CN108397183B - 具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪 - Google Patents
具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，涉及油田水平井测井技术领域，包括：套管；所述套管内具有组合仪主体；所述组合仪主体与所述套管之间具有导流机构；所述套管与所述组合仪主体之间具有第一流道，所述组合仪主体内具有第二流道，所述第二流道内具有油水过流累积选择机构和测量机构；所述油水过流累积选择机构，或者切换油相过流测量模式或油相累积测量模式；所述测量机构，测量在所述相过流测量模式或所述油相累积测量模式下的流体流量和含水率；所述导流机构，将所述第一流道的流体导入到所述第二流道；其中，所述低产液为1 m3/d～10 m3/d。以解决低产液水平井流量和含水率的测量问题。
Description
技术领域
本发明涉及油田水平井测井技术领域，具体说是一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，特别涉及一种用于低产液水平井产出剖面测量的集流型低产液油水两相测井组合仪。
背景技术
大庆油田已经进入开发后期，薄差层油藏以及***低渗透油藏的开发已经成为大庆油田可持续发展的重要力量。水平井技术是开发薄差层以及低渗透油气田的有效途径。由于水平井的井眼在油层中水平延伸相当长一段长度，有效增大了生产井段与油层的接触面积，因此虽然一口水平井的成本是直井的2-3倍，但产量却是直井的3-4倍，大幅提高了油井的经济效益。
目前大庆油田有水平井600余口，其应用规模的仍在不断扩大，但是随着开发时间的延长，水平井见水后含水率迅速上升，产油量急剧下降，严重影响了水平井的开发效果。水平井分段产出剖面测试资料是指导压裂、堵水等增产控水措施的重要手段，目前国内各大油田没有成熟的适用于低产液水平井的产出剖面测井技术，大庆油田水平井产液剖面测井组合仪主要采用集流式涡轮流量计和电容式含水率计进行组合测井。其中，涡轮流量计用于测量流量，电容含水率计用于测量含水率。在测井过程中，通过牵引器将测井组合仪输送至目的层段后，由地面控制测井仪器对产层的流量、含水率进行集流测量，进而计算出各产层油和水的分相流量。但是，对于大庆***低产液水平井来说，平均单井产液量为10m3/d，某些被测层段的产液量甚至低于1m3/d，该现象严重影响了产出剖面的精准测量。首先，在流量测量方面，流体的速度无法达到涡轮的启动排量，使得涡轮无法正常工作，并且涡轮易受沙卡，使得涡轮流量计稳定性差；在含水率测量方面，在水平井低产液油水分层流特殊条件下，同轴电容含水率计的含水率分辨能力是20％-80％，因为，同轴电容传感器在油水分层条件下，低含水(20％以下)时容易被过低的油液面淹没，在高含水(90％以上)时又容易被过高的水液面淹没，导致电容式含水率计测量误差变大，甚至响应值不随井内含水率的变化而变化。上述现象导致低产液条件下，传统水平井测井组合仪测量效果差。因此，为解决低产液(1m3/d-10m3/d)水平井流量、含水率的测量问题，本发明设计一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，以解决低产液水平井流量和含水率的测量问题。
本发明提供一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，包括：
套管；
所述套管内具有组合仪主体；
所述组合仪主体与所述套管之间具有导流机构；
所述套管与所述组合仪主体之间具有第一流道，所述组合仪主体内具有第二流道，所述第二流道内具有油水过流累积选择机构和测量机构；
所述油水过流累积选择机构，选择或者切换油相过流测量模式或油相累积测量模式；
所述测量机构，测量在所述相过流测量模式或所述油相累积测量模式下的流体流量和含水率；
所述导流机构，将所述第一流道的流体导入到所述第二流道；
其中，所述低产液为1m3/d～10m3/d。
优选地，所述油水过流累积选择机构为可旋转腔体，所述测量机构在所述可旋转腔体内；
所述可旋转腔体的外侧具有可旋转腔体进液口和可旋转腔体出液口；
所述可旋转腔体旋转，可旋转腔体进液口在所述可旋转腔体上侧时，进入所述油相过流测量模式；
所述可旋转腔体旋转，可旋转腔体进液口在所述可旋转腔体下侧时，进入所述油相累积测量模式；
其中，所述可旋转腔体进液口和可旋转腔体出液口在同一侧。
优选地，所述测量机构，包括：全水值测量传感器、电导式含水率计、涡轮流量计和单相流量测量传感器；
所述全水值测量传感器，用于测量水相电导率；
所述电导式含水率计，用于测量油水混相电导率；
所述涡轮流量计，用于所述测量流体的总体积流量；
单相流量测量传感器，用于测量所述低产液量下的单相流量。
优选地，所述可旋转腔体的外侧具有组合仪外壳；
所述组合仪外壳的内侧与所述可旋转腔体的内侧为所述第二流道；
所述组合仪外壳的外侧具有所述导流机构。
优选地，所述组合仪外壳的一端为组合仪进液口，所述组合仪外壳的另一端为组合仪出液口；
所述组合仪进液口和所述组合仪出液口的流道为所述第二流道；
所述导流机构在所述组合仪进液口和所述组合仪出液口之间。
优选地，所述可旋转腔体，还包括：XYZ轴方位传感器；
所述XYZ轴方位传感器测量所述可旋转腔体的可旋转腔体进液口的位置。
优选地，所述可旋转腔体的一端与旋转机构连接；
所述旋转机构，用于带动所述可旋转腔体转动到指定的位置；
所述指定的位置为可旋转腔体进液口在所述可旋转腔体下侧或者可旋转腔体进液口在所述可旋转腔体上侧。
优选地，所述旋转机构，包括：可旋转腔体旋转驱动电机、空心不动杆和不动短接；
所述可旋转腔体旋转驱动电机的一端与所述可旋转腔体连接，所述可旋转腔体旋转驱动电机的另一端与在所述空心不动杆内，所述空心不动杆与所述不动短接连接。
优选地，所述导流机构，包括：集流器；
所述集流器与集流器电机驱动短接连接；
所述集流器电机驱动短接，驱动所述集流器将所述第一流道的流体导入到所述第二流道。
优选地，所述油水过流累积选择机构与控制单元连接；
所述控制单元根据控制指令，自动选择或者切换油相过流测量模式或油相累积测量模式。
本发明具有如下有益效果：
本发明提供一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，以解决低产液水平井流量和含水率的测量问题。具体地说，本发明具有流量测量下限低、测试精度高、传感器组基本无可动部件(除涡轮外)、可靠性高的有点，能有效解决目前水平井产出剖面测井仪流量下限无法满足生产需求、仪器可靠性差、测试精度低的问题，适用于牵引器输送、油管输送等多种测井工艺，可以实现井下流量的精准测量，具有广阔的应用发展前景。
附图说明
通过以下参考附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点更为清楚，在附图中：
图1是本发明实施例的双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪工作模式一示意图；
图2是本发明实施例的双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪工作模式二示意图；
图3是本发明实施例的全水值测量传感器结构示意图；
图4是本发明实施例的电导式含水率计结构示意图；
图5是本发明实施例的列多探针单相流量测量传感器结构示意图；
图6是本发明实施例的单列多探针单相流量测量传感器响应规律示意图；
图7是本发明实施例的涡轮流量计响应规律图；
图8是本发明实施例的电导含水率计响应规律图版；
图9是本发明实施例的双工作模式测井组合传感器短接机械结构示意图。
具体实施方式
以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
以下基于实施例对本发明进行描述，但是值得说明的是，本发明并不限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。然而，对于没有详尽描述的部分，本领域技术人员也可以完全理解本发明。
此外，本领域普通技术人员应当理解，所提供的附图只是为了说明本发明的目的、特征和优点，附图并不是实际按照比例绘制的。
同时，除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包含但不限于”的含义。
本发明专利提出了一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，它具有更高的测量精度和更低的流量测量下限。该组合仪有油相过流测量模式(模式一)和油相累积测量模式(模式二)两种工作模式，油相过流测量模式可测量集流条件下油水两相的总流量和含水率，油相累积测量模式可准确测量低产液条件下油相单相体积流量。其模式的切换是通过其核心部件可旋转腔体的旋转和配套的测试传感技术来实现，其具体技术方案如下。
图1是本发明实施例的双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪工作模式一示意图。图2是本发明实施例的双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪工作模式二示意图。如图1和图2所示，一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，包括：套管3；套管3内具有组合仪主体；组合仪主体与套管3之间具有导流机构；套管3与组合仪主体之间具有第一流道，组合仪主体内具有第二流道，第二流道内具有油水过流累积选择机构和测量机构；油水过流累积选择机构，选择或者切换油相过流测量模式或油相累积测量模式；测量机构，测量在相过流测量模式或油相累积测量模式下的流体流量和含水率；导流机构，将第一流道的流体导入到第二流道；其中，低产液为1m3/d～10m3/d。
在图1和图2中，油水过流累积选择机构为可旋转腔体6，测量机构在可旋转腔体6内；可旋转腔体6的外侧具有可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12；可旋转腔体6旋转，可旋转腔体进液口7在可旋转腔体6上侧时，进入油相过流测量模式；可旋转腔体6旋转，可旋转腔体进液口7在可旋转腔体6下侧时，进入油相累积测量模式。
其中，所述可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12在同一侧。
在图1和图2中，测量机构，包括：全水值测量传感器8、电导式含水率计11、涡轮流量计9和单相流量测量传感器；全水值测量传感器8，用于测量水相电导率；电导式含水率计11，用于测量油水混相电导率；涡轮流量计9，用于测量流体的总体积流量；单相流量测量传感器，用于测量低产液量下的单相流量。单相流量测量传感器可选择单列多探针单相流量测量传感器13。具体地说，双工作模式旋转组合测量短接(油水过流累积选择机构)，包括：可旋转腔体6，可旋转腔体6的腔体内部依次为：全水值测量传感器8、涡轮流量计9、电导含水率计11、单列多探针单相流量测量传感器13、以及旋转驱动电路筒短接14组成。双重工作模式测井组合仪是通过可旋转腔体6的旋转来实现工作模式一和工作模式二之间的切换。工作模式一如图1所示，工作模式二如图2所示。
在图1和图2中，可旋转腔体6的外侧具有组合仪外壳5；组合仪外壳5的内侧与可旋转腔体6的内侧为第二流道；组合仪外壳5的外侧具有导流机构。
在图1和图2中，组合仪外壳5的一端为组合仪进液口2，组合仪外壳5的另一端为组合仪出液口18；组合仪进液口2和组合仪出液口18的流道为第二流道；导流机构在组合仪进液口2和组合仪出液口18之间。
在图1和图2中，可旋转腔体6，还包括：XYZ轴方位传感器15；XYZ轴方位传感器15测量可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7的位置。
在图1和图2中，可旋转腔体6的一端与旋转机构连接；旋转机构，用于带动可旋转腔体6转动到指定的位置；指定的位置为可旋转腔体进液口7在可旋转腔体6下侧或者可旋转腔体进液口7在可旋转腔体6上侧。
在图1和图2中，旋转机构，包括：可旋转腔体旋转驱动电机16、空心不动杆17和不动短接19；可旋转腔体旋转驱动电机16的一端与可旋转腔体6连接，可旋转腔体旋转驱动电机16的另一端与在空心不动杆17内，空心不动杆17与不动短接19连接。
在图1和图2中，导流机构，包括：集流器4；集流器4与集流器电机驱动短接1连接；集流器电机驱动短接1，驱动集流器4将第一流道的流体导入到第二流道。具体地说，集流器电机驱动短接1，包括：驱动电机、丝杠和推杆，它们可以为伞式集流器4提供驱动力。集流器4工作的工作原理是通过电机带动丝杠旋转，再将丝杠的旋转力转化为推杆的推力，进而由推杆驱动伞式集流器4打开或者关闭。
在图1和图2中，可旋转腔体6，包括：可旋转腔体进液口7、橡胶密封圈10、可旋转腔体出液口12和电路筒组成，其中，可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12分布在可旋转腔体6外侧的两端，并且它们的中心连线与腔体轴心线平行。可旋转腔体进液口7的作用是将集流器4集流至集流通道内的流体引入可旋转腔体6内，可旋转腔体出液口12作用是将可旋转腔体6内的被测流体放出腔体之外。橡胶密封圈10的作用是封隔住旋转腔体6与外壳之间的空间，使集流通道内的流体只能从可旋转腔体进液口7进入可旋转腔体6。
在图1和图2中，旋转驱动电路筒短接14内部包含有：测井传感器组电路***、XYZ轴方位传感器15和可旋转腔体旋转驱动电机16，旋转驱动电路筒短接14能够防止外界流体进入到短接内部，以免造成电路***或者XYZ轴方位传感器15和可旋转腔体旋转驱动电机16的失灵。其中，测井传感器组电路***主要用于采集和处理组合仪传感器组的测量信号，并将信号数字化后以脉冲的形式通过电缆传送至地面。XYZ轴方位传感器15的z轴正方向与电路筒短接14外壳的交点位于可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12的中心连线上，也就是可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12与XYZ轴方位传感器15的z轴正方向在一个方向上。因此，通过XYZ轴方位传感器15仪器响应值即可判断可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12在井下的具体方位。
在图1和图2中，可旋转腔体6的旋转是通过固定在旋转驱动电路筒短接14内的可旋转腔体旋转驱动电机16实现的，可旋转腔体旋转驱动电机16的机体固定在旋转驱动电路筒短接14内部，可旋转腔体旋转驱动电机16的转轴安装在空心不动杆17的一端，空心不动杆17的另一端固定在不动短接19上，不动短接19与组合仪外壳5固定在一起。
在图1和图2中，当需要可旋转腔体6旋转时，为可旋转腔体旋转驱动电机16供正电，则可旋转腔体旋转驱动电机16的转轴开始转动，由于空心不动杆17通过不动短接19已经与外壳5固定在一起，所以可旋转腔体旋转驱动电机16的机体只能被迫向转轴转动方向相反的方向旋转，而可旋转腔体旋转驱动电机16的机体又与旋转驱动电路筒短接14固定在一起，所以旋转驱动电路筒短接14开始反向旋转，旋转驱动电路筒短接14又与可旋转腔体6固定，进而实现了可旋转腔体6的反向旋转。
同理，在图1和图2中，为可旋转腔体旋转驱动电机16供负电，可以实现可旋转腔体6的正向旋转。可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12的位置可由XYZ轴方位传感器15判断，当可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12旋转到腔体的顶部时仪器进入工作模式一，如图1所示，当可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12旋转到腔体底部时则仪器进入工作模式二，如图2所示。
在图1和图2中，双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪的含水率采用电导法测试，全水值测量传感器8用于测量水相电导率σw，电导含水率计11用于测量油水混相电导率σm，根据测量得到的σm和σw的比值，即可确定被测流体的持水率。其理论原理是：Maxwell提出，细小的不导电的固态粒子、小气泡或油泡，均匀分布在电导率为σc，体积分数为β的连续的导电相中，混合相的电导率即混相电导率σm决定于β和σc，有Maxwell公式：
Begovich和Watson两人在此基础上，又提出油层分层的条件下：
因此，根据Maxwell公式和Begovich&Watson公式，对于油/水两相流体，在水为连续相时，可通过油/水混相电导率σm与纯水相的电导率σw之比来确定持水率，公式中的β在油水两相流中为持水率Yw。Maxwell公式和Begovich&Watson公式分别是在特定条件下得到的的测量模型，因此对于特定的应用需要建立新的测量模型。得到了持水率Yw，在已知流量下，利用实验图版或理论模型校正既可得到含水率。而持水率Yw可通过σm/σw之比确定。
在图1和图2中，全水值测量传感器8(可参考专利用于水平井动态全水值测量的周向电导探针传感器及***，专利号CN201510195212.4)是由镶嵌在可旋转腔体6绝缘内壁、轴向上的两个金属探针组成，如图3所示。
图3是本发明实施例的全水值测量传感器结构示意图；并结合图1和图2进行说明，两个探针外径2mm，高度2mm，探针间距5mm，一个为激励电极3-1E，另一个为测量电极3-1M，该传感器可有效获取水平井油水分层流条件下的全水值σw。其工作原理是采用采用交变恒流源进行供电，激励电极3-1E上施加0.1mA电流，测量电极3-1M电压设置为0V。当全水值测量传感器8供电后，在可旋转腔体6测量通道内激励电极3-1E和测量电极3-1M周围局部区域将形成敏感电场。当流经敏感电场的流体的电导率发生变化时，激励电极3-1E和测量电极3-1M间的电压信号将随之变化，将激励电极3-1E和测量电极3-1M间的电压信号经差分放大、交直流转换及压频转换电路处理后经电缆输送到地面信号采集***。
由电学原理可知，激励电极3-1E和测量电极3-1M间的电压幅度与敏感电场内部流体的电导率成反比。该传感器工作时，需要与可旋转腔体6配合使用，即在工作模式一时，可测量得到流体的纯水相的电导率σw。
在图1和图2中，油水过流累积选择机构与控制单元连接；控制单元根据控制指令，自动选择或者切换油相过流测量模式或油相累积测量模式。
在图1和图2中，电导式含水率计9用于测量流体的混相电导率σm。它由镶嵌在绝缘管道内壁上的四个圆环形不锈钢电极组成，如图4所示。
图4是本发明实施例的电导式含水率计结构示意图；并结合图1和图2进行说明，外面一对作为激励电极4-1a，中间一对作为测量电极4-1b，待测流体由可旋转腔体6测量通道内部流过。两激励电极4-1a之间施加以幅度恒定的交变电流。两测量电极4-1b之间的电势差信号经放大、滤波后，输出的电压信号表征了油/水混合物的组分和水电导率变化。由电学原理可知，两测量电极4-1b间的电压幅度与传感器内部流体的电导率成反比。该传感器工作时，需要与可旋转腔体6配合使用，在工作模式一时，可测量得到流体的混相电导率σm。
在图1和图2中，双重工作模式低产液水平井产出剖面测井组合仪的流量采用涡轮流量计9和单列多探针单相流量测量传感器13组成。其中，涡轮流量计9的作用是测量流体的总体积流量，该传感器也在工作模式一时工作。单列多探针单相流量测量传感器13用于测量低产液量下的单相流量，其结构是由安装在可旋转腔6的可旋转腔体出液口12一侧圆形端面直径上平均分布的7个电导探针5-1组成，7个电导探针5-1所在的直径与可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12的中心连线相垂直，如图5所示。
图5是本发明实施例的列多探针单相流量测量传感器结构示意图；7个电导探针5-1的敏感区域位于可旋转腔体6内，传感器在工作模式二时工作。其工作原理是：在低产液水平井油水分层流条件下，套管3内流动的油水混相流体通过集流器4集流后，首先从组合仪进液口2进入测井仪器内部，再从可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7进入到腔体内部，此时，油水混相流体受到重力的影响，会在进入仪器后发生油水分离，即上层为油相，下层为水相。
由于可旋转腔体6的可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12在工作模式二下处于仪器的底部，此时，水相会继续从可旋转腔体进液口7进入腔体内，油相则在腔体外累积。随着时间的推移，油相将会逐渐累积到可旋转式腔体6底部的可旋转腔体进液口7处，并进入可旋转腔体进液口7进入可旋转腔体6内。此时，单列多探针单相流量测量传感器13开始工作，传感器会记录油相进入可旋转腔体6后，在腔体内累积并最终从可旋转腔体出液口12流出腔体的过程。通过电路***的设计，当所有探针被水浸没时的响应值为低值，随着油相进入到可旋转腔体6内，油相开始浸没电导探针5-1，油水液面每浸没一个探针5-1，则仪器响应值升高一个台阶，如图6所示。
图6是本发明实施例的单列多探针单相流量测量传感器响应规律示意图；响应值随着浸没的数量增加并且不断累加，最终达到最高值。
因此，利用7个电导探针5-1可以实时获取腔体内油水液面高度，由于探针高度对应的腔体体积是固定的，进而通过计算油相在腔体的累积量累积时间即为单相流量，从而可根据如式(1)所示的计算公式有效获取低产液水平井油水分层流条件下的单相流量。
v＝Iv/It (1)；
式(1)中，v是油相的体积流量；
Iv是两探针之间的腔体体积；
It是油相浸没相邻两个探针所用的时间。
更为具体地说，双重工作模式低产液水平井产出剖面测井组合仪的工作原理是：首先，将测井仪器通过牵引器设备输送至水平井内被测层段，待生产稳定后，通过地面控制打开集流器4。然后，地面驱动可旋转腔体旋转驱动电机16旋转，同时监测XYZ轴方位传感器15的输出值，待可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12调整至可旋转腔体6上部时，停止旋转驱动电机16工作，此时仪器进入工作模式一，流体从组合仪进液口2进入仪器后，再从可旋转腔体进液口7进入到可旋转腔体6内部，当仪器流经全水值传感器8、涡轮流量计9、电导式含水率计11时，可测量得到流体的总体积流量Q、水相电导率σw和油水混相电导率σm。
当工作模式一测量结束后，再次驱动可旋转腔体旋转驱动电机16旋转，同时监测XYZ轴方位传感器15的输出值，待可旋转腔体进液口7和可旋转腔体出液口12调整至可旋转腔体6下部时，停止可旋转驱动电机16工作，此时仪器进入工作模式二。此时单列多探针单相流量测量传感器13开始工作，它将记录下油相流体从进入可旋转腔体进液口7到流出可旋转腔体出液口12的过程，根据该过程中各探针的响应时间间隔，可得到油相的体积流量，该方法特别适用于特低产液条件下产液量的精细测量。
待测试结束后，如对测量结果不满意，可再次驱动可旋转驱动电机16，进入工作模式一，释放掉腔体内累积的油相，对总体积流量Q、水相电导率σw、和油水混相电导率σm流体参数进行重复测量。而后再驱动可旋转驱动电机16进入工作模式二，进行单相流量重复测量，直至测得理想的测试结果。完成该层段测试后，再由牵引器设备将测井组合仪输送至下一目的层段进行流量、含水率的测量。最后，待全部完成测试后，上提电缆，回收测井仪器和牵引器。
总之，双重工作模式是由可旋转腔体6的旋转来实现模式切换；可旋转腔体6通过可旋转腔体旋转驱动电机16实现旋转；工作模式一和工作模式二是通过XYZ轴方位传感器15判断；单相流量测量采用工作模式二下的单列多探针单相流量测量传感器13实现。
图7是本发明实施例的涡轮流量计响应规律图；动态试验在大庆油田检测中心开展，试验方法是将仪器置于内径125mm的模拟井筒中，井筒内配比不同液相流量，记录仪器在不同液相流量下的响应值。如图7所示，横坐标为配比的标准流量，纵坐标为涡轮流量计的响应结果。从测量数据可以得出涡轮流量计在0-70m3/d流量范围内均有较好的响应，仪器响应与流量之间呈线性关系，流量测量下限可达到1m3/d，测试精度可达到1％。
图8是本发明实施例的电导含水率计响应规律图版；电导含水率计的动态实验介质是柴油和水，配比流量是3m3/d、5m3/d、10m3/d、15m3/d、20m3/d、25m3/d、30m3/d、40m3/d、50m3/d、60m3/d，含水率变化范围10％～100％，分别记录下不同流量、含水率条件下的仪器响应。图8中横坐标为配比总流量，纵坐标为含水率计的响应值，不同曲线代表不同的油水比例，即含水率。从图8可以看出，水平条件下，电导含水率计在10-100％含水率范围内均有较好的响应规律和分辨率，仪器的测试精度能达到5％以内。在低流量时，受油水滑脱的影响，电导含水率计的响应值略高于实际含水率，随着流量的增加，电导含水率计的响应值与实际含水率趋于一致。
双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪由集流器短接和双工作模式测井组合传感器短接组成，仪器外径54mm，适用于牵引器输送、油管输送、连续油管输送等各种输送方式的水平井产出剖面测试。集流器短接外径54mm，为油田常用的井下测井集流仪器，具体实施方式可参考伞式集流方法(CN 201020611183.8)，在本发明中不详细说明，仅对双工作模式测井组合传感器短接组成的具体实施方案加以说明。
图9是本发明实施例的双工作模式测井组合传感器短接机械结构示意图。在集流器短接与双工作模式测井组合仪短接的连接处装有过渡短接A-1，过渡短接外径54mm，长150mm，过渡短接A-1外壁开有一个3cm*2cm的窗体，主要用于在窗体内连接两个短接之间的集流器电机供电线，在过渡短接A-1的外部套有一个圆柱形薄壁筒，薄壁筒也开有3cm*2cm的窗体。连接供电线时，旋转薄壁筒，使薄壁筒和过渡短接A-1的窗体重合，露出仪器内部腔体，进行供电线连接。待供电线连接好并放入腔体内以后，旋转薄壁筒，使薄壁筒的实体部分盖住过渡短接A-1的窗体，从而实现窗体的关闭，既实现了电线连接，又防止了流体从窗体流进或流出。双工作模式测井组合传感器短接长1300mm，外径54mm，内径48mm，其内部有可旋转腔体A-3，可旋转腔体长1100mm，外径46mm，内径为40mm。可旋转腔体A-3的外壁上距离轴向中心300mm的两端各有1道凹槽，凹槽宽2.7mm，深度1mm，凹槽内套有
的氟橡胶密封圈5，其作用一是将可旋转腔体A-3扶正，二是可以封隔住可旋转腔体A-3与仪器外壳之间的环形空间，迫使流体从腔体进液口进入可旋转腔体内并从腔体流过。挡环A-2安装于双工作模式测井组合仪短接内壁，距离可旋转腔体A-31mm，防止可旋转腔体A-3在下井或测试过程中发生轴向位移。
在图9中，可旋转腔体A-3分为2部分，一部分为电路筒短接，另一部分为腔体短接。电路筒短接包含单列多探针单相流量测量传感器A-7、电路***A-8、旋转驱动电机A-10以及电路筒外壳A-9，电路***和xyz轴传感器均安装在电路筒的板架上，电路筒外壳安装在电路筒板架的一端，并且两者之间有密封圈连接，保证井下流体不会进入到电路筒内。在板架底座的另一端，有14个
带密封面的螺纹孔。其中，有7个螺纹孔在端面的直径上平均分布，用于安装7支单列多探针单相流量测量传感器探针。另外的7个螺纹孔在直径以外的端面上分布，用于连接集流器电机和传感器组的供电线的密封塞。密封塞底部均有o型密封圈，密封塞装入螺纹孔的同时，o型密封圈封隔住螺纹孔以外的流体，防止流体从螺纹孔进入电路筒内，既实现了电线的连接，又实现了电路筒的密封。电路筒外壳A-9的另一端安装和固定了可旋转电机A-10，电机外径35mm，功率20W。
在图9中，旋转驱动电机A-10的转轴处套有圆柱状的固定杆A-12，固定杆A-12外径17mm，固定杆A-12与电路筒外壳A-9间通过o型圈实现密封，防止流体进入电路筒内，固定杆A-12的另一端安装在仪器不动短接上。腔体短接为外径为46mm的圆柱体，腔体的一端连接电路筒板架，腔体内部安装有涡轮流量计短接、电导含水率计和全水值测量传感器短接。涡轮流量计短接是由涡轮叶片、涡轮支架以及霍尔元件组成，短接外径39mm，霍尔元件由环氧密封胶密封，并引出一根导线至电路筒板架端面的密封塞处进行连接。电导含水率计和全水值测量传感器安装于同一短接上，该短接由同轴双层绝缘筒组成，外层绝缘筒外径39mm，厚度1mm，内层绝缘筒外径37mm，厚度2mm，其内部镶嵌有4个环状电导含水率计传感器和2个全水值测量电导探针，该组合传感器分别引出6根供电线至电路筒板架端面的密封塞处进行连接。
以上所述实施例仅为表达本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形、同等替换、改进等，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (7)
1.一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于，包括：
套管(3)；
所述套管(3)内具有组合仪主体；
所述组合仪主体与所述套管(3)之间具有导流机构；
所述套管(3)与所述组合仪主体之间具有第一流道，所述组合仪主体内具有第二流道，所述第二流道内具有油水过流累积选择机构和测量机构；
所述油水过流累积选择机构，选择或者切换油相过流测量模式或油相累积测量模式；
所述测量机构，测量在所述相过流测量模式或所述油相累积测量模式下的流体流量和含水率；
所述测量机构，包括：全水值测量传感器(8)、电导式含水率计(11)、涡轮流量计(9)和单相流量测量传感器；
所述全水值测量传感器(8)，用于测量水相电导率；
所述电导式含水率计(11)，用于测量油水混相电导率；
所述涡轮流量计(9)，用于测量流体的总体积流量；
单相流量测量传感器，用于测量低产液量下的单相流量；
所述导流机构，将所述第一流道的流体导入到所述第二流道；
所述油水过流累积选择机构为可旋转腔体(6)，所述测量机构在所述可旋转腔体(6)内；
所述可旋转腔体(6)的外侧具有可旋转腔体进液口(7)和可旋转腔体出液口(12)；
旋转所述可旋转腔体(6)，当可旋转腔体进液口(7)在所述可旋转腔体(6)上侧时，进入所述油相过流测量模式；当可旋转腔体进液口(7)在所述可旋转腔体(6)下侧时，进入所述油相累积测量模式；
其中，所述可旋转腔体进液口(7)和可旋转腔体出液口(12)在同一侧；
所述可旋转腔体(6)的一端连接有旋转机构；
所述旋转机构用于带动所述可旋转腔体(6)转动到指定的位置；
所述指定的位置为可旋转腔体进液口(7)在所述可旋转腔体(6)下侧或者可旋转腔体进液口(7)在所述可旋转腔体(6)上侧；
待测试结束后，如对测量结果不满意，可再次驱动所述可旋转腔体旋转驱动电机(16)，进入所述油相过流测量模式，释放掉腔体内累积的油相，对总体积流量、水相电导率、和油水混相电导率流体参数进行重复测量；而后再驱动所述可旋转腔体旋转驱动电机(16)进入所述油相累积测量模式，进行单相流量重复测量，直至测得理想的测试结果；
其中，所述低产液为1m3/d～10m3/d。
2.根据权利要求1所述一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于：
所述可旋转腔体(6)的外侧具有组合仪外壳(5)；
所述组合仪外壳(5)的内侧与所述可旋转腔体(6)的内侧为所述第二流道；
所述组合仪外壳(5)的外侧为所述导流机构。
3.根据权利要求2所述一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于：
所述组合仪外壳(5)的一端为组合仪进液口(2)，所述组合仪外壳(5)的另一端为组合仪出液口(18)；
所述组合仪进液口(2)和所述组合仪出液口(18)的流道为所述第二流道；
所述导流机构在所述组合仪进液口(2)和所述组合仪出液口(18)之间。
4.根据权利要求1所述一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于：
所述可旋转腔体(6)，还包括：XYZ轴方位传感器(15)；
所述XYZ轴方位传感器(15)测量所述可旋转腔体(6)的可旋转腔体进液口(7)的位置。
5.根据权利要求1所述一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于：所述旋转机构，包括：可旋转腔体旋转驱动电机(16)、空心不动杆(17)和不动短接(19)；
所述可旋转腔体旋转驱动电机(16)的一端与所述可旋转腔体(6)连接，所述可旋转腔体旋转驱动电机(16)的另一端在所述空心不动杆(17)内，所述空心不动杆(17)与所述不动短接(19)连接。
6.根据权利要求1所述一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于：
所述导流机构，包括：集流器(4)；
所述集流器(4)与集流器电机驱动短接(1)连接；
所述集流器电机驱动短接(1)驱动所述集流器(4)将所述第一流道的流体导入到所述第二流道。
7.根据权利要求1～6任一项所述一种具有双重工作模式的低产液水平井产出剖面测井组合仪，其特征在于：
所述油水过流累积选择机构与控制单元连接；
所述控制单元根据控制指令，自动选择或者切换所述油相过流测量模式或所述油相累积测量模式。
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Effective date of registration: 20200922 Address after: 100007 Dongcheng District, Dongzhimen, China, North Street, No. 9 Oil Mansion, No. Patentee after: PetroChina Company Limited Patentee after: Daqing Oilfield Co.,Ltd. Address before: No. 233, south section of zhongyang street, rang Road District, Daqing City, Heilongjiang Province Patentee before: Daqing Oilfield Co.,Ltd. |
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