CN202451148U

CN202451148U - 井下地层流体分析仪

Info

Publication number: CN202451148U
Application number: CN2011205754238U
Authority: CN
Inventors: 何明; 李英波; 刘金柱
Original assignee: Beijing Huanding Technology Co Ltd
Current assignee: Beijing Huanding Technology Co Ltd
Priority date: 2011-12-31
Filing date: 2011-12-31
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2021-12-31

Abstract

一种井下地层流体分析仪，该分析仪包括：一两端通透的管体，电阻率传感器、液体质量流量传感器，所述的电阻率传感器设有电阻率探头，所述的液体质量流量传感器设有液体质量流量探头，在所述的电阻率传感器的前端设有一微波持水率传感器，所述的微波持水率传感器包括一微波探头，所述的微波探头、电阻率探头、液体质量流量探头依次沿流体流经的方向设置在管体内。本实用新型的井下地层流体分析仪采用微波持水率传感器代替现有技术中普遍使用的光学器件，同样达到识别流体的目的，并且提高了分析仪的可靠性和操控性。

Description

井下地层流体分析仪

技术领域

本实用新型涉及一种流体分析仪，具体是指一种井下地层流体分析仪，其主要是用来在井内将地层流体取样时对流线上的流体样进行识别和分析的一种仪器，属于石油勘探技术领域。

背景技术

国内外油井的生产测井主要使用电容法测量井内油气水混合液体的含水率，但由于这种仪器在含水率大于百分之六十的高持水条件下分辨能力较差，无法进行准确，无法对油井的堵水和挖潜提供可靠的测井数据。目前，法国斯伦贝谢公司推出的一款模块式动态地层测试仪，主要包括识别流体的光谱分析模块、识别气体的反射偏振光分析模块、电阻率分析模块和液体密度分析模块，其中的FA/LFA （光学流体分析仪）其中一个很重要的流体识别模块。

对比文件1，申请号为02826886.5的中国专利公开了一种近红外光谱流体分析系统，使用一系列发光二极管作为辐照光源，每一发光二极管都有其自己的预先选定的中心波长。这些波长具有交叠的光谱宽度，因此覆盖了一个很宽的光谱测量区段。发光二极管依照顺序照射流体样品，而对各个发光二极管的谱段都测量穿过样品的透射吸收和样品的反射或散射。测量是由光检测器完成的。流体组分的浓度可表示为一个多项式，该多项式是关于所测得的透射光强和/或反射光强以及经验系数的函数，经验系数是通过预先对从大量具有已知组分浓度的测试样品获取的测量光强的统计分析而求取的。还记述了一种新颖的样品室，能够对流体流动样品进行光吸收测量。

对比文件2，专利号为200920105799.5的实用新型中公开了一种井下人工放射性储层流体分析仪，安装在测井仪器中，包括通信及控制部分、取样及样品处理部分、核探测器、样品数据分析中心和样品腔、人工放射源和放射性源控制器。其中通信及控制部分一方面通过测井电缆与地面相连接，另一方面分别连接取样及样品处理部分、核探测器、样品数据分析中心和放射性源控制器，放射性源控制器连接人工放射源；取样及样品处理部分中具有取样器，取样器采集样品，将样品放入样品腔中进行分析，分析完毕之后将样品推出样品腔。本实用新型将对样品的分析完全放在井下完成，一次下井可以分析多个样品，分析过程中完全保持样品原样，从而使分析结果最接近真实情况。

综上对比文件，因为井下地势复杂，上述设备又主要依靠对环境和设备强度要求较高的光学器件，其制造成本相对高昂，维护较为复杂，对于勘探及测井的实施也具有较高难度。并且，对具有储集能力的地层而言，由于在泥浆液柱压力高于地层压力时，就会有不同程度的泥浆滤液侵入地层，所以在进行对地层流体取样时，由于样筒体积的限制，往往样筒取满后仍然不能取到真实的地层流体，而只能取到侵入到井眼周围的泥浆滤液。如果有一种能在地层流体取样前对进入样筒的流线管内的流体性质能先行分析识别，如果流线管内的液体属泥浆滤液，则用一个泵将其泵出到井内的泥浆中；如果通过流线管内的流体分析仪，识别后是属于或大部分属于地层原始流体，这时，操作工程师则可将其流线管内的地层内原始流体导入采样筒，从而达到取得地层原始流体的真正目的。这对于在石油勘探开发过程中快速发现油气资源将发挥重要的作用。

实用新型内容

为克服现有技术的不足并提高采样成功率，本实用新型提供了一种在设置在流线管内，通过对流体进行持水率、电阻率和液体质量流量进行测量分析后再选择性地进行采样以提高测井效率的井下地层流体分析仪。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种井下地层流体分析仪，该分析仪包括：一两端通透的管体1，电阻率传感器3、液体质量流量传感器4，所述的电阻率传感器3设有电阻率探头31，所述的液体质量流量传感器4设有液体质量流量探头41，在所述的电阻率传感器3的前端设有一微波持水率传感器2，所述的微波持水率传感器2包括一微波探头21，所述的微波探头21、电阻率探头31、液体质量流量探头41依次沿流体5流经的方向设置在管体1内。

所述的井下地层流体分析仪，所述的微波持水率传感器2包括：振荡器22、耦合器23、放大器24、I/Q解调器25、滤波放大器26、模数转换器27和微处理器28，所述的微波探头21接收经耦合器23发出并带有流体特征的信号后，将带有流体特征的信号依次经放大器24、I/Q调解器25、滤波放大器26发送至模数转换器27。

所述的井下地层流体分析仪，所述的微波持水率传感器2中，设有比较值放大器29及比较值滤波放大器210，其中所述耦合器23直接连接比较值放大器29，比较值放大器29单设有单独线路连接I/Q解调器25，其从I/Q解调器25输出的比较值信号通过另一单独线路连接模数转换器27，模数转换器27将处理结果发送至微处理器28，微处理器28再经过接口电路211输出至外部设备212）。

所述的井下地层流体分析仪，所述的电阻率传感器3的输入端依次接有振荡器32、分频器33、信号/功率放大器34、变压器35，检测信号依次经过振荡器32、分频器33、信号/功率放大器34、变压器35接入电阻率传感器3中，一部分发送给接收电极装置36获得测量电压，经过测量电压放大器38将信号放大，发送到测量信号交流变直流装置311，测量直流信号再发送给比较计算器312；一部分发送给取样电阻装置37获得参考电压，经过参考信号放大器39将信号放大，发送到参考信号交流变直流装置310，参考直流信号再发送给比较计算器312，测量参考电压与测量电压的直流值在比较计算器312中按公式计算获得电阻率ρ。

井下地层流体分析仪，所述的液体质量流量传感器4将检测到的信号发送给第一检测放大器42、第二检测放大器43，第一件检测放大器42将信号传递给相位比较器45，第二检测放大器43的信号分别发送给相位比较器45和激励放大器44，激励放大器44又将信号回送到液体质量流量传感器4中，第一检测放大器42和第二检测放大器43的信号经过相位比较后发送到数字处理器46进行处理，处理后的信号发送给单片机47，单片机47将处理后的信号发送给输出电路48，输出电路48再将信号发送给外设49。

使用本实用新型的有益效果在于：本实用新型的井下地层流体分析仪采用微波持水率传感器代替现有技术中普遍使用的光学器件，同样达到识别流体的目的，并且提高了分析仪的可靠性和操控性。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的微波持水率传感器的工作流程图；

图3是本实用新型的电阻率传感器的工作流程图；

图4是本实用新型的液体质量流量传感器的工作流程图；

其中

1 管体、 2 微波传感器、21 微波探头、 22 振荡器、23 耦合器、 24 放大器、25 I/Q解调器、26 滤波放大器、27 模数转换器、28 微处理器、

29比较值放大器、210 比较值滤波放大器、211 接口电路、3 电阻率传感器、212 接口电路、31 电阻率探头、32振荡器、33分频器、34信号/功率放大器、35变压器、36接收电极装置、37取样电阻装置、39参考信号放大器、

311测量信号交流变直流装置、4 液体质量流量传感器、38测量电压放大器、310参考信号交流变直流装置、312比较计算器、41液体质量流量探头、43第二检测放大器、45相位比较器、47单片机、49外设、 42第一检测放大器、44激励放大器、46数字处理器、48输出电路、5 流体。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进行进一步详细描述。

如图1所示，一种井下地层流体分析仪，该分析仪包括：一两端通透的管体1，电阻率传感器3、液体质量流量传感器4，所述的电阻率传感器3设有电阻率探头31，所述的液体质量流量传感器4设有液体质量流量探头41，在所述的电阻率传感器3的前端设有一微波持水率传感器2，所述的微波持水率传感器2包括一微波探头21，所述的微波探头21、电阻率探头31、液体质量流量探头41依次沿流体5流经的方向设置在管体1内。

如图2所示，所述的井下地层流体分析仪，所述的微波持水率传感器2包括：振荡器22、耦合器23、放大器24、I/Q解调器25、滤波放大器26、模数转换器27和微处理器28，所述的微波探头21接收经耦合器23发出并带有流体特征的信号后，将带有流体特征的信号依次经放大器24、I/Q调解器25、滤波放大器26发送至模数转换器27，进一步的，所述的微波持水率传感器2中，还设有比较值放大器29及比较值滤波放大器210，其中所述耦合器23直接连接比较值放大器29，比较值放大器29单设有单独线路连接I/Q解调器25，其从I/Q解调器25输出的比较值信号通过另一单独线路连接模数转换器27，模数转换器27将处理结果发送至微处理器28，微处理器28再经过接口电路211输出至外部设备212。

如图3所示，所述的井下地层流体分析仪，所述的电阻率传感器3的输入端依次接有振荡器32、分频器33、信号/功率放大器34、变压器35，检测信号依次经过振荡器32、分频器33、信号/功率放大器34、变压器35接入电阻率传感器3中，一部分发送给接收电极装置36获得测量电压，经过测量电压放大器38将信号放大，发送到测量信号交流变直流装置311，测量直流信号再发送给比较计算器312；一部分发送给取样电阻装置37获得参考电压，经过参考信号放大器39将信号放大，发送到参考信号交流变直流装置310，参考直流信号再发送给比较计算器312，测量参考电压与测量电压的直流值在比较计算器312中按公式计算获得电阻率ρ，由于本申请为实用新型，所以，具体的计算公式这里就不再一一进行详细描述，重点在于介绍该系统的部件以及部件之间的连接关系。

如图4所示，井下地层流体分析仪，所述的液体质量流量传感器4将检测到的信号发送给第一检测放大器42、第二检测放大器43，第一件检测放大器42将信号传递给相位比较器45，第二检测放大器43的信号分别发送给相位比较器45和激励放大器44，激励放大器44又将信号回送到液体质量流量传感器4中，第一检测放大器42和第二检测放大器43的信号经过相位比较后发送到数字处理器46进行处理，处理后的信号发送给单片机47，单片机47将处理后的信号发送给输出电路48，输出电路48再将信号发送给外设49。

此间说明的是，上述元器件、设备、装置均采用现有技术，其型号本领域技术人员经过试验就可以选取获得，所以，这里就不再一一进行详细描述了。本实用新型的主要目的是将这些现有的产品结合起来，形成一套新的大装置，代替现有技术中普遍使用的光学器件，同样达到识别流体的目的，并且提高了分析仪的可靠性和操控性。

工作原理：

如图1至图4所示，流体进入流线管后，首先利用利用水与油气的电介常数不同，微波在水与油气中传导时的相速度不同，采用微波持水率传感器对待测流体进行分析，从而估算水与油气持率；流体进一步前进到达电阻率探头，利用地层水与泥桨滤液矿化度的差别，从而导致电阻率的不同。这样利用电阻率测试传感器便可分析进入流线管的流体是地层水或泥浆滤液。由于油气均不导电，所以如果有油气进入流线管，就有电阻率增大的指示；流体进一步前进到达质量、流量探头，由于油、气、水的密度都不相同，当地层流体流过流线管体时。它的振动特性和产生的科氏力不同。在流线管体的传感器上产生不同的电信号，经校正处理，便可得到流体密度、流量和温度参数。这样对进入流线管的油气水的含量便可以进一步的估算。

通过对上述三个传感器的测量，可得到进入流线管流体的含水率、电阻率、流体密度、温度和流量，达到分析流体性质目的。

以上说明对本实用新型而言只是说明性的，而非限制性的，本领域普通技术人员理解，在不脱离权利要求所限定的精神和范围的情况下，可做出许多修改、变化或等效，但都将落入本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种井下地层流体分析仪，该分析仪包括：一两端通透的管体（1），电阻率传感器（3）、液体质量流量传感器（4），所述的电阻率传感器（3）设有电阻率探头（31），所述的液体质量流量传感器（4）设有液体质量流量探头（41），其特征在于：在所述的电阻率传感器（3）的前端设有一微波持水率传感器（2），所述的微波持水率传感器（2）包括一微波探头（21），所述的微波探头（21）、电阻率探头（31）、液体质量流量探头（41）依次沿流体（5）流经的方向设置在管体（1）内。

2.根据权利要求1所述的井下地层流体分析仪，其特征在于，所述的微波持水率传感器（2）包括：振荡器（22）、耦合器（23）、放大器（24）、I/Q解调器（25）、滤波放大器（26）、模数转换器（27）和微处理器（28），所述的微波探头（21）接收经耦合器（23）发出并带有流体特征的信号后，将带有流体特征的信号依次经放大器（24）、I/Q调解器（25）、滤波放大器（26）发送至模数转换器（27）。

3.根据权利要求2所述的井下地层流体分析仪，其特征在于，所述的微波持水率传感器（2）中，设有比较值放大器（29）及比较值滤波放大器（210），其中所述耦合器（23）直接连接比较值放大器（29），比较值放大器（29）单设有单独线路连接I/Q解调器（25），其从I/Q解调器（25）输出的比较值信号通过另一单独线路连接模数转换器（27），模数转换器（27）将处理结果发送至微处理器（28），微处理器（28）再经过接口电路（211）输出至外部设备（212）。

4.根据权利要求1所述的井下地层流体分析仪，其特征在于，所述的电阻率传感器（3）的输入端依次接有振荡器（32）、分频器（33）、信号/功率放大器（34）、变压器（35），检测信号依次经过振荡器（32）、分频器（33）、信号/功率放大器（34）、变压器（35）接入电阻率传感器（3）中，一部分发送给接收电极装置（36）获得测量电压，经过测量电压放大器（38）将信号放大，发送到测量信号交流变直流装置（311），测量直流信号再发送给比较计算器（312）；一部分发送给取样电阻装置（37）获得参考电压，经过参考信号放大器（39）将信号放大，发送到参考信号交流变直流装置（310），参考直流信号再发送给比较计算器（312），测量参考电压与测量电压的直流值在比较计算器（312）中按公式计算获得电阻率ρ。

5.根据权利要求1所述的井下地层流体分析仪，其特征在于，所述的液体质量流量传感器（4）将检测到的信号发送给第一检测放大器（42）、第二检测放大器（43），第一件检测放大器（42）将信号传递给相位比较器（45），第二检测放大器（43）的信号分别发送给相位比较器（45）和激励放大器（44），激励放大器（44）又将信号回送到液体质量流量传感器（4）中，第一检测放大器（42）和第二检测放大器（43）的信号经过相位比较后发送到数字处理器（46）进行处理，处理后的信号发送给单片机（47），单片机（47）将处理后的信号发送给输出电路（48），输出电路（48）再将信号发送给外设（49）。