CN204060675U - π生产井测井系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种π生产井测井系统，包括井下仪器串，其经调制解调器、集线器与工控机连接，井下仪器串包括从上至下依次相连的遥测短节、电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、上柔性短节、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、下柔性短节、上扶正器、流体密度仪、持气率计、下扶正器、电容持水率计、流量计，遥测短节包括控制器、电源转换器，控制器与工控机连接，电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、流体密度仪、持气率计、电容持水率计、流量计与控制器、电源转换器连接。本实用新型可测量井下各分层的产出剖面和注入剖面的油、气、水含量，适于推广应用。

Description

π生产井测井系统

技术领域

本实用新型涉及一种π生产井测井系统，属于测井技术领域。

背景技术

生产井测井(可简称为生产测井)一般是指从固井后到井报废为止，对生产井的分层油、气、水含量进行井下测量的过程。生产井中各个油层的工作状况和储量动用程度是油气藏管理和提高采收率的重要依据，因此其一直以来都是地质家们普遍关心的问题。

20世纪40年代初期，美国油田上就开始使用了井温仪来测量分层的产液量。到了50年代出现了井下流量计。60至80年代出现了同时测量流量、微差压力、流体密度、井径、温度、油管、套管接箍等多参数的生产组合测井仪和放射性示踪测井仪，同时还出现了注润滑脂密封的井口防喷装置，解决了由于井下压力大造成井下仪器串下放困难的问题。

近期国外又出现了一种生产井专用多参数测井仪器，这种仪器可通过井温、压力、流体流量、持水率的测定来了解产出剖面和注入剖面，为油层改造提供依据，这种仪器可监测固井质量、套管变形和破损等情况，不受井下管柱限制，另外，这种仪器可测量得到各分层的油含量、气含量以及水含量，以对储层进行较全面的评价。但是，这种仪器包含了各种参数测量设备，整体构造复杂，存在设备等资源的浪费，且造价极高，无法得到较好的推广应用，有待解决。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种π生产井测井系统，该系统可测量井下各分层的产出剖面和注入剖面，一次下井可以得到井温、自然伽马、压力、持气率、持水率、流体密度、流量、磁定位等多种测井数据，以对各分层的油、气、水含量进行精确测量和定量分析，适于在油田开发生产井测井中推广应用。

为了实现上述目的，本实用新型采用了以下技术方案：

一种π生产井测井系统，其特征在于：它包括井下仪器串，井下仪器串经由调制解调器、集线器与工控机连接，其中：井下仪器串包括从上至下依次组装相连的遥测短节、电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、上柔性短节、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、下柔性短节、上扶正器、流体密度仪、持气率计、下扶正器、电容持水率计、流量计；遥测短节包括控制器、电源转换器，控制器的通讯端经由调制解调器、集线器与工控机的通讯端连接，电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、流体密度仪、持气率计、电容持水率计、流量计的信号传输端分别与控制器的相应IO端连接，电源转换器的输入端与地面上的电源设备的输出端连接，电源转换器的输出端分别与电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、流体密度仪、持气率计、电容持水率计、流量计的供电端连接。

所述流体密度仪为放射性流体密度仪、压差流体密度仪或音叉流体密度仪中的任一种。

所述流量计为笼式全井眼流量计、阵列式流量计、在线流量计或宝石轴承连续流量计中的任一种。

所述井下仪器串还包括存储控制器以及存储控制器电源，存储控制器电源的输出端与存储控制器、所述电缆头张力计、所述石英晶体压力计、所述套管接箍定位器、所述伽马射线测井仪、所述铂电阻温度计、所述流体密度仪、所述持气率计、所述电容持水率计、所述流量计的供电端连接，所述电缆头张力计、所述石英晶体压力计、所述套管接箍定位器、所述伽马射线测井仪、所述铂电阻温度计、所述流体密度仪、所述持气率计、所述电容持水率计、所述流量计的信号传输端分别与存储控制器的数据传送端连接。

所述井下仪器串还包括持率成像仪、X-Y井径仪或过套管电阻率仪中的任一种或任几种，其中：持率成像仪的信号传输端与所述控制器的相应IO端连接，持率成像仪的供电端与所述电源转换器的输出端连接，持率成像仪为阵列式电容持率成像仪或阵列式电阻持率成像仪；X-Y井径仪的信号传输端与所述控制器的相应IO端连接，X-Y井径仪的供电端与所述电源转换器的输出端连接；过套管电阻率仪的信号传输端与所述控制器的相应IO端连接，过套管电阻率仪的供电端与所述电源转换器的输出端连接。

本实用新型的优点是：

本实用新型可测量井下各分层的产出剖面和注入剖面，一次下井可以得到井温、自然伽马、压力、持气率、持水率、流体密度、流量、磁定位等多种测井数据，以对各分层的油、气、水含量进行精确测量和定量分析，并且，本实用新型造价低，运行稳定可靠，测井精度高，不存在放射性同位素污染环境问题，适于在油田开发生产井测井中推广应用。

附图说明

图1是本实用新型的组成示意图。

图2是本实用新型中的井下仪器串的一实施例的组成示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型π生产井测井系统包括井下仪器串100，井下仪器串100经由调制解调器200(主要用于滤除载波干扰，避免信号失真)、集线器300(如采用USB集线器)与工控机400连接，其中：

井下仪器串100包括从上至下依次组装相连的遥测短节101、电缆头张力计102、石英晶体压力计103、套管接箍定位器104、上柔性短节105、伽马射线测井仪106、铂电阻温度计107、下柔性短节108、上扶正器109、流体密度仪110、持气率计111、下扶正器112、电容持水率计113、流量计114；遥测短节101包括控制器、电源转换器，控制器的通讯端经由调制解调器200、集线器300与工控机400的通讯端连接，电缆头张力计102、石英晶体压力计103、套管接箍定位器104、伽马射线测井仪106、铂电阻温度计107、流体密度仪110、持气率计111、电容持水率计113、流量计114的信号传输端分别与控制器的相应IO端连接，控制器主要负责接收并传送地面上的工控机400发出的指令以及向工控机400上传各仪器测量得到的测井数据(直读工作方式)，电源转换器的输入端与地面上的电源设备600的输出端连接，电源转换器的输出端分别与电缆头张力计102、石英晶体压力计103、套管接箍定位器104、伽马射线测井仪106、铂电阻温度计107、流体密度仪110、持气率计111、电容持水率计113、流量计114的供电端连接，电源转换器主要负责将电源设备600提供的180V-200V的直流电压转换成16V-23V直流电压并传输给井下仪器串100内的各仪器而为它们供电，同时电源设备600也为地面上的调制解调器200、集线器300等供电。

在实际设计中，地面上还可设有打印机500等，如图1所示。

遥测短节(PTS，Production Telemetry Sub)101主要用于为井下仪器串100内的各仪器供电、接收并传送地面发出的指令以及向地面上传各仪器测量得到的测井数据。在实际设计中，遥测短节101可包括控制器、电源转换器，控制器负责接收并传送地面发出的指令以及向地面上传各仪器测量得到的测井数据，电源转换器负责将地面电源设备600提供的180V-200V的直流电压转换成16V-23V直流电压，以为井下仪器串100内的各仪器供电。

电缆头张力计(HTS，Head Tension Sub)102主要实时监测电缆头的张力，用于遇阻遇卡时的位置判断，以大大减小测井风险，其还可以监视井下仪器串100与井筒之间摩擦力的大小。

石英晶体压力计(QPT，Quartz Pressure Tool)103主要用于压力测量和深度控制。在本实用新型中，石英晶体压力计103安装有两个压力传感器，以利于高压井的测量。压力传感器的探头采用了主晶体、参考晶体和温度晶体一体的设计，测量精度高(误差在0.02％以内)，压力漂移小于3psi/年。

套管接箍定位器104主要用于通过测量油管或套管接箍数量来确定井下仪器串100下入油井的深度。

上柔性短节105、下柔性短节108的弯曲角度可达±10°，主要用于柔性连接上下仪器，适用于斜井施工，有利于井下仪器串100通过斜度变化较大的井眼。柔性短节(FJS-P，Flex Joint Sub-Production)主要有3个作用：第一，在水平井测井作业中，易于下放，减少井下仪器串100的水平长度；第二，在斜井或水平井测井作业中，减少上、下扶正器109、112的压力。

伽马射线测井仪(GRT-P，Gamma Ray Tool-Production)106主要用于通过高温碘化钠晶体探测不同地层的自然伽马射线，并经由光电倍增管把自然伽马射线放大到可以测量的水平，以用于岩性识别以及深度对比，并可与裸眼测井结果相比较。

铂电阻温度计(PTT，Platinum Thermometer Tool)107主要用于高精度测量井眼温度(井温)。

上扶正器(扶正器FCS-R，Four-arms Centralizer Sub-Roller)109主要用于避免井下仪器串100偏斜，其一般位于井下仪器串100中间部位。

流体密度仪110主要用于测量井下各分层的流体密度，流体密度仪110可为放射性流体密度仪、压差流体密度仪或音叉流体密度仪中的任一种。在实际中，可根据井况及用户需求的不同，在放射性流体密度仪(RFD，RadioactiveFluid Density Tool)、压差流体密度仪(DFD，Differential-pressure Fluid DensityTool)、音叉流体密度仪(FDI，Fluid Density Inertial)三者中择一使用，其中：放射性流体密度仪主要用于流体密度的测量，与持水率、持气率一起用来计算各相的持率。压差流体密度仪可用于确定井筒内轻、重相流体的体积含量，在各种油水井中获得井内混合流体的密度。音叉流体密度仪应用音叉振动的惯性响应曲线来测量井眼流体的密度，它采用的是一种非放射性的测量方法，不受井斜影响，可在油水两相流或纯气流中获得优化的定量结果。

持气率计(RGH，Radioactive Gas Hold-up Tool)111主要用于测量井筒内流体的气含量。由于持气率计会受到套管的很大影响，因此实际使用中，要根据套管内径、油水密度、气体组分来做相应校正，测井时，持气率计111在井筒中要保持很好的居中状态，其上下要求连接扶正器。持气率计111还可间接用来对油、水含量进行评估。

下扶正器112同样用于避免井下仪器串100偏斜，另外用于与持气率计的连接，以保证持气率计111的测量精度。

电容持水率计(WHT-C，Water Hold-up Tool-Capacitance)113主要用于多相流产出剖面测量，测量井中流体水的比例(水含量)，水含量的测量上限是45％，另外还可间接评估出井下同一平面的油、气含量。

流量计114主要用于测量井下流体流速，流量计114可为笼式全井眼流量计、阵列式流量计、在线流量计或宝石轴承连续流量计中的任一种。在实际中，可根据井况及用户需求的不同，在笼式全井眼流量计(FBF-C，Full BoreFlowmeter-Caged)、阵列式流量计(SAI，Spinner Array Imaging Tool)、在线流量计(SIF，Spinner In-Line Flowmeter)、宝石轴承连续流量计(JCF，Jewelledbearing Continuous Flowmeter)四者中择一使用，其中：笼式全井眼流量计用于低流量连续测量，在井下仪器串100底部运行。阵列式流量计主要通过其自身安装的6个小型流量计，对井筒周围60度范围内的局部流体速度进行测量，可测得水平井和斜井中层状流动的各相速度。在线流量计可在线测量全井眼连续流量，可适用于水平井、垂直井。宝石轴承连续流量计灵敏度高，高流量井测量效果好，还可适合在高流速气井或产气井中使用。

另外，根据实际需求，还可对本实用新型的井下仪器串100进行仪器扩增。井下仪器串100还可包括持率成像仪、X-Y井径仪或过套管电阻率仪中的任一种或任几种，其中：持率成像仪为阵列式电容持率成像仪或阵列式电阻持率成像仪。

在实际设计中，持率成像仪的信号传输端与控制器的相应IO端连接，持率成像仪的供电端与电源转换器的输出端连接，X-Y井径仪的信号传输端与控制器的相应IO端连接，X-Y井径仪的供电端与电源转换器的输出端连接，过套管电阻率仪的信号传输端与控制器的相应IO端连接，过套管电阻率仪的供电端与电源转换器的输出端连接。

根据井况及用户需求的不同，可增设阵列式电容持率成像仪(CAI，Capacitance Array Imaging Tool)或阵列式电阻持率成像仪(RAI，ResistanceArray Imaging Tool)，其中：阵列式电容持率成像仪基于油、气、水具有不同的介电常数这一属性，依靠阵列式电容传感器在高斜度井和水平井中区分流体，测量井筒内同一平面上的持率(油、气、水)，准确得到横截面上各相流体持率的分布图。阵列式电阻持率成像仪基于水(盐水)导电而油和气不导电的这一特性，依靠12个阵列式排布的微型电阻传感器确定全井筒的持率剖面(油、气、水)，可以对各相体积流量提供高精度的定量分析，为油藏管理提供更精确的可靠信息。

根据井况及用户需求的不同，可增设X-Y井径仪(PDC，Production DualCaliper)，其主要用于在井眼尺寸变化时校正涡轮得到的流体体积，或者用于识别套管变形和积累的面积规模。

根据井况及用户需求的不同，可增设过套管电阻率仪(TCR，ThroughCasing Resistivity Tool)，其主要用于过套管井的岩层电阻率测量，测量范围在0～300Ωm，套管直径为5英寸或6英寸，井深不超过6000米，井筒可以是空的或充满任何基质的洗井液。

在实际使用中，本实用新型中的井下仪器串100具有直读和存储两种工作方式。直读工作方式是指井下仪器串100内的各仪器将分别测得的测井数据实时经由遥测短节101中的控制器直接传送至地面上的工控机400。存储工作方式需要在井下仪器串100内增设用于存储测量指令以及测井数据的存储控制器(独立运行的具有存储功能的控制器)，还要给存储控制器以及各仪器配设一个存储控制器电源。

在实际设计中，存储控制器电源的输出端与存储控制器、电缆头张力计102、石英晶体压力计103、套管接箍定位器104、伽马射线测井仪106、铂电阻温度计107、流体密度仪110、持气率计111、电容持水率计113、流量计114的供电端连接，电缆头张力计102、石英晶体压力计103、套管接箍定位器104、伽马射线测井仪106、铂电阻温度计107、流体密度仪110、持气率计111、电容持水率计113、流量计114、持率成像仪、X-Y井径仪、过套管电阻率仪的信号传输端分别与存储控制器的数据传送端连接。

存储控制器电源向存储控制器供电，以保证存储控制器可以在井下作业中稳定运行，同时存储控制器电源也向其它各仪器供电，保证各仪器在井下可正常工作。当井下仪器串100下放到井下后，井下仪器串100内的各仪器分别将测得的测井数据传送给存储控制器，由存储控制器进行存储，当井下仪器串100返回地面上后，将存储控制器中存储的测井数据传送给工控机400即可。

在实际设计中，持率成像仪、X-Y井径仪、过套管电阻率仪、存储控制器以及存储控制器电源在井下仪器串100中的位置可根据实际需求以及仪器自身要求来灵活、合理设计，不在这里详述。

在本实用新型中，遥测短节101、电缆头张力计102、石英晶体压力计103、套管接箍定位器104、上柔性短节105、伽马射线测井仪106、铂电阻温度计107、下柔性短节108、上扶正器109、流体密度仪110、持气率计111、下扶正器112、电容持水率计113、流量计114、X-Y井径仪、过套管电阻率仪、调制解调器200、集线器300、工控机400、电源设备600、存储控制器等均为本领域的已有仪器或属于熟知技术，故其具体构成和工作原理不在这里详述。

下面以直读工作方式为例说明本实用新型的工作过程。

使用时，经由吊放设备(已有设备，采用电缆吊放)下放井下仪器串100到井中预定位置，工控机400向井下仪器串100下达测量指令，测量指令经由遥测短节101内的控制器下达给井下仪器串100内的各仪器(此处指具有测量功能的仪器)，于是各仪器开始进行测量作业。例如，电缆头张力计102测量电缆头的张力(井下仪器串顶部连接有电缆头时)，石英晶体压力计103测量压力，套管接箍定位器104测量井下仪器串100下放深度(井深)，伽马射线测井仪106测量自然伽马射线，铂电阻温度计107测量井温，流体密度仪110测量井下各分层的流体密度，持气率计111测量井内流体的气含量，电容持水率计113测量井中各分层水含量，流量计114测量井下流体流速。各仪器将各自测得的测井数据传送给遥测短节101内的控制器，经由该控制器实时传送至工控机400，由此绘制出各种测井曲线，并通过计算求得各分层的产出剖面和注入剖面的油、气、水含量，为油田动态监测提供准确的测井资料。

下面以存储工作方式为例说明本实用新型的工作过程。

使用时，经由吊放设备(已有设备，采用钢丝吊放)下放井下仪器串100，当井下仪器串100下放到井中预定位置时，存储器控制器将其内预先存储的测量指令下达给井下仪器串100内的各仪器(此处指具有测量功能的仪器)，于是各仪器开始进行测量作业。各仪器将各自测得的测井数据传送给存储控制器进行存储。当井下仪器串100返回地面上后，将存储控制器中存储的测井数据经由电缆传送至一个数据读取装置中，而后经由该数据读取装置将测井数据传送给工控机400，由此绘制出各种测井曲线，并通过计算求得各分层的产出剖面和注入剖面的油、气、水含量，为油田动态监测提供准确的测井资料。

在实际中，本实用新型还可用于确定油气水层及其界面，划分岩性，校正深度油层水淹情况及地层投产后的参数等，完成水淹层测井。

本实用新型的优点是：

1、本实用新型中的井下仪器串采用AMI(Ahemate Mark Inversion)编码方式，耐温177℃，耐压15000psi，各仪器之间密封，不会出现因一个仪器损坏进水而影响其它仪器的情形出现。

2、本实用新型中的井下仪器串具有直读和存储两种工作方式，可根据下放井下仪器串的吊放设备等因素来灵活选择。

3、本实用新型可以测量各分层的产出剖面和注入剖面，一次下井可以得到井温、自然伽马、压力、持气率、持水率、流体密度、流量、磁定位等多种测井数据，可对各分层的油、气、水含量进行精确测量，为油田动态监测提供准确的测井资料。

4、本实用新型成本低，造价低，适于在生产井测井中推广应用。

5、本实用新型运行稳定可靠，测井精度高，误差小，不存在放射性同位素污染环境问题，使用寿命长。

以上所述是本实用新型的较佳实施例及其所运用的技术原理，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下，任何基于本实用新型技术方案基础上的等效变换、简单替换等显而易见的改变，均属于本实用新型保护范围之内。

Claims (5)

1.一种π生产井测井系统，其特征在于：它包括井下仪器串，井下仪器串经由调制解调器、集线器与工控机连接，其中：

井下仪器串包括从上至下依次组装相连的遥测短节、电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、上柔性短节、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、下柔性短节、上扶正器、流体密度仪、持气率计、下扶正器、电容持水率计、流量计；遥测短节包括控制器、电源转换器，控制器的通讯端经由调制解调器、集线器与工控机的通讯端连接，电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、流体密度仪、持气率计、电容持水率计、流量计的信号传输端分别与控制器的相应IO端连接，电源转换器的输入端与地面上的电源设备的输出端连接，电源转换器的输出端分别与电缆头张力计、石英晶体压力计、套管接箍定位器、伽马射线测井仪、铂电阻温度计、流体密度仪、持气率计、电容持水率计、流量计的供电端连接。

2.如权利要求1所述的π生产井测井系统，其特征在于：

所述流体密度仪为放射性流体密度仪、压差流体密度仪或音叉流体密度仪中的任一种。

3.如权利要求1所述的π生产井测井系统，其特征在于：

所述流量计为笼式全井眼流量计、阵列式流量计、在线流量计或宝石轴承连续流量计中的任一种。

4.如权利要求1所述的π生产井测井系统，其特征在于：

所述井下仪器串还包括存储控制器以及存储控制器电源，存储控制器电源的输出端与存储控制器、所述电缆头张力计、所述石英晶体压力计、所述套管接箍定位器、所述伽马射线测井仪、所述铂电阻温度计、所述流体密度仪、所述持气率计、所述电容持水率计、所述流量计的供电端连接，所述电缆头张力计、所述石英晶体压力计、所述套管接箍定位器、所述伽马射线测井仪、所述铂电阻温度计、所述流体密度仪、所述持气率计、所述电容持水率计、所述流量计的信号传输端分别与存储控制器的数据传送端连接。

5.如权利要求1所述的π生产井测井系统，其特征在于：

所述井下仪器串还包括持率成像仪、X-Y井径仪或过套管电阻率仪中的任一种或任几种，其中：

持率成像仪的信号传输端与所述控制器的相应IO端连接，持率成像仪的供电端与所述电源转换器的输出端连接，持率成像仪为阵列式电容持率成像仪或阵列式电阻持率成像仪；

X-Y井径仪的信号传输端与所述控制器的相应IO端连接，X-Y井径仪的供电端与所述电源转换器的输出端连接；

过套管电阻率仪的信号传输端与所述控制器的相应IO端连接，过套管电阻率仪的供电端与所述电源转换器的输出端连接。