專利名稱：用于找水、找油測井儀上的油氣水三相膜組合探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種應(yīng)用在地球物理生產(chǎn)測井領(lǐng)域中用于采油 井找水、找油測井儀上的裝置，尤其是涉及一種組合式探頭。
技術(shù)背景目前國內(nèi)使用的找水、找油測井儀一般都是油水兩相流分層找水 測試儀。這種測試儀大多采用渦輪計量流量，電容法或阻抗法以及同 軸線相位法測量含水率。應(yīng)用這種測試儀存在以下無法校正的因素 (1)受地層水礦化度影響，每個區(qū)塊、每口井礦化度值不等。(2) 受低流飽壓差井脫氣影響。由于不同井具有不同的低流飽壓差值，井 況、地層產(chǎn)狀不同，所以脫氣量為未知數(shù)。氣體對渦輪轉(zhuǎn)動計算貢獻(xiàn) 在含水率計測量時不體現(xiàn)，解釋含水率，產(chǎn)油量的誤差較大，卻又無 方法估算該值。(3)低產(chǎn)井出砂量較大，砂卡儀器轉(zhuǎn)動件測井一次成功率較低， 一般在75-80%左右。(4)儀器維修、刻度和測井復(fù)雜性和難度，幾支儀器測成一口井，難以解釋的井?dāng)?shù)越來越多。目前三 相流找水測試儀，國內(nèi)僅有低能源含水率密度計，用渦輪計量產(chǎn)層總流量，鉻-109源測密度和含水率，由于使用放射性源，應(yīng)用空間、 數(shù)量受限，而且密度計精度僅0. 02g/cm3，含水率測量誤差已達(dá)± 10%， 無產(chǎn)氣量值的給出。總之，目前仍沒有一種可以較好實現(xiàn)對油井各產(chǎn) 層產(chǎn)出的油、氣、水量進(jìn)行較好計量的測井儀器。 實用新型內(nèi)容-為了解決現(xiàn)有油田測井領(lǐng)域中沒有一種可以較好實現(xiàn)對油井各 產(chǎn)層產(chǎn)出的油、氣、水量進(jìn)行準(zhǔn)確計量的測井儀器的問題，本實用新 型提供一種用于采油井找水、找油測井儀上的油氣水三相膜組合探 頭，將該種油氣水三相膜組合探頭應(yīng)用于采油井找水、找油測井儀上 后，測井儀上只需要設(shè)置幾塊用于接收渦輪流量計所傳送出來的計量 信號的電路板，就可以精確獲得油田采出液中油、氣、水三相流的含 量，克服了目前兩相流找水測試儀器受高頻信號干擾、不同采油井礦 化度不同、測量誤差大的缺點(diǎn)，在國內(nèi)外首次實現(xiàn)了在油、氣、水三
相產(chǎn)出的采油井中分層測量產(chǎn)氣量、產(chǎn)油量和產(chǎn)水量。此外，應(yīng)用這 種探頭后的儀器易于維護(hù)、標(biāo)定和使用，提高了診斷的準(zhǔn)確性和測井一次成功率。本實用新型的技術(shù)方案是該種用于采油井找水、找油測井儀上 的油氣水三相膜組合探頭，包括一個由直流電磁鐵、圓柱閥、平面密 封閥、側(cè)出液窗組成的沖砂閥以及探頭殼體，其中所述組合式探頭還 包括一個總體積流量計量單元、油體積流量計量單元以及一個氣體積 流量計量單元，其中，所述總體積流量計量單元包括渦輪外筒、渦輪 總承以及壓緊墊圈,。所述油體積流量計量單元包括內(nèi)筒、外筒、內(nèi)膜、 外膜、集油管、油計量渦輪變送器。其中，由內(nèi)膜、外膜組成圓形、 環(huán)形兩個腔體，內(nèi)膜采用親油、憎水膜，外膜采用親水、憎油膜。所 述氣體積流量計量單元包括脫氣膜、氣計量渦輪變送器。上述各部件 之間的連接均采用絲扣連接，按照總體積流量計量單元、油體積流量 計量單元、沖砂閥、氣體積流量計量單元的順序由下至上連接。本實用新型具有如下有益效果將上述油氣水三相膜組合探頭 與集流器連接后，油井采出液經(jīng)集流器集流后流入組合式探頭腔體， 首先通過底端總體積流量計量單元中的渦輪總承計量出總的體積流 量，然后進(jìn)入油體積流量計量單元中由內(nèi)膜、外膜形成的環(huán)形空間， 水相介質(zhì)通過外膜流出儀器體外，而油相介質(zhì)則通過內(nèi)膜流入集油管 后經(jīng)渦輪變送器計量出油體積流量，最后，氣相介質(zhì)，通過外筒與直 管之間的環(huán)形空間運(yùn)移至第四部分的脫氣膜經(jīng)過氣計量渦輪變送器 計量出氣體積流量。因此，本方案克服了目前兩相流找水測試儀器受 高頻信號干擾、不同采油井礦化度不同、測量誤差大的缺點(diǎn)，在國內(nèi) 外首次實現(xiàn)了在油、氣、水三相產(chǎn)出的采油井中分層測量產(chǎn)氣量、產(chǎn) 油量和產(chǎn)水量。

圖1是與本實用新型聯(lián)合使用的集流器的結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖2是本實用新型內(nèi)總體積流量計量單元的結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖3是本實用新型內(nèi)油體積流量計量單元的結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖4是本實用新型內(nèi)沖砂閥的結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖5是本實用新型內(nèi)氣體積流量計量單元的結(jié)構(gòu)剖視圖。
圖6是本實用新型各部件整體連接后的下部結(jié)構(gòu)剖視圖。圖7是本實用新型整體連接后的上部結(jié)構(gòu)剖視圖。 圖8是本實用新型中油體積計量單元的A-A向剖面圖。 圖9是本實用新型中油體積計量單元的B-B向剖面圖。 圖10是本實用新型中油體積計量單元的C-C向剖面圖。 圖中1-進(jìn)液窗，2-進(jìn)液管，3-中心管，4-進(jìn)液孔，5-皮球內(nèi)外 胎，6-滑套，7-螺旋滑道，8-拉伸彈簧，9-公扣接頭，10-卸壓閥， 11-泵閥外筒，12-壓緊墊圈，13-渦輪總承，14-渦輪外筒，15-內(nèi)膜， 16-外膜，17-集油管，18-油計量渦輪變送器，19-內(nèi)筒，20-外筒， 21-側(cè)出液窗，22-平面密封閥，23-圓柱閥，24-直流電磁鐵，25_脫 氣膜，26-氣計量渦輪變送器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步說明首先介紹一種與本實用新型配合使用的集流器。該集流器為皮球 集流器，具體結(jié)構(gòu)如圖1所示，此圖為該種皮球集流器處于打開狀態(tài)后的結(jié)構(gòu)剖視圖。由圖中可見，該皮球集流器由進(jìn)液窗l(fā)、進(jìn)液管2、 中心管3、中心管3上的進(jìn)液孔4、皮球內(nèi)外胎5、滑套6、呈凸起狀 且與中心管3焊接成為一體的螺旋滑道7、拉伸彈簧8、公扣接頭9 組成，其中，所述進(jìn)液窗1左端的母扣與所述中心管3右端的公扣進(jìn) 行絲扣連接，所述進(jìn)液管2與所述中心管3上的進(jìn)液孔4焊接在一起， 所述皮球內(nèi)外胎5的左端固定在所述中心管3上，其右端固定在所述 滑套6的左端上，所述滑套6內(nèi)徑帶有凹陷形螺旋導(dǎo)槽且裝有"0" 型密封盤根，套裝在中心管3上，所述滑套6的右端與皮球內(nèi)外胎5 的左端固定在一起，所述滑套6的左端與彈簧8做徑向滑動連接，所 述螺旋滑道7的右端與所述滑套6的內(nèi)螺旋導(dǎo)槽相銜接，且與滑套6 做滑動配合，所述滑套6可在螺旋滑道7導(dǎo)程的導(dǎo)引下做軸向拉伸及 徑向旋轉(zhuǎn)動作。下面詳述本種油氣水三相膜組合探頭的構(gòu)成該種用于采油井找水、找油測井儀上的油氣水三相膜組合探頭 主要由總體積流量計量單元、油體積流量計量單元、沖砂閥以及氣體 積流量計量單元組成，其整體連接后的上、下部結(jié)構(gòu)剖視圖分別如圖 7、圖6所示。
其中，所述總體積流量計量單元的結(jié)構(gòu)剖視圖如圖2所示，主 要包括渦輪外筒14、渦輪總承13以及壓緊墊圈12。在渦輪總承13 中渦輪軸兩端有維坑寶石作軸承，這樣可使粘性摩擦力矩減小，同時 也可減小軸向的負(fù)荷，提高靈敏度。在渦輪的軸上鑲有直徑為1.5mm 的永久磁鋼。在渦輪的上方或側(cè)面裝有一個帶有導(dǎo)磁架的線圈，當(dāng)渦 輪旋轉(zhuǎn)時，磁鋼跟著旋轉(zhuǎn)。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)線和磁力發(fā)生相對 運(yùn)動，在導(dǎo)線中就會產(chǎn)生電動勢。當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時在線圈中產(chǎn)生一個類 似正弦曲線的交變信號，通過記錄該交變信號的頻率而獲得渦輪的轉(zhuǎn) 速。當(dāng)儀器下到預(yù)定測點(diǎn)深度后，給皮球集流器上的電磁振動泵供電， 將皮球集流器打開，使它封閉儀器與套管之間的環(huán)形空間，迫使井內(nèi) 流體全部流經(jīng)儀器內(nèi)部，流體的動能使渦輪旋轉(zhuǎn)。在測量范圍內(nèi)，渦 輪的轉(zhuǎn)速與流量成正比，所以只要測出渦輪的轉(zhuǎn)速，即可求出井內(nèi)各 點(diǎn)的流量。所述油體積流量計量單元的結(jié)構(gòu)剖視圖如圖3所示，主要包括 內(nèi)筒19、外筒20、內(nèi)膜15、外膜16、集油管17、油計量渦輪變送 器18。其中，由內(nèi)膜15、外膜16組成圓形、環(huán)形兩個腔體，內(nèi)膜 15采用親油、憎水膜，外膜16采用親水、憎油膜，當(dāng)流體流入腔體 的環(huán)形空間時，水相介質(zhì)通過由親水、憎油膜制成的外膜16流出儀 器體外，而油相介質(zhì)通過由親油、憎水膜制成的內(nèi)膜流入集油管，后 經(jīng)過油計量渦輪變送器18進(jìn)行計量。而氣相介質(zhì)，因其粘度低、運(yùn) 動速度快，通過外筒與直管之間的環(huán)形空間運(yùn)移至氣體積流量計量單 元的脫氣膜處。所述沖砂閥的結(jié)構(gòu)剖視圖如圖4所示，包括直流電磁鐵24、圓 柱閥23、彈簧、平面密封閥22、側(cè)出液窗21。正常測量條件下，平 面密封閥22靠彈簧壓力，密封了內(nèi)膜15、外膜16的組合腔及側(cè)出 液窗21。當(dāng)需要沖刷腔內(nèi)的污物時，給直流電磁鐵24線圈通電，線 圈內(nèi)的銜鐵向上動作，使圓柱閥23、平面密封閥22向上運(yùn)動，打開 側(cè)出液窗21及內(nèi)膜15、外膜16的組合腔，用流經(jīng)儀器內(nèi)的介質(zhì)將 附著在膜表面的污物沖掉。所述氣體積流量計量單元的結(jié)構(gòu)剖視圖如圖5所示，包括脫氣 膜25、氣計量渦輪變送器26，其中脫氣膜是用憎油、憎水材料制成。
由膜腔運(yùn)移過來的氣相介質(zhì)，在脫氣膜內(nèi)進(jìn)行脫氣后，經(jīng)氣計量渦輪變送器26計量，后從頂部的出氣窗流出儀器。上述各單元以及各部件之間的連接均采用絲扣連接，按照總體積流量計量單元、油體積流量計量單元、沖砂閥、氣體積流量計量單 元的順序由下至上連接，而皮球集流器通過其上的公扣接頭9與組合 式探頭中渦輪總承13上的母扣相連接。 具體工作過程如下由電磁振動泵輸送過來的介質(zhì)經(jīng)進(jìn)液管2、進(jìn)液孔4進(jìn)入皮球內(nèi) 外胎5中，皮球開始膨脹。皮球膨脹的同時，使套裝在中心管3上的 滑套6做軸向拉伸、徑向旋轉(zhuǎn)的動作，其動作使拉伸彈簧8拉伸。當(dāng) 皮球內(nèi)外胎5封閉了井下套管與中心管3的環(huán)形空間后，電磁振動泵 停止工作，皮球集流器的狀態(tài)如圖l所示。在這里，由于皮球集流器 密封了井下套管與儀器的環(huán)形空間，全部井內(nèi)介質(zhì)經(jīng)進(jìn)液窗l(fā)、中心 管3、與中心管3連接的公扣接頭9流入組合式探頭中的渦輪總承13， 即流入總體積流量計量單元中，通過渦輪變送器進(jìn)行混合流體總體積 計量，得到總體積流量。之后，流入油體積流量計量單元，通過膜組 合腔，完成對水相介質(zhì)的過濾、油相介質(zhì)的計量、氣相介質(zhì)的分離。 分離后的氣相介質(zhì)由外筒直管形成的環(huán)形空間將氣體運(yùn)移到氣體積 流量計量單元進(jìn)行氣體計量。當(dāng)流體流經(jīng)組合式探頭中的全部體積流量計量單元后，即對井 內(nèi)流體計量完成以后，打開電磁振動泵上的泄壓閥10，皮球內(nèi)外胎5 內(nèi)的介質(zhì)通過進(jìn)液孔4、進(jìn)液管2流出儀器。在皮球集流器收縮的同 時，滑套6在已經(jīng)拉伸的拉伸彈簧8的作用下做回位動作，進(jìn)行軸向 收縮、徑向旋轉(zhuǎn)，使綁在滑套6上的皮球集流器內(nèi)外胎5的左端也隨 時進(jìn)行軸向拉伸、徑向旋轉(zhuǎn)，動作完成。將該種組合式探頭應(yīng)用于采油井找水、找油測井儀上后，測井 儀上只需要設(shè)置幾塊用于接收渦輪流量計所傳送出來的計量信號的 電路板，就可以精確獲得油田采出液中油、氣、水三相流的含量。即 利用本實用新型后，可以直接依照下列公式確定油、氣、水三相混合 流體中的含水率、含氣率和含油率。公式如下-Q=QW + Qo+ Qg
KW=QW/ Q K0= Q0/ Q Kg= Qg / Q 式中-Q:三相混合流體的體積流量；m7dQo:油體積流量 m7dQg:氣體積流量 m7dQw:水體積流量 mVdK0:含油率； ％Kg:含油率； ％Kw:含水率； ％由此可見，將該種油氣水三相膜組合探頭應(yīng)用于采油井找水、 找油測井儀上后，可以直接反映三相介質(zhì)的真實測量結(jié)果，無需進(jìn)行 校正，因此測量較為準(zhǔn)確。此外，本實用新型實現(xiàn)了對混合后三相介 質(zhì)的分別計量，這是在中外測井界無先例可循的。另外，本實用新型 還可適應(yīng)于油氣集輸工程中的計量，大幅度地降低生產(chǎn)成本。
權(quán)利要求1、一種用于找水、找油測井儀上的油氣水三相膜組合探頭，包括一個由直流電磁鐵(24)、圓柱閥(23)、平面密封閥(22)、側(cè)出液窗(21)組成的沖砂閥以及探頭殼體，其特征在于所述膜組合探頭還包括一個總體積流量計量單元、油體積流量計量單元以及一個氣體積流量計量單元，其中，所述總體積流量計量單元包括渦輪外筒(14)、渦輪總承(13)以及壓緊墊圈(12)；所述油體積流量計量單元包括內(nèi)筒(19)、外筒(20)、內(nèi)膜(15)、外膜(16)、集油管(17)、油計量渦輪變送器(18)，其中，由內(nèi)膜(15)、外膜(16)組成圓形、環(huán)形兩個腔體，內(nèi)膜(15)采用親油、憎水膜，外膜(16)采用親水、憎油膜；所述氣體積流量計量單元包括脫氣膜(25)、氣計量渦輪變送器(26)；上述各部件之間的連接均采用絲扣連接，按照總體積流量計量單元、油體積流量計量單元、沖砂閥、氣體積流量計量單元的順序由下至上連接。
專利摘要一種用于找水、找油測井儀上的油氣水三相膜組合探頭。主要解決現(xiàn)有的測井儀器不能對油、氣、水三相流進(jìn)行準(zhǔn)確計量的問題。其特征在于所述膜組合探頭包括總體積流量計量單元、油體積流量計量單元以及一個氣體積流量計量單元，其中，油體積流量計量單元中由內(nèi)膜(15)、外膜(16)組成圓形、環(huán)形兩個腔體，內(nèi)膜(15)采用親油、憎水膜，外膜(16)采用親水、憎油膜；所述氣體積流量計量單元包括脫氣膜(25)、氣計量渦輪變送器(26)；上述各部件之間按照總體積流量計量單元、油體積流量計量單元、沖砂閥、氣體積流量計量單元的順序由下至上采用絲扣連接。該種膜組合探頭應(yīng)用于測井儀上后能夠同時分層測量出產(chǎn)氣、油、水量，提高了測量精度。
文檔編號E21B47/10GK201050362SQ20072015598
公開日2008年4月23日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者田志順, 白曉輝, 鄭麗榮 申請人:白曉輝;鄭麗榮;田志順