CN202850974U - 低产液井油气水三相产出剖面测井仪 - Google Patents

Abstract

一种低产液井油气水三相产出剖面测井仪，气相流道下接由气相控制阀控制的气相入口，上接气相出口；油水相流道下接油水相入口，上接油水相出口；气相入口和油水相入口均设置在伞式集流器内，气相入口的位置高于油水相入口的位置，气相入口和油水相入口之间设置油水界面测量装置；气相出口和油水相出口均设置在伞式集流器外，其中油水相出口设置有阻抗含水率计。本实用新型油流量测量下限低：0.05m³/d；气相控制装置和油水界面测量装置共同完成气相流量测量功能，同时，避免了气相进入油水通道，使油水含油率计在液相条件下工作，条件单一，因而测量稳定；阻抗含水率计配有校正部分，克服了温度和矿化度的影响。

Description

低产液井油气水三相产出剖面测井仪

技术领域

本实用新型涉及石油行业技术领域，尤其是涉及一种低产液井油气水三相产出剖面测井仪。

背景技术

伴随低丰度、低渗透、低产液的“三低”油藏的动用与开采，国内许多油田部存在大量低产液油井，油田低产液油井产液一般部介于1～10m3/d，含水50％左右或更低，并且普遍伴有脱气现象，因此油井内是油、气、水三相并存，同时低产液井的另一特征是各相的产出量不稳定，甚至是间歇产出。对于低产液油井的流体状态，常规的速度型流量计及含水等的测量方法很难准确实现对油、气、水三相的测量。而当前市面上常用仪器的测量参数指标如下：

阻抗式过环空产出剖面测井仪：流量测量范围和精度0.3-25m3/d(日产液量)；

分离式低产液产出剖面测井仪：流量测量范围和精度0.3-25m3/d；

取样式过环空产出剖面测井仪：流量测量范围和精度2-80m3/d；

三相流产出剖面测井仪：流量测量范围和精度2-55m3/d。

以上几种仪器在低产液井测试中不精确的原因如下：大部分仪器对在低产液井测量中的产液通常按油水两相来对待和计量，而气相在流体流量和相的持率中所显现的权重，使基于油水两相流的各种方法的测量结果会偏离实际，这与以井口量油为测量验证标准的现场应用会出现偏差，同时对于低产液油井由于偏低且间歇的产液，没有合适的流量计能够得以适用，同时流量计受井下的环境影响(包括井下的砂、井壁的铁屑等)较大。

实用新型内容

本实用新型的目的在于设计一种新型的低产液井油气水三相产出剖面测井仪，解决上述问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种低产液井油气水三相产出剖面测井仪，包括集流器主体，所述集流器主体包括伞式集流器、油水界面测量装置、气相控制装置和阻抗含水率计；所述伞式集流器密封，所述集流器主体内部设有气相流道和油水相流道；所述气相流道下接由气相控制阀控制的气相入口，上接气相出口；所述油水相流道下接油水相入口，上接油水相出口；

所述气相入口和所述油水相入口均设置在所述伞式集流器内，所述气相入口的位置高于所述油水相入口的位置，所述气相入口和所述油水相入口之间设置所述油水界面测量装置；所述气相出口和所述油水相出口均设置在所述伞式集流器外，其中所述油水相出口设置有所述阻抗含水率计。

所述油水界面测量装置包括在所述伞式集流器内上下设置的第一油水界面探测电极和第二油水界面探测电极，还包括第一负载、第二负载、恒定交变电压源和信号输出端；所述第一油水界面探测电极、所述第二油水界面探测电极分别与所述第一负载、所述第二负载串联后形成第一电路和第二电路；所述第一电路和所述第二电路并联后一端接所述恒定交变电压源，另一端接所述信号输出端。

还包括集流器驱动，所述集流器驱动与所述集流器主体传动连接。

所述阻抗含水率计包括绝缘筒和设置在所述绝缘筒两端的校正部分、测量部分，所述校正部分与所述测量部分之间的所述绝缘筒的筒壁上设置有出液口，所述校正部分的所述绝缘筒的筒壁上设置有取水样口。

所述校正部分和所述测量部分均包括位于所述绝缘筒内的两个电极，所述取水样口至少包括两个；在所述校正部分中，所述两个电极的上下两侧至少设置有一个所述取水样口。

本实用新型取集流测量方式，集流器主体包括伞式集流器、油水界面测量装置、气相控制装置、阻抗含水率计。仪器内部设有两个流道，气相流道和油水相流道，气相由气相控制阀控制的入口流入，由气相出口流出；油水相由油水相入口流入，经由阻抗含水率计后，由油水相出口流出。封闭的伞式集流器作为测量容器，对重力分离后的气相和油相进行体积流量测量；油水界面测量装置检测流体重力分离后的油水界面；气相控制装置实现气相的累积和释放；阻抗含水率计用于油水两相的含水率测量。

本实用新型的技术指标如下：

■仪器外径：Φ26mm；仪器最大长度：2000mm；

■仪器耐温：＜125℃；

■仪器耐压：＜40MPa；

■气流量测量范围：0.5-5m³/d；气流量测量精度：±5％；

■油流量测量范围：0.05-5m³/d；油流量测量精度：±5％；

■含水率测量范围：0-100％；含水率测量精度：±5％。

如何针对低产液油井产出剖面进行精准测试，为油田开发方案、增产措施、工作制度调整等工作提供准确的资料支撑是油田精细管理和开发的必备。

本实用新型可以很好解决以上常规仪器的不足，同时很好解决了中低产液油井产液剖面精确测量的问题。产液井产出剖面测井仪将流体作为油、气、水三相处理，通过多个测量参数的配合测量，能够准确测量总产液量低于5m3/d、总产气量低于5m3/d油井的产液剖面，仪器测量参数全面、结构紧凑、测量方法科学合理。

■本实用新型是将低产液井的测试方向直接针对各层的产油量，而不是测量井总的气、油、水产量；

■本实用新型使用的是低产液井分层产量测量仪，该仪器应用阵列传感器技术及容积测量方式，结合溢气装置，剔除气相的影响，可对低产液井油流量进行直接测量；

■本实用新型采用的仪器可以直接精确地测量低产液井的主产油层及分层产油量，应用中油流量测量最低达到0.05m³/d，为当前国内各油田产出剖面仪器测量到的最低值；

■本实用新型采用的仪器具有油流量测量下限低、测量分辨率高等特点，适用于低产液抽油机机采井、自喷井和提捞井的产液剖面测试。

本实用新型的有益效果可以总结如下：

[1]油流量测量下限低：0.05m³/d；

[2]气相控制装置和油水界面测量装置共同完成气相流量测量功能，同时，避免了气相进入油水通道，使油水含油率计在液相条件下工作，条件单一，因而测量稳定；

[3]阻抗含水率计配有校正部分，克服了温度和矿化度的影响。

附图说明

图1本实用新型低产液油井产出剖面测量仪器的结构示意图；

图2为油水界面测量电极处理电路原理示意图，其中，状态1：两个电极均浸于水中；状态2：仅一个电极浸于油中；状态3：两个电极均浸于油中；图中两个位于电极与负载之间的接地开关是为说明问题而做的虚拟演示，实际中并不存在。

图3为油水界面测量电极处理电路输出曲线形态示意图；

图4为阻抗含水率计结构示意图；

图5为气相释放时输出曲线特征示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1和图5所示的一种低产液井油气水三相产出剖面测井仪，包括集流器主体，所述集流器主体包括伞式集流器1、油水界面测量装置、气相控制装置和阻抗含水率计6；所述伞式集流器1密封，所述集流器主体内部设有气相流道和油水相流道；所述气相流道下接由气相控制阀控制的气相入口，上接气相出口3；所述油水相流道下接油水相入口4，上接油水相出口5；所述气相入口和所述油水相入口4均设置在所述伞式集流器1内，所述气相入口的位置高于所述油水相入口4的位置，所述气相入口和所述油水相入口4之间设置所述油水界面测量装置；所述气相出口3和所述油水相出口5均设置在所述伞式集流器1外，其中所述油水相出口5设置有所述阻抗含水率计6；所述低产液井油气水三相产出剖面测井仪还包括集流器驱动7，所述集流器驱动7与所述集流器主体传动连接。

在优选的实施例中，如2所示，所述油水界面测量装置包括在所述伞式集流器1内上下设置的第一油水界面探测电极8和第二油水界面探测电极9，还包括第一负载10、第二负载11、恒定交变电压源12和信号输出端13；所述第一油水界面探测电极8、所述第二油水界面探测电极9分别与所述第一负载10、所述第二负载11串联后形成第一电路和第二电路；所述第一电路和所述第二电路并联后一端接所述恒定交变电压源12，另一端接所述信号输出端13。

在更加优选的实施例中，如图4所示，所述阻抗含水率计6包括绝缘筒14和设置在所述绝缘筒14两端的校正部分15、测量部分16，所述校正部分15与所述测量部分16之间的所述绝缘筒14的筒壁上设置有出液口17，所述校正部分15的所述绝缘筒14的筒壁上设置有取水样口18。所述校正部分15和所述测量部分16均包括位于所述绝缘筒14内的两个电极，所述取水样口18至少包括两个；在所述校正部分15中，所述两个电极的上下两侧至少设置有一个所述取水样口18。

工作原理如下：

1、油水界面测量装置的工作原理：

油水界面测量装置由油水界面探测电极A和油水界面探测电极B构成。在集流器封闭空间内，随着油相累积体积的增加，油-水界面下移，并顺序通过油水界面探测电极A和油水界面探测电极B。油水界面探测电极的处理电路原理如图2所示。电极A和电极B分别与一负载相连，每个负载加载恒定交变电压，电极与水相接时相当于开关闭合，则该电极对输出没有影响，电极与油相接时相当于开关断开，则该电极为输出提供一个增压，即电极在水中还是油中，处理电路输出不同电平，因此油-水界面通过电极时，输出便提高一个电平，形成如图3所示的阶梯形曲线，横轴是时间，纵轴是电平，阶梯形曲线台阶之间的时间间距To即是油-水界面通过两个电极所用的时间。由于电极间距确定，集流器内部截面积确定，E05型低产液井三相流测井仪便是利用阶梯形曲线台阶之间的时间变化为测量提供参数。

2、阻抗含水率计6的结构及工作原理

阻抗含水率计6的结构如图4所示，分为测量和校验两部分，测量部分16是在绝缘筒14内沿流体流动方向排列的两电极结构，校验部分是绝缘筒14内两电极结构。流体流经测量部分16的两电极后由出液口17流出。校验部分是获取测点位置的水样，用以校正温度和矿化度的影响，水样由取水样口18获取。对于不同的含水率及水的电阻率，含水率计测量部分16电极间的阻抗不同，即阻抗是含水率和水的电阻率的线性函数：

Z_C＝k₁ρY    (1)

校正部分15的含水率为1，则含水率为：

Y＝Z_C/Z_J＝k₁/k₂    (2)

3、气相流量(Q_q)测量

气相控制装置是一种压差控制装置，随着气相体积的增加，气-油界面下移，气层高度增加，当到达上临界压差时，气相控制阀打开，气相由气相入口流进装置内部，经气相出口3流回套管。随着气层高度减小，当到达下临界压差时，气相控制阀关闭，气相释放过程结束。气-油界面的高度变化值由压差控制装置决定，是一个固定值，即每次气相体积释放量固定，同时将气-油界面的最下方设定在油水界面探测电极A上方。气层相当于一个空腔，当气相释放时，其空间将由周围液体迅速填充，作为压力联动，油-水界面迅速向上移动一次，并经过一个电极A或B，则处理电路输出电平降低一次，形成如图5所示的阶梯形曲线，记录单位时间电平降低次数f则可得到气相体积流量。

4、油相流量(Q_o)测量

由于在气相控制装置的控制下，油-气界面始终在测量电极上方，保证了只有油相通过测量电极。当流体中的气相含量很低，在测量过程中没有发生气相释放过程，可以忽略气相的存在，则油相通过测量电极所测得的曲线形态如图3所示，截取两台阶之间的时间间隔T_o，电极间距确定，套管截面积确定，则油相体积流量Q_o可以确定。当流体中的气相含量明显，在测量过程中出现气相释放过程，随着气相的释放，油-水界面上移，则所测得的曲线形态如图5所示，表象为降低一个电平。T_o是油-水界面通过两电极所用时间，该时间由油相和气相的体积流量共同确定，计录为Q_oq。

5、各相流量描述

设集流器内有效截面积S；电极A和电极B间距L；油水界面通过电极A和电极B所用时间T_o；气层有效体积v；气相释放引起的单位时间电平降低次数f；探针含水率计测得的含水率值是Y，则：

气相流量：Q_q＝v×f    (1)

油相流量： $Q_o=Q_{\mathrm{oq}}-Q_q=\mathrm{SL}\×\frac{1}{T_o}-Q_q---\left(2\right)$

水相流量：Q_w＝Q-Q_o-Q_q＝(Q-Q_q)×Y    (3)

以上通过具体的和优选的实施例详细的描述了本实用新型，但本领域技术人员应该明白，本实用新型并不局限于以上所述实施例，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种低产液井油气水三相产出剖面测井仪，其特征在于，包括集流器主体，所述集流器主体包括伞式集流器、油水界面测量装置、气相控制装置和阻抗含水率计；所述伞式集流器密封，所述集流器主体内部设有气相流道和油水相流道；所述气相流道下接由气相控制阀控制的气相入口，上接气相出口；所述油水相流道下接油水相入口，上接油水相出口；

所述气相入口和所述油水相入口均设置在所述伞式集流器内，所述气相入口的位置高于所述油水相入口的位置，所述气相入口和所述油水相入口之间设置所述油水界面测量装置；所述气相出口和所述油水相出口均设置在所述伞式集流器外，其中所述油水相出口设置有所述阻抗含水率计。

2.根据权利要求1所述的低产液井油气水三相产出剖面测井仪，其特征在于：所述油水界面测量装置包括在所述伞式集流器内上下设置的第一油水界面探测电极和第二油水界面探测电极，还包括第一负载、第二负载、恒定交变电压源和信号输出端；所述第一油水界面探测电极、所述第二油水界面探测电极分别与所述第一负载、所述第二负载串联后形成第一电路和第二电路；所述第一电路和所述第二电路并联后一端接所述恒定交变电压源，另一端接所述信号输出端。

3.根据权利要求1述的低产液井油气水三相产出剖面测井仪，其特征在于：还包括集流器驱动，所述集流器驱动与所述集流器主体传动连接。

4.根据权利要求1所述的低产液井油气水三相产出剖面测井仪，其特征在于：所述阻抗含水率计包括绝缘筒和设置在所述绝缘筒两端的校正部分、测量部分，所述校正部分与所述测量部分之间的所述绝缘筒的筒壁上设置有出液口，所述校正部分的所述绝缘筒的筒壁上设置有取水样口。

5.根据权利要求4述的低产液井油气水三相产出剖面测井仪，其特征在于：所述校正部分和所述测量部分均包括位于所述绝缘筒内的两个电极，所述取水样口至少包括两个；在所述校正部分中，所述两个电极的上下两侧至少设置有一个所述取水样口。

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