CN110886609B - 一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置，包括依次连接的马龙头、套管接箍测井短节、遥测电路短节、自然伽马测井短节、石英压力测井短节、持水率计、油水超声乳化短节、集流式涡轮流量计、集流伞、温度测量短节；所述油水超声乳化短节包括依次连接的上测井短节连接接头、油水超声乳化短节管、下测井短节连接接头，所述油水超声乳化短节管内壁上、下端分别设有1#超声换能器和2#超声换能器；本发明用于井下低流量、高含水油水两相流条件下的持水率测量，使混合流体从半均匀混合状态转变为乳化状态，破坏水为连续相状态，从而大大提高基于电性为物理基础的持水率计的探测精度。

Description

一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置

技术领域

本发明涉及油田开发技术领域，具体涉及一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置。

背景技术

目前国内绝大部分油田已进入开发中后期阶段，油井单井产量极低，综合产水率大于80％以上。在油井产液流量极小和含水极高的情况下，常规的组合式七参数产出剖面测井仪器已无法适应井下流体监测的技术要求。为准确获取低产井(层)产出能力的资料，在常规七参数测井仪器上增加了集流伞，形成组合式集流伞式七参数产液剖面测井系列。在组合式集流伞式七参数产液剖面测井系列中，流量监测和流体持率的监测是产液剖面测井的研究重点。

组合式集流伞七参数测井仪用于监测井下流体流量大小和持率的探测器分别为涡轮流量计和持水率探测器，涡轮流量计和持水率探测器都安装在位于集流伞之后的集流通道内。集流伞的作用是将套管内流体集流到集流通道内，集流通道的直径远小于套管尺寸，根据流体流量守恒准则，当流体从套管流入激流通道中，流体速度大幅度提高，可使流动速度大于涡轮的启动速度，同时可以通过涡轮的搅拌作用，将流体混合，然后同时完成流体流量和流体持率的监测。目前测量组合式集流伞产液剖面测井仪器测量井筒流体持水率方法主要包括电法和放射性密度测量方法。电法包括电容法、电阻率法和电导率法。电容法持水率计的取样室可等价为一个同轴圆柱形电容器，油气水混合物是电介质，当油与水的含量不同时，同轴电容器的电容相应地改变，因此可以通过测量电容值得到持水率。电阻率法和电导率法是通过分别测量混合流体的电阻率和电导率值来反演各相流体的持率值。放射性密度计是测量伽马射线与采样道内流体发生康普顿效应散射出光子的计数率来确定流体密度，进而计算持水率。放射性密度法就有较高的测量精度，然而由于射性密度法具有放射性的危害，考虑到安全因素，放射性密度法也逐渐被电法取代。

在垂直井中，由于油水两相介质之间存在密度差，因此油相和水相之间存在滑脱效应，并且由于滑脱效应的存在，轻质相油集中分布在管径中心处流动，致使多相流体在井筒内分布极不均匀。虽然集流伞和涡轮流量计会对流体起到一定的混合作用，但是并不能保证油水两相流体在集流通道内均匀混合。然而，由于利用流体电性质测量持水率方法的探测范围极小，安装在集流通道内的电法探测探针的测量结论还是与真实状况有一定的偏差，并且在高含水条件下，当具有高矿化度的地层水为连续相介质时，电法持率探测探针就会失效。

因此，基于混合流体介电性质为物理基础的持率测量方法的关键点是要求持率探测器附近的流体充分均匀混合，并且水不能为连续相介质。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置,本发明用于井下低流量、高含水油水两相流条件下的持水率测量，使混合流体从半均匀混合状态转变为乳化状态，破坏水为连续相状态，从而大大提高基于电性为物理基础的持水率计的探测精度。

本发明采用下述的技术方案：

一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置，包括依次连接的马龙头、套管接箍测井短节、遥测电路短节、自然伽马测井短节、石英压力测井短节、持水率计、油水超声乳化短节、集流式涡轮流量计、集流伞、温度测量短节；

所述油水超声乳化短节包括依次连接的上测井短节连接接头、油水超声乳化短节管、下测井短节连接接头，所述油水超声乳化短节管内壁上、下端分别设有上端头超声换能器固定座、下端头超声换能器固定座，所述上端头超声换能器固定座的下端面设有1#超声换能器，下端头超声换能器固定座的上端面设有2#超声换能器；所述1#超声换能器和2#超声换能器均通导线和遥测电路短节电连接。

优选的，所述油水超声乳化短节管内壁的中部设有双向超声换能器固定座，所述双向超声换能器固定座的上下端面分别安装1#超声换能器和2#超声换能器。

优选的，所述上测井短节连接接头、下测井短节连接接头均与油水超声乳化短节管螺纹连接，连接处分别设有1#密封圈和2#密封圈。

优选的，所述上端头超声换能器固定座与下端头超声换能器固定座结构相同。

优选的，所述上端头超声换能器固定座、双向超声换能器固定座和下端头超声换能器固定座上均设有通孔。

优选的，所述1#超声换能器和2#超声换能器均为发射型压电陶瓷管。

本发明的有益效果是：

1、本发明采用超声乳化的方法对井筒中心部位处的混合流体进行乳化，提高了在高含水条件下持水率计的可应用性及测量精度；

2、本发明可根据不同需求改进超声换能器个数；

3、本发明可降低测井和资料解释的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本发明的一些实施例，而非对本发明的限制。

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明油水超声乳化短节的剖面结构示意图；

图3为本发明上端头超声换能器固定座、双向超声换能器固定座、下端头超声换能器固定座的主视图；

图4为本发明上端头超声换能器固定座、下端头超声换能器固定座的侧视图；

图5本发明上端头超声换能器固定座、下端头超声换能器固定座的结构示意图；

图6为本发明双向超声换能器固定座的侧视图。

图7为本发明双向超声换能器固定座的结构示意图；

图8为本发明双向超声换能器固定座、1#超声换能器、油水超声乳化短节管、2#超声换能器的剖面结构示意图。

图中所示

1—测井电缆；2—套管接箍测井短节；3—遥测电路短节；4—自然伽马测井短节；5—石英压力测井短节；6—持水率计；7—油水超声乳化短节；8—集流式涡轮流量计；9—集流伞；10—温度测量短节；11—马龙头；12—套管；15—上测井短节连接接头；16—1#密封圈；17—上端头超声换能器固定座；18—1#超声换能器；19—油水超声乳化短节管；20—双向超声换能器固定座；21—2#超声换能器；22—下端头超声换能器固定座；23—2#密封圈；24—下测井短节连接接头。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

如图1至图8所示，一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置，包括依次通过螺纹连接的马龙头11、套管接箍测井短节2、遥测电路短节3、自然伽马测井短节4、石英压力测井短节5、持水率计6、油水超声乳化短节7、集流式涡轮流量计8、集流伞9、温度测量短节10；所述马龙头11上端通过测井电缆1与地面仪器相连。

所述油水超声乳化短节7包括依次通过螺纹连接的上测井短节连接接头15、油水超声乳化短节管19、下测井短节连接接头24，所述上测井短节连接接头15、下测井短节连接接头24的两端外侧均设有外螺纹，油水超声乳化短节管19两端内壁设有与之配合的内螺纹，上测井短节连接接头15与油水超声乳化短节管19连接处设有1#密封圈16，油水超声乳化短节管19与下测井短节连接接头24连接处设置2#密封圈23。上测井短节连接接头15的上端通过螺纹与持水率计测量短节6相连接；下测井短节连接接头24下端通过螺纹与集流式涡轮流量计8测量短节相连接。

所述油水超声乳化短节管19内壁上、下端分别设有上端头超声换能器固定座17、下端头超声换能器固定座22，所述上端头超声换能器固定座17、下端头超声换能器固定座22的外侧均卡在油水超声乳化短节管19的内壁上凹槽内，所述上端头超声换能器固定座17的上端面抵靠在上测井短节连接接头15的下端面，上端头超声换能器固定座17的下端面固定安装1#超声换能器18，下端头超声换能器固定座22的上端面固定安装有2#超声换能器21，下端面抵靠在下测井短节连接接头24的上端面上。

所述上端头超声换能器固定座17与下端头超声换能器固定座22结构相同；均为耐高温树脂一体成型的同心圆环形圆片，环形圆片上设置有通孔作为液体流道，圆心处设置一空心圆柱体台，所述空心圆柱体台一端的端面与环形圆片一端的端面齐平并与同心圆环形圆片一体成型，空心圆柱体台上安装超声换能器，所述同心圆环形圆片的直径略大于油水超声乳化短节管19的内径，油水超声乳化短节管19在安装上端头超声换能器固定座17与下端头超声换能器固定座22位置处的内壁上设置相配合的凹槽。

所述油水超声乳化短节管19内壁的中部设有双向超声换能器固定座20，所述双向超声换能器固定座20为耐高温树脂一体成型的同心圆环形圆片，圆环形圆片上设置通孔作为液体流道，圆心处设置一空心圆柱体台，所述空心圆柱体台与同心圆环形圆片一体成型，所述空心圆柱体台两端的端面均高于同心圆环形圆片的端面，空心圆柱体台内部中间位置设置有支撑超声换能器的支撑台，1#超声换能器18和2#超声换能器21分别抵靠在支撑台的上下端面上，所述双向超声换能器固定座20通过1#超声换能器18和2#超声换能器21的上下抵靠，卡设在油水超声乳化短节管19内。

所述1#超声换能器18和2#超声换能器21均通导线和遥测电路短节3电连接。所述导线穿过双向超声换能器固定座20和上端头超声换能器固定座17上的通孔后，再穿过持水率测量短节6、石英压力测井短节5、自然伽马测井短节4到达遥测电路短节3，并与遥测电路短节3中信号发生器连接。

根据需求，通过增加油水超声乳化短节7的长度，在油水超声乳化短节管19内增加双向超声换能器固定座20的数量(使双向超声换能器固定座20与油水超声乳化短节管19内壁固定)，并在增加的双向超声换能器固定座20上安装超声换能器来增加本发明的超声乳化效果。

所述1#超声换能器18和2#超声换能器21均为发射型压电陶瓷管。

本发明的使用方法如下：

下井步骤：将本装置与地面仪器通过单芯电缆1连接，将装置通过环空下井至套管12中，下井时集流伞9处于关闭状态，以保证仪器顺利下井。当本装置下井到达指定位置后，开始给本装置供电，首先打开集流伞9，使集流伞9与套管壁12紧密贴合，以保证流体全部从下端头超声换能器固定座22、双向超声换能器固定座20和上端头超声换能器固定座17的流体流动通道向上流动。

测试步骤：通过遥测电路的信号发生器，开始给油水超声乳化短节7供电，使油水超声乳化短节7开始对油水超声乳化短节7内的混合流体进行乳化，之后再开始对井下流体进行测量。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (3)

1.一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置，其特征在于，包括依次连接的马龙头(11)、套管接箍测井短节(2)、遥测电路短节(3)、自然伽马测井短节(4)、石英压力测井短节(5)、持水率计(6)、油水超声乳化短节(7)、集流式涡轮流量计(8)、集流伞(9)、温度测量短节(10)；

所述油水超声乳化短节(7)包括依次连接的上测井短节连接接头(15)、油水超声乳化短节管(19)、下测井短节连接接头(24)，所述油水超声乳化短节管(19)内壁上、下端分别设有上端头超声换能器固定座(17)、下端头超声换能器固定座(22)，所述上端头超声换能器固定座(17)的下端面设有1#超声换能器(18)，下端头超声换能器固定座(22)的上端面设有2#超声换能器(21)；所述1#超声换能器(18)和2#超声换能器(21)均通过导线和遥测电路短节(3)电连接；

所述油水超声乳化短节管(19)内壁的中部设有双向超声换能器固定座(20)，所述双向超声换能器固定座(20)的上下端面分别安装1#超声换能器(18)和2#超声换能器(21)；

所述上端头超声换能器固定座(17)、双向超声换能器固定座(20)和下端头超声换能器固定座(22)上均设有通孔；

所述1#超声换能器(18)和2#超声换能器(21)均为发射型压电陶瓷管。

2.根据权利要求1所述的一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置，其特征在于，所述上测井短节连接接头(15)、下测井短节连接接头(24)均与油水超声乳化短节管(19)螺纹连接，连接处分别设有1#密封圈(16)和2#密封圈(23)。

3.根据权利要求1所述的一种用于提高低产高含水油井持水率测量精度的装置，其特征在于，所述上端头超声换能器固定座(17)与下端头超声换能器固定座(22)结构相同。

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