这种高温低效水平井的监测。该仪器主要包括含水传感器、温度微差、温度、压力传感器，磁性定位系统，高温金属隔热瓶，数据采集存储电路，高温电池，耐高温耐腐蚀承压外壳等组成。能够井下各水平段的含水、温度、温差、压力、接箍等多参数，为防止信号相互干扰，提高测量精度，应优选传感器，合理安排仪器的结构，并满足高温高压测量的要求。液体电极电容式传感器是利用水的导电性，以探针所接触的水体作为电容器的一极来测量持水率。在工作原理上属于变面积型电容传感器，电容值比传统方法有了一定程度的增强。在在各种流型下对持水率的变化响应灵敏，具有很好的重复性和一致性，能提供可靠的含水率信息。另外，该技术还能评价措施水平井井的效果，通过解释分析软件，分析措施前后的效果，为低效水平井开发提供新的技术支撑。

（1）可以实现水平井水平段井筒内含水百分比，微差井温、井压测试；（2）测试仪器耐高温375℃、高压30MPa；（3）施工操作简单，测试可靠安全。

附图说明

图1为本发明的热采水平井含水率测试仪的结构图。

图中：1、导向头；2、含水传感器；3、微差测温传感器头；4微差测温传感器头；5、传感器保护筒；6、防撞弹簧；7、压力传感器探头；8、缩紧螺母；9、密封铜垫；10、传感器本体座；11、仪器内保护筒；12、金属保温瓶；13、数据采集电路；14、仪器外保护筒；15、减震弹簧；16、堵头；17、变径接头；18、油管接箍。

具体实施方式

有关本发明的详细说明及技术内容，配合附图说明如下，然而附图仅提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。

如图1所示，热采水平井含水率测试仪，包括相互连接的传感器和数据采集电路13，所述数据采集电路被保护在金属保温瓶12内，所述金属保温瓶在自身的前端口设置一个用来连接固定传感器的传感器本体座10，所述传感器包括含水传感器2、微差测温传感器头、压力传感器探头7。所述金属保温瓶外部套有仪器内保护筒11，所述仪器内保护筒外侧空套有仪器外保护筒14，上述内外保护筒之间形成环空，所述仪器外保护筒前端连接有传感器保护筒5，把传感器全部保护在传感器保护筒内部。所述传感器本体座通过自身外侧的一个缩紧螺母8连接固定在所述仪器内保护筒前端，传感器本体座与仪器内保护筒之间还设有密封铜垫9。所述传感器保护筒内壁在靠近传感器本体座的位置设置一个内圆环台，所述传感器本体座套有一个防撞弹簧6，所述防撞弹簧的一端顶在所述内圆环台上，另一端则顶在锁紧螺母的前端面上。

所述传感器保护筒前端设置有导向头1，所述导向头中心开设通孔，用于传感器探测信号。所述含水传感器设置在靠近导向头的中心通孔处；所述微差测温传感器头设置两个3、4，其中一个位于传感器保护筒前端靠近导向头位置，另一个位于传感器保护筒内部后端位置，并且两两之间形成距离间隔式的温度差测量模式。

仪器内保护筒和仪器外保护筒在后方同时连接一个变径接头17，变径接头后端连接油管接箍18。所述仪器内保护筒后端通过堵头与变径接头连接，所述堵头16与金属保温瓶之间设置有一个减震弹簧15。

导向头1能够保证将仪器顺利地下入到水平段，含水测温传感器2测量各水平段的含水率，微差测温传感器头3、4组成微差测温系统既能实现间隔一定距离的温度差测量，又能实现温度测量。传感器保护筒5保护含水率及微差测温探头防止下井过程中磕碰。防撞弹簧6防止仪器起下时在保护筒内剧烈震动，压力传感器探头7测压力，缩紧螺母8防止仪器脱扣，密封铜垫9用来密封保温瓶内壁与外界接触，防止液体进入，测温传感器、压力传感器探头要连接到传感器本体座10，仪器内保护筒11是金属保温瓶12的保护筒，保温瓶12用来保护数据采集电子元件免受高温影响，数据采集电路13用来采集温度、压力数据，仪器外保护筒14保护整个仪器在起下过程中免受损坏，减震弹簧15防止在起下猛提猛放时产生晃动损坏仪器，堵头16与仪器外保护筒14连接将仪器封在保护筒内，堵头16连接变径接头17，油管接箍18连接到变径接头17，上部连接油管进行测试。

微差测温传感器3、微差测温传感器4、压力传感器探头7穿过传感器本体座10上的孔连接到本体座，三个传感器外有传感器保护管，组成了传感器部分；导向头1置于最下端与这部分连接在一起；从传感器部分引出的线路装在保温瓶12内，保温瓶12内有数据采集电路13，外层有仪器内保护筒11，这是电路部分；传感器部分和电路部分通过密封铜垫9和缩紧螺母8连接在一起，然后将防撞弹簧6置于缩紧螺母8下端，将仪器外保护筒14穿过传感器部分套在电路部分外，堵头16一端与仪器外保护筒14之间放入减震弹簧15后连接将在一起，将仪器封在保护筒内，一端与变径接头17连接，油管接箍18连接到变径接头17，上部连接油管，利用油管将井下仪器输送到水平段。测试过程中单片机数据采集存储系统将传感器的输出信号放大后按预先设定的时间程序定时采集并压缩后存储于大容量数据存储器中，测试结束后通过地面回放系统，将测试数据回放到地面计算机中进行处理。

本发明属于石油工业开发过程中水平井井下含水率、压力、温度及0.5米间隔内温度差测试，特别适用于水平井水平段出水层段位置监测及水平段内温度剖面、压力剖面监测。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (8)

1.热采水平井含水率测试仪，包括相互连接的传感器和数据采集电路，其特征在于，所述数据采集电路被保护在金属保温瓶内，所述金属保温瓶在自身的前端口设置一个用来连接固定传感器的传感器本体座，所述传感器包括含水传感器、微差测温传感器头、压力传感器探头。

2.根据权利要求1所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，所述金属保温瓶外部套有仪器内保护筒，所述仪器内保护筒外侧空套有仪器外保护筒，上述内外保护筒之间形成环空，所述仪器外保护筒前端连接有传感器保护筒，把传感器全部保护在传感器保护筒内部。

3.根据权利要求2所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，所述传感器本体座通过自身外侧的一个缩紧螺母连接固定在所述仪器内保护筒前端。

4.根据权利要求3所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，所述传感器保护筒内壁在靠近传感器本体座的位置设置一个内圆环台，所述传感器本体座套有一个防撞弹簧，所述防撞弹簧的一端顶在所述内圆环台上，另一端则顶在锁紧螺母的前端面上。

5.根据权利要求1所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，所述传感器保护筒前端设置有导向头，所述导向头中心开设通孔，用于传感器探测信号。

6.根据权利要求5所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，所述含水传感器设置在靠近导向头的中心通孔处；所述微差测温传感器头设置两个，其中一个位于传感器保护筒前端靠近导向头位置，另一个位于传感器保护筒内部后端位置，并且两两之间形成距离间隔式的温度差测量模式。

7.根据权利要求2所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，仪器内保护筒和仪器外保护筒在后方同时连接一个变径接头，变径接头后端连接油管接箍。

8.根据权利要求7所述的热采水平井含水率测试仪，其特征在于，所述仪器内保护筒后端通过堵头与变径接头连接，所述堵头与金属保温瓶之间设置有一个减震弹簧。