CN206608163U - 一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，包括有主体，主体于外部设置有若干推靠臂，各推靠臂之上设置有发热探头及微聚焦持水探头，还包括设置于主体之上的若干温度探头，发热探头、微聚焦持水探头及温度探头通过导线连接至采集控制电路单元，采集控制电路单元包括有单片机，以及与单片机同时连接的通讯传输单元、A/D转换单元及激励控制单元组，其中激励控制单元组包含若干独立的激励控制单元，各激励控制单元独立连接一路发热探头或微聚焦持水探头，发热探头连接至温度温差测量单元，微聚焦持水探头连接至电流电压检测单元，温度探头、温度温差测量单元及电流电压检测单元连接至A/D转换单元。

Description

一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪

技术领域

本实用新型属于油田产出剖面以及目前的页岩气、煤层气、天然气井产出剖面测井技术领域，具体涉及一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪。

背景技术

我国油田目前进入后期开发，生产测井领域的产出剖面流量和含水率是十分重要的参数，其关乎产层产量及介质的确定，但现有流量及含水综合测试仪的测量技术都不同程度存在缺陷，具体如下：

产出剖面流量以及持水率的测试过程中，流量主要使用涡轮流量计、持水率测量主要用电容法，其中涡轮流量计由于井下油污、高温及井况较为复杂，其测井成功率低、精度差且启动排量大；而持水率测试主要是电容法，但由于井下油污、高温及井况较为复杂，其测井成功率低、误差大。

基于以上现状，目前暂无一种能够适用于各种流体介质、测量精度高、且有较高测井成功率的产出剖面测试技术，以满足各类油田的多方面需求。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于热力学金式定律、牛顿冷却定律原理，以及测量介质的电阻率理论的新型测试仪，以实现生产井井下流量、持水率剖面的测试，有效克服现有技术缺陷。

有鉴于此，本实用新型所采取的技术方案如下：

一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，包括有主体，其特征在于：所述主体于外部设置有若干推靠臂，所述各推靠臂之上设置有发热探头及微聚焦持水探头，还包括设置于主体之上的若干温度探头，所述发热探头、微聚焦持水探头及温度探头通过导线连接至采集控制电路单元。

进一步地，所述发热探头包括承压管，所述承压管内固定设置有骨架并填充导热剂后经高温胶封装，所述骨架之上绕设有金属发热丝。

优选的是，所述金属发热丝为铂丝、康铜丝或镍铬合金丝中的任意一种。

进一步地，所述微聚焦持水探头包括绕设于绝缘管之上用于测量求取流体持水率的测量主电极，以及用于起电场微聚焦作用的屏蔽聚焦电极，所述测量主电极与屏蔽聚焦电极之间相互绝缘。

优选的是，所述测量主电极与屏蔽聚焦电极之间设置有绝缘环，所述屏蔽聚焦电极被配置为靠近推靠臂，且所述屏蔽聚焦电极与推靠臂之间设置有绝缘环。

进一步地，所述各推靠臂之间等间距设置，以均匀分布于主体的外部。

优选的是，所述推靠臂的数量为6个，各推靠臂之上均设置有1个微聚焦持水探头及1个发热探头。

进一步地，所述推靠臂之上的发热探头及微聚焦持水探头被配置于推靠臂内侧的中间位置且沿推靠臂宽度方向排列，以使各发热探头及微聚焦持水探头处于同一平面。

进一步地，所述主体之上于对应各推靠臂内侧的位置配置有呈镂空的凹槽，所述温度探头设置于各凹槽之内。

进一步地，所述推靠臂与本体连接处设置有用于布设导线的密封舱，所述发热探头、微聚焦持水探头与推靠臂的连接处设置有密封件。

进一步地，所述温度探头为PT1000温度传感器。

进一步地，所述采集控制电路单元包括有单片机，以及与所述单片机同时连接的通讯传输单元、A/D转换单元及激励控制单元组，其中所述激励控制单元组包含若干独立的激励控制单元，各激励控制单元独立连接一路发热探头或微聚焦持水探头，所述发热探头连接至温度温差测量单元，所述微聚焦持水探头连接至电流电压检测单元，温度探头、温度温差测量单元及电流电压检测单元连接至A/D转换单元，所述通讯传输单元连接至地面系统。

通过以上技术方案，本实用新型的有益效果如下：

1、结构简单可靠，极大程度缩短了仪器长度，方便现场测井施工；

2、消除了其它测试方法的环境因素影响，如井下油污、高温及井况较为复杂等；

3、适应范围广，如油田产出剖面以及目前的页岩气、煤层气、天然气井产出持水率剖面都能应用；

4、测量精度高、测量范围广，能够测出井筒的流量和持水率分布剖面。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型的剖面示意图；

图3为本实用新型的另一角度剖面示意图；

图4为本实用新型电路连接原理图。

附图标记说明：1、主体；2、推靠臂；3、发热探头组；301、发热探头； 4、微聚焦持水探头组；401、微聚焦持水探头；5、温度探头；6、采集控制电路；601、单片机；602、通讯传输单元；603、A/D转换单元；604、激励控制单元组；605、温度温差测量单元；606、电流电压检测单元。

具体实施方式

为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型，但不应视为对本实用新型的限定。

如图1所示，本实用新型提供的阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，在结构上包括有：

主体1，主体1之上将安装推靠臂2的位置配置为呈镂空的凹槽，各凹槽内设置有温度探头5；

推靠臂2等间距均匀设置于主体1的外部，如：推靠臂2可以是2个相隔180°、3个相隔120°、4个相隔90°、5个相隔72°、6个相隔60°，以此类推；推靠臂2与主体1连接处设置有用于布设导线的密封舱，同时推靠臂2密封安装于主体1上，各推靠臂2内预留有贯穿的密封过线孔，用于布设导线；

发热探头组3及微聚焦持水探头组4各包含若干发热探头301及微聚焦持水探头401，各发热探头301及微聚焦持水探头401设置于推靠臂2内侧中间位置且沿推靠臂2的宽度方向排列，使各推靠臂2上设置的发热探头301 及微聚焦持水探头401均位于平行于主体1剖面的同一平面内，且各发热探头301及微聚焦持水探头401的方向被配置为与主体1剖面相互平行，并指向主体1的轴心，同时发热探头301、微聚焦持水探头401与推靠臂2的连接处设置有密封件；

发热探头组3、微聚焦持水探头组4及温度探头5的导线通过推靠臂2 密封舱的密封塞连接至采集控制电路单元6。

具体地，采集控制电路单元6包括有单片机601，以及与单片机601同时连接的通讯传输单元602、A/D转换单元603及激励控制单元组604；其中激励控制单元组604包含若干独立的激励控制单元，各激励控制单元独立连接一路发热探头301或微聚焦持水探头401，发热探头组3连接至温度温差测量单元605，微聚焦持水探头组4连接至电流电压检测单元606，温度探头 5、温度温差测量单元4及电流电压检测单元6连接至A/D转换单元603，通讯传输单元602连接至地面系统。

作为本实用新型的优选实施例，上述发热探头301由金属发热丝(如铂丝、康铜丝、镍镉合金等)、发热丝骨架、导热剂、不锈钢承压管组成，具体制作时，将设计好的金属发热丝缠绕于骨架上，和导热剂一起放置于不锈钢承压管，随后进一步填充导热剂，再用高温胶进一步封装即可；

作为本实用新型的优选实施例，上述微聚焦持水探头401包括绕设于绝缘管之上用于测量求取流体持水率的测量主电极A0，以及用于起电场微聚焦作用的屏蔽聚焦电极A1，测量主电极A0与屏蔽聚焦电极A1之间设置有微小距离的绝缘环，以实现相互绝缘，屏蔽聚焦电极A1被配置为靠近推靠臂2，且与推靠臂2之间设置有一定距离的绝缘环。

作为本实用新型的优选实施例，上述温度探头5设置于推靠臂内侧的主体镂空的位置内侧，本实施例选用PT1000温度传感器作为温度探头5；

本实用新型的工作原理如下：

流体的流量(或流速)是发热探头301的发热功率和温差的函数，即Qm＝f (P、ΔT)＝K(P/ΔT)1.67+B。

其中K、B为仪器系数，P为热功率，ΔT为发热探头301与流体的温度差值，因此求取P和ΔT，其经理论推导出各探头流体流速与热量流逝的函数关系，通过求取发热体温度、流体环境温度以及发热体的功率，计算出井筒的流体流量。

流体的电阻率，由于流体油、气、水的导电性能不同，且电阻率的差异比较大。因此测量微聚焦持水探头401的电流、电压，经欧姆定律计算得出电阻率，就能计算出流体的持水率，并判断出测量点的流体介质。

基于上述理论基础，实施时，将本实用新型输送至井下测试层，仪器的前后可各设计一个扶正器，确保仪器的居中测量，推靠臂2把各个加热探头 301及微聚焦持水探头401均匀地分布于井筒多个方位。

采集控制电路单元6同时或分时对发热探头组3激励供电和微聚焦持水探头组4供以交变激励电流，温度探头5用于检测流体温度Temp1，发热探头组3用于检测各发热探头的温度Temp2；

采集控制电路单元6控制各发热探头温度的升降，检测发热探头301的功率P使各发热探头301的发热功率P＝I*V恒定不变，采集并计算出各发热探头301的温度Temp2；然后再通过设置于流量测量通道内的温度探头5采集流体环境温度Temp1，求出温差ΔT＝Temp2-Temp1，最后计算出阵列各点的流体质量流量Qm，通过公式Qm＝f(P、ΔT)＝K(P/ΔT)^1.67+B，从而求取剖面流量。

微聚焦持水探头组4用于测量流体持水率，经激励控制单元组604对各微聚焦持水探头401中的屏蔽聚焦电极A1、测量主电极A0供以同频率同相位的交变激励电流，使屏蔽聚焦电极A1对测量主电极A0起一定的微聚焦作用，测试仪外壳和推靠臂2为电场回路电极B。电流电压监测单元606检测出测量主电极A0的电压、电流，经过欧姆定律计算出流体各微聚焦持水探头401的电阻率，根据各点流体流量和持水率，即求出了整个井筒的流量和持水率详细分布状况，从而更精确的求取井筒流量和持水率分布剖面。

此外，可根据需要将测试仪的工作模式配置为存储式和直读式。具体地，单片机601对经过A/D转换单元603转换的数据同时或分时采集计算；在存储模式下将数据送到单片机601进行计算，按照一定格式存储在存储器单元；直读模式下将数据送到单片机601对进行计算、编码后，通过通讯传输单元 602传输到地面系统进行显示。

Claims (10)

1.一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，包括有主体，其特征在于：所述主体于外部设置有若干推靠臂，所述各推靠臂之上设置有发热探头及微聚焦持水探头，还包括设置于主体之上的若干温度探头，所述发热探头、微聚焦持水探头及温度探头通过导线连接至采集控制电路单元。

2.根据权利要求1所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述发热探头包括承压管，承压管内固定设置有骨架并填充导热剂后经高温胶封装，骨架之上绕设有金属发热丝。

3.根据权利要求2所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述金属发热丝为铂丝、康铜丝或镍铬合金丝中的任意一种。

4.根据权利要求1所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述微聚焦持水探头包括绕设于绝缘管之上用于测量求取流体持水率的测量主电极，以及用于起电场微聚焦作用的屏蔽聚焦电极，测量主电极与屏蔽聚焦电极之间相互绝缘。

5.根据权利要求4所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述测量主电极与屏蔽聚焦电极之间设置有绝缘环，所述屏蔽聚焦电极被配置为靠近推靠臂，且所述屏蔽聚焦电极与推靠臂之间设置有绝缘环。

6.根据权利要求1所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述各推靠臂之间等间距设置，以均匀分布于主体的外部。

7.根据权利要求6所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述推靠臂的数量为6个，各推靠臂之上均设置有1个微聚焦持水探头及1个发热探头,所述推靠臂之上的发热探头及微聚焦持水探头被配置于推靠臂内侧的中间位置且沿推靠臂宽度方向排列，以使各发热探头及微聚焦持水探头处于同一平面。

8.根据权利要求1所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述主体之上于对应各推靠臂内侧的位置配置有呈镂空的凹槽，所述温度探头设置于各凹槽之内，所述推靠臂与本体连接处设置有用于布设导线的密封舱，所述发热探头、微聚焦持水探头与推靠臂的连接处设置有密封件。

9.根据权利要求1所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述温度探头为PT1000温度传感器。

10.根据权利要求1所述的一种阵列微聚焦持水率及热式流量集成测试仪，其特征在于：所述采集控制电路单元包括有单片机，以及与所述单片机同时连接的通讯传输单元、A/D转换单元及激励控制单元组，其中所述激励控制单元组包含若干独立的激励控制单元，各激励控制单元独立连接一路发热探头或微聚焦持水探头，所述发热探头连接至温度温差测量单元，所述微聚焦持水探头连接至电流电压检测单元，温度探头、温度温差测量单元及电流电压检测单元连接至A/D转换单元，所述通讯传输单元连接至地面系统。