CN2851576Y - 一种补偿式持水率仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种补偿式持水率仪，由信号采集装置、放大电路、转换电路和信号处理装置组成，信号采集装置由电导传感器和电容传感器组成，拾取的信号分别经放大电路、转换电路接至由软件支持的信号处理装置，在电导传感器和电容传感器之间设有切换装置，切换装置由电压选择电路、稳压电路、电压比较器和模拟开关电路组成，电导传感器和电容传感器分别与切换装置中的开关电路连接，测试时，仪器一次下井既可以分别测量一组井筒持水率数据，在高含水情况下，还可以同时测量两组井筒持水率数据，在资料解释时，通过对两组数据的对比或进行相关分析来提高仪器的测量精度，满足油井产出剖面测井的需要。

Description

一种补偿式持水率仪

技术领域：本实用新型涉及一种补偿式持水率仪，属石油生产测井仪器技术领域。

背景技术：对油田油井产出剖面测井中，持水率测量是必不可少的参数。现有技术中，应用较多的持水率仪有电容式持水率仪和电导持水率仪，但这两种持水率仪在测量的过程中，存在以下的不足：一是电容式持水率仪，在高含水且地层水导电时，内外电极因连通造成电位差趋于零，这时测得的电容趋于无穷大，分辨率降低，因此，电容持水率仪不适应高含水而只适应低含水；二是当低含水时，由于油的电导率趋于零，这时混合电导率趋于零，测得的相位差趋于零，分辨率降低，因此，电导持水率仪不适应低含水而只适应高含水。由于这些原因现有持水率仪不能满足油井产出剖面测井的需要。

发明内容：本实用新型的目的在于克服现有技术中在油井高含水或低含水时，持水率仪测量分辩率低的不足，设计一种既适合油井高含水也适合油井低含水情况下补偿式持水率仪。

本实用新型由信号采集装置、放大电路、转换电路和信号处理装置组成，信号采集装置由电导传感器和电容传感器组成，拾取的信号分别经放大电路、转换电路接至由软件支持的信号处理装置，在电导传感器和电容传感器之间设有切换装置，切换装置由电压选择电路、稳压电路、电压比较器和模拟开关电路组成，电导传感器和电容传感器分别与切换装置中的开关电路连接。工作时，含水率低的情况下，根据切换装置工作电压的设定值，切换装置以低电压导通电容传感器，拾取的信号，经转换电路接至由软件支持的信号处理装置；含水率高的情况下，切换装置以高电压导通电导传感器，拾取的信号，经放大电路、交直流转换、压频转换电路接至由软件支持的信号处理装置。实现单一电容持水率仪和电导持水率仪的综合功能，仪器一次下井既可以分别测量一组井筒持水率数据，在高含水情况下，还可以同时测量两组井筒持水率数据，在资料解释时，通过对两组数据的对比或进行相关分析来提高仪器的测量精度，满足油井产出剖面测井的需要。

附图说明：附图1为本实用新型结构框图

具体实施方式：下面结合附图对本实用新型做进一步描述：

由附图1可知，本实用新型由信号采集装置、放大电路、转换电路和信号处理装置组成，信号采集装置由电导传感器1和电容传感器12组成，拾取的信号分别经放大电路、转换电路接至由软件支持的信号处理装置，在电导传感器1和电容传感器12之间设有切换装置，切换装置由电压选择电路9、稳压电路8、电压比较器7和模拟开关电路6组成，电导传感器1和电容传感器12分别与切换装置中的开关电路6连接。工作时，根据切换装置工作电压的设定值，含水率低的情况下，切换装置以低电压导通电导传感器1，拾取的信号，经差分放大器2放大，进入二极管检波法真有效值直流交换器装置3，采用信号平方后积分的平均技术，使各种信号波形真实有效，同时其灵敏度、精确度大大提高，得到真有效值直流交换器装置3的有效信号，其信号经过电压频率转换器装置4输出压频信号，其信号进入信号采集摸板5，并通过信号输出通道10，把采集的信号通过测井电缆输送到由软件支持的信号处理装置11；在含水率高的情况下，切换装置以高电压导通电容传感器12，拾取的信号，经过倍压整流装置13，通过检流使其信号稳定，其稳定信号经过电压频率转换器装置14输出压频信号，其信号进入信号采集摸板15，并通过信号输出通道10，把采集的信号通过测井电缆输送到由软件支持的信号处理装置11。信号处理装置11由生产测井高度集成化面板和计算机处理系统所组成对接收的数据信号，进行以下处理：

1)对电导传感器拾取的数据信号计算方法：

因为非连续相球状分布的混合流体系统由于具有规则的几何形状，所以便于通过数学分析建立理论模型。假定球形介质在连续相中任意分布，根据固态非均匀介质电阻率模型，可以建立混合流体的电阻率分布模型：

$\left\{\begin{array}{c}{R}_m=R_w\frac{(R_w+2R_{\mathrm{og}})-(R_w-R_{\mathrm{og}})Y_{\mathrm{og}}}{(R_w+2R_{\mathrm{og}})+2(R_w-R_{\mathrm{og}})Y_{\mathrm{og}}}\\ Y_{\mathrm{og}}=1-Y_w\end{array}\right....\left(1\right)$

式中：R_m为油气水的混合电阻率；  Y_w为水的持率

      R_w为水的电阻率；          Y_o为油的持率

      R_og为油气的电阻率；       Y_g为气的持率

      Y_og＝Y_o+Y_g

通过公式运算得出电导率与持水率的关系为：

${\mathrm{\σ}}_m=\frac{1}{R_m}=\frac{2Y_w{\mathrm{\σ}}_w}{3-Y_w}...\left(2\right)$

式中Y_w为水的持率，σ_w为全水时的电导率，混合流体的电导率σ_m是持水率的函数，而σ_w在测试前由试验取得，作为常数使用。混合流体持水率变化时，其电导率随之变化，传感器检测到电导的变化，相应输出一变化的电参量，利用电导率计算持水率的方法，并把其计算方法编制计算机处理软件，由此利用计算机处理软件计算持水率。

2)对电容传感器拾取的数据信号计算方法：

内流式连续持水率仪传感器的探头。电容电极与仪器外壳组成一对电容极板，即构成一个电容器，作为振荡电路的振荡电容。两个极板相当于电容器的两根引线，由于仪器外壳作为一个极板直接接地，所以只需要将电容电极的引线接入就可以构成一个完整的测量电路。实际是一个同轴圆拄电容器。电容器中心电极半径为r，包裹电极的绝缘层半径为R1，绝缘材料的相对介电常数为εr1；作为电容外电极的仪器内径为R2，测量电极的有效高度为H，电极绝缘层与仪器内壁之间被测流体的电介质称为第二层电介质，相对介电常数为εr2。根据有介质的高斯定理得传感器探头的电容量。式(3)中即为油和纯水混合液时的内流式连续含水率计传感器探头理论方程。显然，电容量取决于探头的内部结构参数。若结构参数和εr2一定，第二层介质为油和水的混合液，则电容量与混合液之间的关系决定着电容法传感器响应的分辨能力。其响应方程式为：

当油、水按并联分布，电容量为：

$C=\frac{2\mathrm{\π}{\mathrm{\ϵ}}_0{\mathrm{\ϵ}}_{r1}{\mathrm{\ϵ}}_{r2}H}{{\mathrm{\ϵ}}_{r2}\ln \frac{R_1}{r}+{\mathrm{\ϵ}}_{r1}\ln \frac{R_2}{R_{1,}}}...(3$

视持水率的定义为：

将Y_w代入(4)式得：

式(4)、(5)表明：电容量与持水率呈线性关系，即电容量与水柱高度呈线性关系。利用电容计算持水率的方法，并把其计算方法编制计算机处理软件，由此利用计算机处理软件计算持水率。

Claims (1)

1、一种补偿式持水率仪，由信号采集装置、放大电路、转换电路和信号处理装置组成，信号采集装置由电导传感器(1)和电容传感器(12)组成，拾取的信号分别经放大电路、转换电路接至由软件支持的信号处理装置，其特征在于，在电导传感器(1)和电容传感器(12)之间设有切换装置，切换装置由电压选择电路(9)、稳压电路(8)、电压比较器(7)和模拟开关电路(6)组成，电导传感器(1)和电容传感器(12)分别与切换装置中的开关电路(6)连接。