CN110702700A - 一种油井多相流电磁成像测量探头 - Google Patents

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蔡家铁
李祺
李佳欣
荣金曦
李占杰
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01V—GEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
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    • G01V3/18—Electric or magnetic prospecting or detecting; Measuring magnetic field characteristics of the earth, e.g. declination, deviation specially adapted for well-logging
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Abstract

本发明属于油井多相流测量专用仪器技术领域，尤其是涉及到一种油井多相流电磁成像测量探头。它是由控制系统、外壳、扶正器、密封圈、主轴、控制支臂、电极支臂、绝缘层和电极组成。本装置采用电磁波进行投影成像测量方法，通过向电极供给恒定的激励信号，在井内形成一个特定的电磁场，利用其它电极作为测量电极，在不同方向上接收流体介质下的响应信号，依次循环进行。本装置具有良好的抗干扰与分辨能力，能够快速地分辨不同流体介质与流型。

Description

一种油井多相流电磁成像测量探头
所属技术领域
本发明属于油井多相流测量专用仪器技术领域，尤其是涉及到一种油井多相流电磁成像测量探头。
背景技术
多相流测量技术广泛存在于石油开发生产过程中。在油气开发阶段，井中石油、天然气、水常以混合非均匀的状态喷涌而出，形成复杂的多相流分布。多相流测量技术能够准确测量井筒内流体介质的流动速度、分布状态以及各相持率，评价油气井生产状况和油藏开发动态，从而为合理开发油气田、提高油气产量和采收率提供科学依据。
传统的多相流测量仪器通常只能测量流体单个参数，评价结果往往存在较大偏差。油井多相流电磁成像测量探头通过全方位扫描测量，得到整个流体截面上介质的信息。经过相关处理后能准确识别流型、计算持率、流量以及实时显示流动截面图像等。该探头是在非侵入（即不破坏井内流体流型以及不影响流体流动分布）的情况下，对流体介质进行实时检测的。因此，它不仅可以用于油井内多相流体的探测，还可用于油气输送管道内、自来水管道内等流体的探测，具有广泛地研发应用前景。
发明内容
本发明目的在于提供一种油井多相流电磁成像测量探头，采用电磁波传播成像测量方法，通过向电极供给恒定的激励信号，在井内形成一个特定的电磁场，利用其它电极作为测量电极，在不同方向上接收流体介质下的响应信号，依次循环进行。
一种油井多相流电磁成像测量探头，仪器包括，控制系统，外壳，扶正器，密封圈，主轴，控制支臂，电极支臂，绝缘层，电极。扶正器位于外壳中端，密封圈位于外壳末端，密封主轴与外壳之间的缝隙，使外壳内部不与油井环境接触，控制系统位于外壳内部，控制支臂以滑道的方式与主轴相连，控制支臂利用滑道在主轴上下滑动，电极支臂以圆周阵列结构均匀的固定于外壳上，绝缘层固定在电极支臂前端，电极固定在绝缘层的凹槽内。
所述的扶正器采用滚轮式结构，贯穿外壳并紧靠井壁，固定探头。
所述的控制系统包含供电系统，支臂控制系统，电极控制系统，信号处理与传输系统。
所述的密封圈采用橡皮碗和硅脂材料，密封体采用高压插针密封，插针的一端与控制系统连接。
所述的控制支臂一端连接电极支臂，另一端与主轴相连，以滑道的方式进行伸张。
所述的电极支臂末端有引出导线，导线与密封圈上的高压插针连接，与控制系统进行信号传输。
所述的电极支臂可以伸张，伸张的最大直径为6寸，支臂前端始终与井壁和仪器中轴线平行。
所述的绝缘层采用聚酰亚胺材料，其一端设有三个相同、间距相等的凹槽，用于安放电极，隔绝电极与电极支臂的直接接触。
所述的电极使用紫铜材料，形状为圆柱形，电极镶嵌在绝缘层的凹槽中，与凹槽接触的一端与导线连接，导线穿过电极支臂引出。
本发明的优点在于：1、本发明采用非侵入式测量，避免测量带来的人为干扰，减少测量误差。
2、本发明采用轴向屏蔽与径向聚焦的测量方式，解决了目前电学测量普遍存在的“软场”影响问题，实现井下电磁流动成像的扫描测量。
3、本发明采用阵列式电极结构进行测量，解决了流动成像测量普遍存在的图像重建数据量不足的问题。
4、本发明采用双信号测量模式，测量接收幅度与相位两类信号，实现全息成像测量，提高图像重建质量。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明。
图1为本发明的结构示意图。
图1中1、控制系统，2、外壳，3、扶正器，4、密封圈，5、主轴，6、控制支臂，7、电极支臂，8、绝缘层，9、电极。
图2是本发明的电极支臂在收拢状态下结构示意图。
图3是本发明的电极轴向上的示意图。
图4是本发明的电极径向上的示意图。
图5是本发明的控制系统的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本装置由控制系统（1），外壳（2），扶正器（3），密封圈（4），主轴（5），控制支臂（6），电极支臂（7），绝缘层（8）和电极（9）组成。使用时，测量探头深入油井，扶正器（3）固定测量探头，防止测量探头晃动，外壳（2）与密封圈（3）使控制系统（1）与外界油井环境隔绝，控制系统（1）中的供电系统为测量探头供电，供电前控制支臂（6）与电极支臂（7）处于收拢状态，如图2 所示，供电后控制系统（1）中的支臂控制系统调节控制支臂（6）沿着主轴（5）缓缓滑动，电极支臂（7）随之缓缓张开，当伸张直径达到油井直径时停止，此时控制系统（1）中的电极控制系统调节绝缘层凹槽（8）内电极（9）开始激发与测量信号，采集的测量信号通过电极支臂（5）中的导线传输到控制系统（1）中的信号处理与传输系统。
如图3所示，在轴向上，电极支臂（5）布置3层电极（9），其中第1层与第3层为屏蔽电极层，第2层为激励/测量电极层，测量时，在屏蔽电极层上施加与激励电极相同的极性信号，压制激励信号在轴向上的发散，使三维电磁场近似为二维场。如图4所示，在径向上，当某一电极为激励电极时，与其相邻的两个电极为聚焦电极，通过调节聚焦电极的信号，使激励电极左右两侧形成两个垂直于测量探头轴线的等势面，使激励信号在径向上无法向两侧发散。其他电极均为测量电极，测量时，与测量电极相邻的两个电极为接地电极，提高测量信号强度与精度。通过扫描，一个测量周期内可得到168个信号，其中84个为幅度信号，84个为相位信号。

Claims (9)

1.一种油井多相流电磁成像测量探头，仪器包括，控制系统，外壳，扶正器，密封圈，主轴，控制支臂，电极支臂，绝缘层，电极，其特征在于：所述的扶正器位于外壳中端，密封圈位于外壳末端，密封主轴与外壳之间的缝隙，使外壳内部不与油井环境接触，控制系统位于外壳内部，控制支臂以滑道的方式与主轴相连，控制支臂利用滑道在主轴上下滑动，电极支臂以圆周阵列结构均匀的固定于外壳上，绝缘层固定在电极支臂前端，电极固定在绝缘层的凹槽内。
2.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的扶正器采用滚轮式结构，贯穿外壳并紧靠井壁，固定探头。
3.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的控制系统包含供电系统，支臂控制系统，电极控制系统，信号处理与传输系统。
4.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的密封圈采用橡皮碗和硅脂材料，密封体采用高压插针密封，插针的一端与控制系统连接。
5.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的控制支臂一端连接电极支臂，另一端与主轴相连，以滑道的方式进行伸张。
6.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的电极支臂末端有引出导线，导线与密封圈上的高压插针连接，与控制系统进行信号传输。
7.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的电极支臂可以伸张，伸张的最大直径为6寸，支臂前端始终与井壁和仪器中轴线平行。
8.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的绝缘层采用聚酰亚胺材料，其一端设有三个相同、间距相等的凹槽，用于安放电极，隔绝电极与电极支臂的直接接触。
9.根据材料要求书1所述的一种油井多相流电磁成像测量探头，其特征在于：所述的电极使用紫铜材料，形状为圆柱形，电极镶嵌在绝缘层的凹槽中，与凹槽接触的一端与导线连接，导线穿过电极支臂引出。
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