CN207999245U

CN207999245U - 油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头

Info

Publication number: CN207999245U
Application number: CN201820161668.8U
Authority: CN
Inventors: 王田丽; 王晓宇; 付本堂; 桂华侨; 张建; 韩霞; 桂召龙; 侯伟东; 李清方; 管林华; 王焕钦; 管善峰; 张荣军
Original assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Energy and Environmental Engineering Co Ltd
Current assignee: Sinopec Oilfield Service Corp; Sinopec Jianghan Petroleum Engineering Design Co Ltd
Priority date: 2018-01-31
Filing date: 2018-01-31
Publication date: 2018-10-23
Anticipated expiration: 2028-01-31

Abstract

本实用新型公开了一种油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其包括依次连接的下接头、浊度测试仓、电路系统仓、中间仓、电导率检测仓、上接头；浊度测试仓、中间仓、电导率检测仓的仓壁上均开设有窗口；下接头与加重装置连接；浊度测试仓的浊度传感器、中间仓的温度传感器和压力传感器、电导率检测仓的电导率传感器将采集的数据传递给电路系统仓内的电路系统；上接头与信号传输电缆连接，所述信号传输电缆与电路系统仓内的电路系统连接。本实用新型能实现注水井筒内的水质在线原位检测。

Description

油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头

技术领域

本实用新型属于油田回注水处理技术领域，具体涉及一种油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头。

背景技术

油田注水开发是国内油田主要的开发方式，注水水质是影响注水开发效果的重要因素之一，特别是近些年随着低渗透、特低渗透油藏的逐渐开发，对注水水质的要求更加严格。以胜利油田为例，“十二五”期间，胜利油田低渗透油藏探明储量近10亿吨，占总探明储量的约20%，是勘探开发的重要阵地。其中特低渗透油藏占低渗透油藏储量的约35%。特低渗透油藏开发中“注不进、采不出”矛盾突出，造成注水困难的主要原因之一是注水水质达不到地层要求。

油田回注水经过地面处理达标后经注水井回注地层，回注水中由于含有成垢离子、细菌等不稳定物质，在注水井筒内，一方面由于温度压力等环境的变化，会发生腐蚀、结垢、细菌滋生等一系列变化；另一方面，低渗透油藏普遍注水量偏低，回注水在井筒停留时间长，加剧了水质的变化，导致盐垢、腐蚀垢以及细菌分散在水中，影响回注水水质。水质的变化导致经过地面处理，注水井口检测达标的回注水，经过注水井筒时出现水质恶化现象，导致注入地层的水质不合格。因此有必要检测注水井筒水质状况，确保回注水达标回注地层。

针对井筒水质指标，目前国内主要采取以下方法进行水质指标的检测或预测：一是采用“置换取样”法，从注水井的套管注水，将油管内的水替换出来，通过计算替换出的水的体积，计算不同注水井不同深度水样被替换出的时间，在井口取样即可得到不同深度的样品。二是运用结垢趋势预测软件，预测随着注水井深度的增加，结垢趋势变化情况。以上方法只能得到一定的水质变化趋势，并不能确定具体的水质指标。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，该检测探头能实现注水井筒内的水质检测。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其包括依次连接的下接头、浊度测试仓、电路系统仓、中间仓、电导率检测仓、上接头；所述浊度测试仓、中间仓、电导率检测仓的仓壁上均开设有窗口，以直接接触注水井筒内的流体，从而实现注水井筒水质的实时检测；

下接头与加重装置连接；

浊度测试仓的浊度传感器将采集的数据传递给电路系统仓内的电路系统；

中间仓的温度传感器和压力传感器将采集的数据传递给电路系统仓内的电路系统；

电导率检测仓的电导率传感器将采集的数据传递给电路系统仓内的电路系统；

上接头与信号传输电缆连接，所述信号传输电缆与电路系统仓内的电路系统连接。

按上述方案，所述浊度测试仓包括浊度测试仓壳和位于浊度测试仓壳内的浊度传感器，所述浊度测试仓壳上设有与浊度传感器的红外测量窗匹配的对开检测窗口，浊度传感器通过检测窗口直接接触由检测窗口流入浊度测试仓的流体，从而实现井筒内浊度的实时检测。

按上述方案，所述浊度传感器包括承压壳体、红外测量窗、浊度传感接收器和多芯插座；所述红外测量窗镶嵌于承压壳体上，并与对开检测窗口相对；所述浊度传感接收器置于承压壳体内，浊度传感接收器通过多芯插座与电路系统连接；

红外测量窗发射的红外线透过由对开检测窗口流入检测仓的液体，反射的红外信号透过红外测量窗被浊度传感接收器感应，通过测量线路转换为表征浊度的电信号，由多芯插座输出至电路系统。

按上述方案，浊度传感器通过安装槽安装于浊度测试仓壳上。

按上述方案，所述电导率检测仓包括电导率检测仓壳和电导率传感器；所述电导率检测仓壳上对称设置有测试窗；所述电导率传感器设置在2个测试窗之间。

按上述方案，所述电导率传感器包括空心管，在空心管的管壁上设置有4个金属极环，每两个金属极环为一组，一组为一个测试单元；4个金属极环通过环极引线与电路系统连接。将电导率传感器设计为四环结构，分成两个电导率测量单元相互计算，以获取准确的电导率数据。

按上述方案，电导率传感器通过沟槽安装于电导率检测仓壳上，安装方便也提高了稳定性。

按上述方案，测试窗为十字型对称窗口，有利于流体快速、充分进入电导率检测仓内部。

按上述方案，所述电路系统仓包括密封仓体，以及置于密封仓体内的线路骨架、供电电路模块、控制采集电路模块、通讯电路模块、电导率测量电路模块；供电电路模块、控制采集电路模块通过螺丝固定在线路骨架的一侧，通讯电路模块、电导率测量电路模块通过螺丝固定在线路骨架的另一侧；

所述通讯电路模块、供电电路模块、控制采集电路模块、电导率测量电路模块依次连接。

按上述方案，所述控制采集电路模块包括主控采集电路、温度传感器驱动电路、压力传感器驱动电路、浊度传感器驱动电路；所述主控采集电路分别与温度传感器驱动电路、压力传感器驱动电路、浊度传感器驱动电路连接。

按上述方案，所述油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头的外径小于43mm（注水井油管内径通常为62mm），在注水井筒内进行测试时，会预留出足够的注水环形空间，不会影响注水井正常注水。

按上述方案，所述中间仓由中间仓体、压力传感器和温度传感器组成；压力传感器和温度传感器安装于中间仓体内部；压力传感器的信号引线和温度传感器的信号引线，穿过中间仓连接到电路系统上。在同一个探头内测量温度、压力，满足校正需要，能够自我校正计算出准确的检测数据，避免温度、压力引起的测量偏差。

本实用新型针对注水井筒高温高压狭小空间和回注水水质特性，将探头设计为金属管状结构。

本实用新型主要是将红外浊度传感器、电导率传感器、温度传感器、压力传感器组合成一体化探头，在井筒内相同深度位置同时采集温度、压力、浊度和电导率数据，并根据温度数据对压力、浊度、电导率数据进行补偿校正，以获取井内回注水的真实水质特性。同时探头采集系统还集成了实时电缆传输系统，能够将在井下将测量数据通过信号传输电缆实时传输到地面电脑。

本实用新型的有益效果在于：

通过设置下接头、浊度测试仓、电路系统仓、中间仓、电导率检测仓、上接头，使检测探头在注水井不停注，不影响正常生产的条件下，实现注水井筒高温、高压、狭小空间内的水质检测，检测指标为浊度、电导率、温度、压力等参数；

本实用新型依据浊度与悬浮物存在的关联性，通过浊度检测，达到表征水中悬浮物含量的目的；依据电导率与离子组成和离子含量间的关系，通过电导率表征离子含量变化情况，进而可以反映腐蚀、结垢指标；

使下接头、浊度测试仓、电路系统仓、中间仓、电导率检测仓、上接头依次连接，以使检测探头的结构紧凑、安装方便、密封性好，提高了高温高压环境下检测数据的可靠性和稳定性；

本实用新型的浊度和电导率检测指标，可以反映注水井内腐蚀、结垢、细菌等引起的水质综合变化。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头的结构示意图；

图2是本实用新型油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头的结构示意图；

图3是浊度测试仓的结构示意图；

图4是浊度传感器的结构示意图；

图5是电导率检测仓的结构示意图；

图6是电导率传感器的结构示意图；

图7是中间仓的结构示意图；

图8是电路系统仓的结构示意图；

图9是电路系统的框图。

图中：1、下接头，2、浊度测试仓, 2.1、浊度测试仓壳，2.2、浊度传感器，2.2.1、承压壳体，2.2.2、红外测量窗,2.2.3多芯插座，2.3、检测窗口，2.4、安装槽，3、电路系统仓，3.1、密封仓体，3.2、线路骨架，3.3、供电电路模块,3.4、控制采集电路模块,3.5、通讯电路模块,3.6、电导率测量电路模块，4、中间仓，4.1、中间仓体，4.2、压力传感器,4.3、温度传感器，4.4、温度信号引线，4.5、压力信号引线,4.6、窗口，5、电导率检测仓, 5.1、电导率检测仓壳，5.2、电导率传感器，5.2.1、空心管，5.2.2、第一金属极环，5.2.3、第一环极引线，5.2.4、第二金属极环，5.2.5、第二环极引线，5.2.6、第三金属极环，5.2.7、第三环极引线，5.2.8、第四金属极环，5.2.9、第四环极引线，5.3、测试窗，5.4、沟槽，6、上接头。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参见图1和图2，一种油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其包括依次连接的下接头1、浊度测试仓2、电路系统仓3、中间仓4、电导率检测仓5、上接头6，其中上接头1及下接头7用于探头与其它设备的机械和电气连接。浊度测试仓2、中间仓4、电导率检测仓5的仓壁上均开设有窗口，以直接接触注水井筒内的流体，从而实现注水井筒水质的实时检测。下接头1与加重装置连接，保障探头在注水井筒内能够保持垂直状态；浊度测试仓2的浊度传感器将采集的数据传递给电路系统仓3内的电路系统；中间仓4的温度传感器和压力传感器将采集的数据传递给电路系统仓3内的电路系统；电导率检测仓5的电导率传感器将采集的数据传递给电路系统仓内的电路系统；上接头6与信号传输电缆连接，信号传输电缆的一端与电路系统仓3内的电路系统连接，信号传输电缆的另一端与地面接收仪连接；信号传输电缆可探头，通过信号传输电缆长度调节可以控制探头的下井深度。

参见图3和图4，浊度测试仓2通过螺纹连接于上接头和电路系统之间，其包括浊度测试仓壳2.1和位于浊度测试仓壳2.1内的浊度传感器2.2，浊度传感器2.2通过安装槽2.4安装于浊度测试仓壳2.1上；浊度测试仓壳2.1上设有对开检测窗口2.3，浊度传感器2.2通过检测窗口2.3直接接触由检测窗口2.3流入浊度测试仓2的流体，从而实现井筒内浊度的实时检测。浊度传感器2.2包括承压壳体2.2.1、红外测量窗2.2.2、浊度传感接收器和多芯插座2.2.3；红外测量窗2.2.2镶嵌于承压壳体2.2.1上，并与检测窗口2.3相对；浊度传感接收器置于承压壳体内，通过多芯插座2.2.3与电路系统连接。红外测量窗2.2.2发射的红外线透过由检测窗口2.3流入浊度测试仓2的液体，反射的红外信号透过红外测量窗2.2.2被浊度传感接收器感应，通过测量线路转换为表征浊度的电信号，由多芯插座2.2.3输出至电路系统。承压壳体2.2.1为耐温、耐压材质，能够承受井内高压保护内部封装的测量器件和测量线路；红外测量窗2.2.2为黑色、耐温、耐压玻璃材质；在每次测试前需要检查红外测量窗2.2.2，保持玻璃干净无污染。此外，浊度测试仓壳2.1、承压壳体2.2.1、红外测量窗2.2.2的材质优选能够耐受高温、高压环境(如125℃高温、60MPa高压环境)的材质，浊度测试仓壳2.1、承压壳体2.2.1可由不锈钢材料制成。

参加图5和图6，电导率检测仓5通过螺纹连接于下接头和中间仓之间，其包括电导率检测仓壳5.1和电导率传感器5.2，电导率传感器5.2通过沟槽5.4安装于电导率检测仓壳5.1上；电导率检测仓壳5.1上对称设置有测试窗5.3；电导率传感器5.2设置在2个测试窗5.3之间。电导率传感器5.2包括空心管5.2.1，在空心管5.2.1的管壁上依次设置有第一金属极环5.2.2、第二金属极环5.2.4、第三金属极环5.2.6、第四金属极环5.2.8，第一金属极环5.2.2、第二金属极环5.2.4为一个测试单元，第三金属极环5.2.6、第四金属极环5.2.8为另一个测试单元；第一金属极环5.2.2通过第一环极引线5.2.3与电路系统连接，第二金属极环5.2.4通过第二环极引线5.2.5与电路系统连接，第三金属极环5.2.6通过第三环极引线5.2.7与电路系统连接，第四金属极环5.2.8通过第四环极引线5.2.9与电路系统连接。将电导率传感器5.2设计为四环结构，分成两个电导率测量单元相互计算，以获取准确的电导率数据。测量时，流体通过测试窗5.3进入电导率传感器5.2内部，4个金属极环作为两个测量单元分别引入电子线路进行信号采样。

测试窗5.3可以为十字型对称窗口，有利于流体快速、充分进入电导率检测仓内部。

参见图7，中间仓4通过螺纹连接于电路系统仓和电导率检测仓之间，其由中间仓体4.1、压力传感器4.2和温度传感器4.3组成；压力传感器4.2和温度传感器4.3安装于中间仓体4.1内部；压力传感器4.2与压力信号引线4.5连接，温度传感器4.3与温度信号引线4.4连接，压力信号引线4.5、温度信号引线4.4穿过中间仓4连接到电路系统上。在同一个探头内测量温度、压力，满足校正需要，能够自我校正计算出准确的检测数据，避免温度、压力引起的测量偏差。

参见图8和图9，电路系统仓3包括密封仓体3.1，以及置于密封仓体3.1内的线路骨架3.2、供电电路模块3.3、控制采集电路模块3.4、通讯电路模块3.5、电导率测量电路模块3.6，以便隔绝外界压力，保护线路模块。供电电路模块3.3、控制采集电路模块3.4通过螺丝固定在线路骨架3.2的一侧，通讯电路模块3.5、电导率测量电路模块3.6通过螺丝固定在线路骨架3.2的另一侧。通讯电路模块3.5、供电电路模块3.3、控制采集电路模块3.4、电导率测量电路模块3.6依次连接。控制采集电路模块3.4包括主控采集电路、温度传感器驱动电路、压力传感器驱动电路、浊度传感器驱动电路；主控采集电路分别与温度传感器驱动电路、压力传感器驱动电路、浊度传感器驱动电路连接。

本实施例中，油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头的外径小于43mm，因注水井油管内径通常为62mm，因此当采用本探头在注水井筒内进行测试时，会预留出足够的注水环形空间，不会影响注水井正常注水。

应当理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本实用新型所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：包括依次连接的下接头、浊度测试仓、电路系统仓、中间仓、电导率检测仓、上接头；所述浊度测试仓、中间仓、电导率检测仓的仓壁上均开设有窗口，以直接接触注水井筒内的流体，从而实现注水井筒水质的实时检测；

下接头与加重装置连接；

2.根据权利要求1所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：所述浊度测试仓包括浊度测试仓壳和位于浊度测试仓壳内的浊度传感器，所述浊度测试仓壳上设有与浊度传感器的红外测量窗匹配的对开检测窗口，浊度传感器通过检测窗口直接接触由检测窗口流入浊度测试仓的流体，从而实现井筒内浊度的实时检测。

3.根据权利要求2所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：所述浊度传感器包括承压壳体、红外测量窗、浊度传感接收器和多芯插座；所述红外测量窗镶嵌于承压壳体上，并与对开检测窗口相对；所述浊度传感接收器置于承压壳体内，浊度传感接收器通过多芯插座与电路系统连接；

4.根据权利要求2所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：浊度传感器通过安装槽安装于浊度测试仓壳上。

5.根据权利要求1所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：所述电导率检测仓包括电导率检测仓壳和电导率传感器；所述电导率检测仓壳上对称设置有测试窗；所述电导率传感器设置在2个测试窗之间。

6.根据权利要求5所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：所述电导率传感器包括空心管，在空心管的管壁上设置有4个金属极环，每两个金属极环为一组，一组为一个测试单元；4个金属极环通过环极引线与电路系统连接。

7.根据权利要求5或6所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：电导率传感器通过沟槽安装于电导率检测仓壳上。

8.根据权利要求1所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头的外径小于43mm。

9.根据权利要求1所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：所述电路系统仓包括密封仓体，以及置于密封仓体内的线路骨架、供电电路模块、控制采集电路模块、通讯电路模块、电导率测量电路模块；供电电路模块、控制采集电路模块通过螺丝固定在线路骨架的一侧，通讯电路模块、电导率测量电路模块通过螺丝固定在线路骨架的另一侧；

10.根据权利要求9所述的油田注水井浊度电导率一体化集成检测探头，其特征在于：所述控制采集电路模块包括主控采集电路、温度传感器驱动电路、压力传感器驱动电路、浊度传感器驱动电路；所述主控采集电路分别与温度传感器驱动电路、压力传感器驱动电路、浊度传感器驱动电路连接。