井下油水界面檢測儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種井下油水界面檢測儀。該井下油水界面檢測儀包括檢測傳感器D，檢測傳感器D上具有多個(gè)檢測結(jié)構(gòu)，多個(gè)檢測結(jié)構(gòu)的第一端電連接，第二端為沿高度方向依次間隔設(shè)置的連接觸點(diǎn)，每個(gè)檢測結(jié)構(gòu)均包括檢測電阻器R；地面檢測儀M，地面檢測儀M與檢測傳感器D連接，向檢測傳感器D輸出測量電壓Vc，并檢測流經(jīng)檢測傳感器D的測量電流Ic，以根據(jù)測量電流Ic判斷油水界面高度。該井下油水界面檢測儀可以提高檢測效果。
【專利說明】
井下油水界面檢測儀
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及地下鹽穴儲氣庫造腔工程技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種井下油水界面檢測儀。
【背景技術(shù)】
[0002]鹽穴儲氣庫造腔是指在一定的控制條件下，把淡水或不飽和鹵水注入地下鹽層中，通過溶解鹽巖并排出鹵水，從而在地下形成特定形態(tài)的儲存空間。為了保證該工程的實(shí)施，需要從井筒中的造腔內(nèi)管向地下鹽層中注入淡水，在經(jīng)過充分溶解巖鹽后，再將含鹽的鹵水通過造腔內(nèi)管和造腔外管之間的環(huán)空連續(xù)排出至地面，從而實(shí)現(xiàn)在地下鹽層中形成一定體積的空間。為了保證該空間具有一個(gè)穩(wěn)定的形狀，就需要在造腔外管與生產(chǎn)套管及井壁的環(huán)空內(nèi)注入作為保護(hù)層材料的柴油并且到達(dá)指定位置，以有效控制淡水溶解巖鹽的范圍，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的穩(wěn)定腔體形態(tài)。
[0003]腔體建造過程中，柴油與鹵水的界面位置直接影響到穩(wěn)定腔體形狀的形成，因此準(zhǔn)確檢測柴油與鹵水的界面位置對鹽穴儲氣庫造腔工程具有重要意義。目前國內(nèi)外采用的柴油與鹵水的界面檢測通常是將界面檢測傳感器安裝在造腔外管外壁上，隨造腔外管一起下入井內(nèi)，以檢測注入的柴油是否到達(dá)設(shè)計(jì)深度，以便及時(shí)調(diào)整，保證安全造腔。
[0004]現(xiàn)有油水界面檢測儀由地面檢測設(shè)備M、井下檢測傳感器D和單芯鎧裝電纜L組成。地面檢測設(shè)備M通過單芯鎧裝電纜L與井下檢測傳感器D相連。
[0005]現(xiàn)有技術(shù)存在三項(xiàng)不足之處。一是檢測傳感器D長度在I米左右，不能滿足油水界面測量深度范圍在一段較大范圍的測量要求。二是缺乏井下檢測傳感器D故障和狀態(tài)檢測功能。三是在井下溫度較高的情況下，需要提高傳感器的工作溫度。由于存在上述三項(xiàng)不足之處，成為油水界面檢測儀推廣應(yīng)用需要解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的主要目的在于提供一種井下油水界面檢測儀，以解決現(xiàn)有技術(shù)中的井下檢測傳感器檢測效果差的問題。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種井下油水界面檢測儀，包括:檢測傳感器D，檢測傳感器D上具有多個(gè)檢測結(jié)構(gòu)，多個(gè)檢測結(jié)構(gòu)的第一端電連接，第二端為沿高度方向依次間隔設(shè)置的連接觸點(diǎn)，每個(gè)檢測結(jié)構(gòu)均包括檢測電阻器R ;地面檢測儀M，地面檢測儀M與檢測傳感器D連接，向檢測傳感器D輸出測量電壓Vc，并檢測流經(jīng)檢測傳感器D的測量電流Ic，以根據(jù)測量電流Ic判斷油水界面高度。
[0008]進(jìn)一步地，檢測傳感器D包括絕緣的基體，檢測結(jié)構(gòu)設(shè)置在基體上。
[0009]進(jìn)一步地，檢測結(jié)構(gòu)包括:導(dǎo)電觸點(diǎn)，導(dǎo)電觸點(diǎn)固定設(shè)置在基體上，并突出基體的外表面；保護(hù)件，保護(hù)件設(shè)置在基體內(nèi)，連接在導(dǎo)電觸點(diǎn)與檢測電阻器R之間。
[0010]進(jìn)一步地，保護(hù)件為保護(hù)二級管d，保護(hù)二級管d的正端連接導(dǎo)電觸點(diǎn)，保護(hù)二級管d的負(fù)端連接檢測電阻器R。
[0011]進(jìn)一步地，地面檢測儀M包括:電流表，電流表與檢測傳感器D連接，并檢測檢測傳感器D上的測量電流Ic ;電壓表，電壓表與檢測傳感器D連接，并檢測在檢測傳感器D上的檢測電壓Vc ;工作電源E1，工作電源El與電流表連接，并向電流表供電；測量電源E2，測量電源E2與檢測傳感器D連接，并向檢測傳感器D施加檢測電壓Vc。
[0012]進(jìn)一步地，電流表為數(shù)字電流表Ml，數(shù)字電流表Ml具有正輸入極和負(fù)輸入極，數(shù)字電流表Ml的負(fù)輸入極接地，電壓表為數(shù)字電壓表M2，數(shù)字電壓表M2具有正輸入極和負(fù)輸入極，地面檢測儀M還包括:電壓調(diào)整器II，電壓調(diào)整器Il包括引腳a、引腳ο和引腳i，引腳a與數(shù)字電壓表M2的負(fù)輸入極連接，數(shù)字電壓表M2的負(fù)輸入極連接至檢測傳感器D，引腳ο與數(shù)字電流表Ml的正輸入極和數(shù)字電壓表M2的正輸入極連接，引腳i與測量電源E2連接。
[0013]進(jìn)一步地，引腳a與數(shù)字電壓表M2的負(fù)輸入極之間串聯(lián)有測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl0
[0014]進(jìn)一步地，測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl的正極與引腳ο之間連接有電阻器R2。
[0015]進(jìn)一步地，數(shù)字電流表Ml還包括正供電極和負(fù)供電極，數(shù)字電壓表M2還包括正供電極和負(fù)供電極，地面檢測儀M還包括:電壓調(diào)整器12，電源調(diào)整器12包括引腳1、引腳2和引腳3，引腳I與工作電源El的正極連接，引腳2、數(shù)字電流表Ml的負(fù)供電極、數(shù)字電壓表M2的負(fù)供電極和工作電源El的負(fù)極均連接，引腳3與數(shù)字電流表Ml的正供電極和數(shù)字電壓表M2的負(fù)供電極連接。
[0016]進(jìn)一步地，地面檢測儀M還包括測量按鈕開關(guān)K，測量按鈕開關(guān)K具有第一對常開觸點(diǎn)和第二對常開觸點(diǎn)，第一對常開觸點(diǎn)的一個(gè)觸點(diǎn)與工作電源El的正極連接，第一對常開觸點(diǎn)的另一個(gè)觸點(diǎn)與引腳I連接，第二對常開觸點(diǎn)的一個(gè)觸點(diǎn)與測量電源E2的正極連接，第二對常開觸點(diǎn)的另一個(gè)觸點(diǎn)與引腳i連接。
[0017]進(jìn)一步地，測量按鈕開關(guān)K的第二對常開觸點(diǎn)與引腳i之間設(shè)置有保險(xiǎn)絲F。
[0018]進(jìn)一步地，工作電源El和測量電源E2均為電池。
[0019]進(jìn)一步地，地面檢測儀M與檢測傳感器D之間通過單向鎧裝電纜L連接，檢測傳感器D與單向鎧裝電纜L的芯線連接。
[0020]應(yīng)用本發(fā)明的技術(shù)方案，地面檢測設(shè)備M采用數(shù)字電流表M1、數(shù)字電壓表M2分別顯示測量電流和測量電壓，測量精度高，可精確測量井下油水界面。
[0021]地面檢測設(shè)備M測量電路耗電量小，適應(yīng)我國鹽穴儲氣庫造腔工作現(xiàn)場目前無交流電源的工作環(huán)境。
[0022]檢測傳感器D具有3米長度，具有油水界面檢測深度范圍較大的特點(diǎn)，可滿足鹽穴儲氣庫造腔要求在一段井深較大范圍的油水界面檢測要求。由于檢測傳感器D采用電阻器為主要檢測器件，傳感器工作溫度可達(dá)95 °C。
[0023]檢測傳感器D具有10個(gè)檢測用不銹鋼觸點(diǎn)C，即10個(gè)檢測點(diǎn)，相距30厘米。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可保證在滿足測量精度的前提下，盡可能降低井下鹵水對檢測傳感器D鹽膜污染影響。因?yàn)辂u水對檢測傳感器D的鹽膜污染，對油水界面檢測所造成的影響與檢測傳感器D具有的檢測用不銹鋼觸點(diǎn)C的個(gè)數(shù)(即檢測點(diǎn)個(gè)數(shù))成正比。
[0024]井下油水界面檢測儀可及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測傳感器D安裝下井過程中存在損壞漏電或單芯鎧裝電纜L芯線與檢測傳感器D之間密封連接存在漏電等故障，采取措施予以排除。
[0025]井下油水界面檢測儀利用可調(diào)電壓檢測可以識別井下油水界面正常檢測狀態(tài)與污染檢測狀態(tài)，提出了檢測污染的措施，實(shí)現(xiàn)井下油水界面的精確測量。
[0026]采用測量按鈕開關(guān)K工作方式可以避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致電源電能迅速耗盡，亦可避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致井下高溫環(huán)境中的檢測傳感器D長時(shí)間處于導(dǎo)電檢測工作狀態(tài)，使得井下檢測傳感器D內(nèi)電子器件產(chǎn)生的熱量積累升溫導(dǎo)致檢測傳感器D的損壞。
【附圖說明】
[0027]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，本發(fā)明的示意性實(shí)施例及其說明用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0028]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的鹽穴儲氣庫造腔過程油水界面檢測示意圖；以及
[0029]圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的檢測傳感器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的檢測傳感器的剖視結(jié)構(gòu)原理圖；
[0031]圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的地面檢測設(shè)備的原理圖；
[0032]圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的井下油水界面檢測儀檢測的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實(shí)施例及實(shí)施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實(shí)施例來詳細(xì)說明本發(fā)明。
[0034]如圖1至5所示，進(jìn)行造腔過程中，通過造腔內(nèi)管90注水，造腔內(nèi)管90外套設(shè)有造腔外管70，造腔外管70外套設(shè)有套管50。造腔內(nèi)管90的管內(nèi)腔91內(nèi)為注水通道，造腔外管70與造腔內(nèi)管90之間的內(nèi)環(huán)形通道81為排出鹵水的通道，套管50與造腔外管70之間外環(huán)形通道61為注入柴油的通道。套管50下是裸眼井段11。
[0035]工作時(shí)，通過外環(huán)形通道61注入柴油，通過柴油的壓力將鹵水通過內(nèi)環(huán)形通道81排出，柴油與鹵水的分界即為油水界面20。檢測傳感器D浸泡在鹵水與柴油中。圖1中，通過造腔內(nèi)管90連續(xù)向鹽層注水，溶解鹽層，再將含鹽的鹵水通過造腔內(nèi)管90與造腔外管70之間的內(nèi)環(huán)形通道81連續(xù)排出至地面，達(dá)到在鹽層中造腔的目的。為了控制鹽層中溶解鹽層形成的腔體形狀，需在造腔外管70與套管50的外環(huán)形通道61內(nèi)注入柴油到達(dá)鹽層內(nèi)的預(yù)定深度。該深度下的鹽層可溶解，該深度以上的鹽層則不會溶解，由此在鹽層中形成造腔設(shè)計(jì)中預(yù)定形狀的腔體。為了將柴油注入到預(yù)定深度位置，必需在預(yù)定深度位置造腔外管70外壁上安裝檢測傳感器D，檢測注入柴油是否到達(dá)預(yù)定深度，以便及時(shí)調(diào)整，保證安全造腔。現(xiàn)有井下油水界面檢測儀由地面檢測設(shè)備和井下檢測傳感器組成，通過單芯鎧裝電纜相連。本發(fā)明的檢測傳感器D具有3米長度，具有油水界面檢測深度范圍較大的特點(diǎn)，可滿足鹽穴儲氣庫造腔要求在一段井深較大范圍的油水界面檢測要求。
[0036]檢測傳感器D由樹脂基復(fù)合材料底板及鑲嵌固化在其上表面的10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C構(gòu)成。檢測傳感器D的I端有I個(gè)電纜連接密封裝置41，與單芯鎧裝電纜L相連。檢測傳感器D長3米，寬40毫米，厚16毫米。不銹鋼觸點(diǎn)C直徑10毫米。兩個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C之間間距200毫米。每只檢測傳感器上共有10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C。不銹鋼觸點(diǎn)C的數(shù)量越多，間隔越小檢測精度越高，但相應(yīng)的數(shù)量越多越容易受到鹽膜影響而造成誤判，故而不銹鋼觸點(diǎn)C的數(shù)量應(yīng)盡量適中。
[0037]檢測傳感器D的樹脂基復(fù)合材料底板材料表面上鑲嵌固化10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C。檢測傳感器D和單芯鎧裝電纜L通過電纜連接密封裝置41相連。
[0038]不銹鋼觸點(diǎn)C圓桿部、電纜連接件底座均固化在樹脂基復(fù)合材料底板內(nèi)；10個(gè)保護(hù)二極管d、10個(gè)檢測電阻器R、檢測電阻器R的并連線42和所有器件間連接導(dǎo)線均由和底板同類的樹脂基復(fù)合材料填埋覆蓋。電路上10個(gè)檢測電阻器R —端接其對應(yīng)的保護(hù)二極管d負(fù)端，另一端均與檢測傳感器D內(nèi)部檢測電阻器R并連線42相連。保護(hù)二極管d正端與不銹鋼觸點(diǎn)C相連。內(nèi)部檢測電阻器R并連線與電纜密封連接件相連。當(dāng)不銹鋼觸點(diǎn)C為柴油所覆蓋，無電流從大地流入檢測電阻器R ;當(dāng)不銹鋼觸點(diǎn)為鹵水所覆蓋，電流從大地流入檢測電阻器R。
[0039]地面檢測設(shè)備M的兩個(gè)測量端正端通過造腔外管70與大地相連，負(fù)端與單芯鎧裝電纜L芯線相連。
[0040]檢測傳感器D由樹脂基絕緣材料制造，長3米，長半圓柱形，固定安裝在該傳感器檢測深度的造腔外管70外側(cè)。每支檢測傳感器D內(nèi)部有10個(gè)電阻值均為2ΚΩ、一端并聯(lián)的檢測電阻器R。所有檢測電阻器R的另一端則分別連接一只保護(hù)二極管d的負(fù)端，所有保護(hù)二極管d的正端則分別連接安裝在檢測傳感器D上、相互之間等間距為30厘米的圓形不銹鋼觸點(diǎn)C的底部。保護(hù)二極管保護(hù)檢測傳感器D的不銹鋼觸點(diǎn)C免于電解反應(yīng)腐蝕。
[0041]進(jìn)行油水界面檢測時(shí)，當(dāng)不銹鋼觸點(diǎn)為柴油所覆蓋，無電流從大地流入恒流源電路H ;當(dāng)不銹鋼觸點(diǎn)為鹵水所覆蓋，電流從大地流入恒流源電路，地面檢測設(shè)備M可檢測計(jì)算出井下油水界面深度。
[0042]本實(shí)施例的井下油水界面檢測儀包括地面檢測設(shè)備M、檢測傳感器D和單芯鎧裝電纜L。地面檢測設(shè)備M通過單芯鎧裝電纜L與檢測傳感器D相連。
[0043]地面檢測設(shè)備M包括數(shù)字電流表Ml、數(shù)字電壓表M2、測量按鈕開關(guān)K、測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)R1、電阻器R2、電壓調(diào)整器I1、電壓調(diào)整器12、保險(xiǎn)絲F、為數(shù)字電流表Ml和數(shù)字電壓表M2供電的工作電源E1、測量電源E2等。
[0044]數(shù)字電流表Ml的量程為200mA。數(shù)字電壓表M2的量程為20V。保險(xiǎn)絲F為200mA。工作電源El和測量電源E2均使用18V電池。
[0045]參見圖4，工作電源El負(fù)端分別直接連接到數(shù)字電流表Ml、數(shù)字電壓表M2的供電電源負(fù)端其正端與測量按鈕開關(guān)K連接。
[0046]測量按鈕開關(guān)K有兩對常開觸點(diǎn)，其中一對常開觸點(diǎn)接通工作電源El的正端至9V電壓調(diào)整器12，電壓調(diào)整器12輸出9V電壓至數(shù)字電流表Ml和數(shù)字電壓表M2的供電電源正端。另一對常開觸點(diǎn)接通測量電源E2正端至測量電壓調(diào)節(jié)電路，該測量電壓調(diào)節(jié)電路由電壓調(diào)整器11、測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)R1、電阻器R2組成。
[0047]其中，測量電源E2 = 18V，測量電壓Vc?1.25 (1+R1/R2)。調(diào)節(jié)測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl，使測量電壓Vc在2.5V至12.5V連續(xù)可調(diào)。輸出的測量電壓Vc經(jīng)由數(shù)字電流表Ml測量檢測傳感器D的測量電流Ic。數(shù)字電壓表M2測量輸出測量電壓Vc值，輸出的測量電壓Vc值和測量電流Ic值一起用以計(jì)算檢測傳感器D上的油水界面。
[0048]測量按鈕開關(guān)K具有同時(shí)接通地面檢測設(shè)備M的9V工作電源和井下測量電壓Vc的功能。由于人工按下測量按鈕開關(guān)K檢測系統(tǒng)工作，松開測量按鈕開關(guān)K檢測系統(tǒng)斷電停止工作，每次油水界面檢測僅需數(shù)秒即可完成。重要是，測量按鈕開關(guān)K工作方式不僅可以避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致的數(shù)字電流表Ml和數(shù)字電壓表M2的工作電源E2的電能迅速耗盡，更可避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致井下高溫環(huán)境中的檢測傳感器D長時(shí)間處于導(dǎo)電檢測工作狀態(tài)，使得檢測傳感器D內(nèi)電子器件產(chǎn)生的熱量積累升溫導(dǎo)致檢測傳感器D的損壞。
[0049]測量時(shí)，測量按鈕開關(guān)K接通測量電壓通道，輸出經(jīng)測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl調(diào)節(jié)的輸出值在2.5V—12.5V之間的測量電壓Vc，經(jīng)保險(xiǎn)絲F1、數(shù)字電流表Ml連接到大地。大地為測量回路通道的一部分。數(shù)字電流表Ml檢測測量電流Ic。測量電壓Vc的負(fù)端接單芯鎧裝電纜L的芯線。單芯鎧裝電纜L的芯線與檢測傳感器D相連。數(shù)字電壓表M2顯示輸出的經(jīng)測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl調(diào)節(jié)的輸出的2.5V—12.5V測量電壓Vc。地面檢測設(shè)備M的檢測電源正極連接到單芯鎧裝電纜L外鎧皮(大地)，與測量電壓Vc負(fù)端連接到單芯鎧裝電纜L芯線的底部檢測傳感器D形成檢測回路。
[0050]參見圖2和3，檢測傳感器D包括基體31、導(dǎo)電觸點(diǎn)、檢測電阻器R和保護(hù)二極管do基體31由樹脂基絕緣材料制造，長3米，為長半圓柱形，其固定安裝在該檢測傳感器D檢測深度的造腔外管外側(cè)。每支檢測傳感器D內(nèi)部有10個(gè)電阻值均為2ΚΩ、一端通過并聯(lián)線42并聯(lián)的檢測電阻器R。所有檢測電阻器R的另一端則分別連接一只保護(hù)二極管d的負(fù)端。所有保護(hù)二極管d的正端則分別連接導(dǎo)電觸點(diǎn)的底部。導(dǎo)電觸點(diǎn)為不銹鋼觸點(diǎn)C，不銹鋼觸點(diǎn)C安裝在檢測傳感器D上，相互之間等間距為30厘米的圓形。保護(hù)二極管d用于保護(hù)檢測傳感器D的不銹鋼觸點(diǎn)C免于電解反應(yīng)腐蝕。不銹鋼觸點(diǎn)C為圓片形，直徑10毫米，鑲嵌在由樹脂基絕緣材料制成的基體31的表面上，可與被測介質(zhì)直接接觸。
[0051]檢測傳感器D的一端有I個(gè)電纜連接密封裝置41。電纜連接密封裝置41用于將檢測傳感器D與單芯鎧裝電纜L密封連接。檢測傳感器D厚度小于20毫米，可順利下入中間管和套管之間20毫米的環(huán)空內(nèi)。樹脂基的檢測傳感器D的密封耐壓大于25MPa。檢測傳感器D檢測井下工作深度大于2500米。
[0052]井下檢測傳感器安裝下井過程中，根據(jù)造腔工程設(shè)計(jì)要求，將檢測傳感器D安裝下井到預(yù)定造腔高度位置。檢測傳感器D安裝下井后，檢測傳感器D上不銹鋼觸點(diǎn)C與裸眼井段之間為被測介質(zhì)。被測介質(zhì)類型取決于柴油注入深度，或?yàn)榻^緣體的柴油，或?yàn)閷?dǎo)體的鹵水。
[0053]檢測傳感器D安裝下井過程中，檢測傳感器D始終處于鹵水中。檢測傳感器D有可能存在損壞漏電或單芯鎧裝電纜L的芯線與檢測傳感器D之間密封連接存在漏電。這兩種形式的漏電故障會隨著檢測傳感器D下井深度的增加而增加，必須及時(shí)發(fā)現(xiàn)并排除，以免導(dǎo)致檢測系統(tǒng)下井安裝失敗。檢測傳感器D的這兩種形式的漏電故障的存在與否，可在100米鹵水深度范圍通過應(yīng)用地面檢測設(shè)備M進(jìn)行檢測發(fā)現(xiàn)。
[0054]具體地，當(dāng)檢測傳感器D的10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C與裸眼井段(大地)之間被測介質(zhì)為鹵水時(shí)，10個(gè)傳感器內(nèi)部檢測電阻器R有電流通過。測量電流Ic的值等于測量電壓Vc減去保護(hù)二極管d的0.7V電壓降Vd，除以單芯鎧裝電纜L的電阻值Rl與10個(gè)檢測電阻器R和不銹鋼觸點(diǎn)C的接地電阻Rd并聯(lián)值之和。
[0055]由于下井單芯鎧裝電纜L的長度為已知值，從單芯鎧裝電纜L每米長度電阻值可計(jì)算出電纜的電阻值Rl。
[0056]不銹鋼觸點(diǎn)C為半球形，半徑5毫米，接地電阻Rd = P/2 JT a (p:鹵水電阻率，α:半球形不銹鋼觸點(diǎn)的半徑)。鹵水電阻率P和半球形不銹鋼觸點(diǎn)C的半徑α均為定值，但由于鹵水電阻率P不便于計(jì)算和檢測，所以接地電阻Rd可由標(biāo)定方式確定。
[0057]具體地，檢測傳感器D處于鹵水中時(shí)10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C的測量電流值Ic =10 (Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)，式中Ic、Vc、Vd、Rl、R均為已知值，由此可計(jì)算出Rd值。同時(shí)，計(jì)算出I個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C在鹵水中的電流值(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)值，就完成了油水界面檢測儀的標(biāo)定工作。利用I個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C在鹵水中的電流值(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)值，即可進(jìn)行油水界面測量。
[0058]當(dāng)檢測傳感器D存在損壞漏電或單芯鎧裝電纜L的芯線與檢測傳感器D之間密封連接存在漏電時(shí)，這種情況就相當(dāng)于和檢測傳感器D并聯(lián)了 I個(gè)漏電電阻Rs。檢測傳感器D處于鹵水中時(shí)，10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C的測量電流值成為Ic = 10 (Vc-Vd) / (Rl+R+Rd) +Vc/(Rl+Rs)。檢測傳感器D下井過程中，如果出現(xiàn)實(shí)際測量電流值大于理論測量值Ic =10 (Vc-Vd) / (Rl+R+Rd)，則是由于漏電電阻Rs增加了漏電電流Is = Vc/ (Rl+Rs)。
[0059]在這種情況下，立即從井下提出檢測傳感器D，更換檢測傳感器D或重新進(jìn)行單芯鎧裝電纜L芯線與檢測傳感器D之間密封連接。消除漏電后檢測傳感器D重新安裝下井。上述檢測可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)及排除漏電故障，保證了系統(tǒng)安全安裝下井。
[0060]檢測傳感器D安裝下井到預(yù)定深度后，需注入柴油到檢測傳感器D上確定的深度位置。使用該井下油水界面檢測儀進(jìn)行監(jiān)測，控制注油過程直到柴油注入到檢測傳感器D上預(yù)定的深度位置。在注油過程中，當(dāng)所注柴油將達(dá)到預(yù)定的深度位置，開始使用油水界面檢測儀的測量電壓Vc進(jìn)行檢測，測量電流Ic= 10 (Vc-Vd)/(Rl+R+Rd) ο當(dāng)測量電流Icl突然變小，通知注油工作人員降低注油速度，當(dāng)油水界面到達(dá)預(yù)定的深度位置，Ic =n(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd) (η為油水界面要求處于鹵水中的不銹鋼觸點(diǎn)數(shù)，η:0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10)，通知注油工作人員停止注油。
[0061]日常油水界面檢測工作中，使用測量電壓Vc測量，測量電流Icl = n(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd) ο 本實(shí)施例中，Icl = 5mAXn。當(dāng)測量電流 Ic < n(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd) (η 為要求處于鹵水中的不銹鋼觸點(diǎn)數(shù))，說明油水界面偏低，通知工作人員在井口放油，直至測量電流 Ic = n (Vc-Vd) / (Rl+R+Rd)。當(dāng)測量電流 Ic > n (Vc-Vd) / (Rl+R+Rd)，說明油水界面偏高，通知工作人員在井口注油，直至測量電流Ic = n(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)。
[0062]當(dāng)井下油水界面檢測儀的檢測傳感器D長期處于鹵水中浸泡后重新開始使用時(shí)，由于檢測傳感器D長期處于鹵水中浸泡其表面被覆蓋了一層鹽膜，在所有不銹鋼觸點(diǎn)與造腔外管之間形成導(dǎo)電通道，即在不銹鋼觸點(diǎn)C與大地之間形成導(dǎo)電通道，亦即在檢測傳感器D的10個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C與大地之間各有I個(gè)污染電阻Rw相連。
[0063]當(dāng)檢測傳感器D表面被柴油覆蓋時(shí)，檢測電流Ic并不等于零，因而可能誤判油水界面尚在檢測傳感器D表面上，或?qū)z測傳感器D表面低處的油水界面誤判為高處的油水界面。
[0064]為了判明檢測傳感器D上是否存在鹽膜污染，需要使用測量電壓Vc檢測。
[0065]當(dāng)檢測電流Ic = 0，說明檢測傳感器D上不存在鹽膜污染，檢測傳感器D表面被柴油覆蓋。
[0066]當(dāng)檢測電流10 (Vc-Vd) / (Rl+R+Rd) > Ic > 0，說明檢測傳感器D上存在鹽膜污染。在此情況下，檢測電流Ic = 10 (Vc-Vd)/(Rl+R+Rd+Rw)。鹽膜污染的影響小于檢測傳感器D內(nèi)I個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C的測量電流值，即Ic < (Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)，不影響測量精度，由Ic/{(Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)}取整數(shù)，可計(jì)算出檢測傳感器D表面為鹵水覆蓋的不銹鋼觸點(diǎn)C個(gè)數(shù)，進(jìn)而計(jì)算出油水界面的在檢測傳感器D上的深度位置。
[0067]當(dāng)鹽膜污染的影響大于檢測傳感器D內(nèi)I個(gè)不銹鋼觸點(diǎn)C的測量電流值，即檢測電流Ic > (Vc-Vd)/(R1+R+Rd)，鹽膜污染已經(jīng)影響到正常測量，不能確定油水界面在檢測傳感器上的深度位置。在此情況下，由于柴油的去污特性，檢測傳感器D上處于柴油浸泡中的鹽膜，一段時(shí)間后會被柴油逐漸溶解、沉淀而消失。一旦檢測發(fā)現(xiàn)檢測電流Ic< (Vc-Vd)/(Rl+R+Rd)，即可恢復(fù)正常的油水界面檢測功能。
[0068]上述檢測中，地面檢測設(shè)備M的輸出的測量電壓Vc均使用測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl由低到高調(diào)節(jié)進(jìn)行油水界面測量，觀察測量電流Ic的線性斜率，以有效判斷檢測傳感器D的工作狀態(tài)。
[0069]通過該井下油水界面檢測儀可以實(shí)現(xiàn)下述目的:
[0070]一是提供一種3米長用于檢測油水界面的采用電阻器為主要檢測器件的檢測傳感器D，以滿足需要在一段較大深度范圍進(jìn)行油水界面檢測的要求。
[0071]二是提供一種井下油水界面檢測儀的地面檢測設(shè)備M0該地面檢測設(shè)備M有3項(xiàng)功能。
[0072]其一是使用電池供電，適應(yīng)井場無交流電源的使用條件。
[0073]其二是可輸出由低到高連續(xù)可調(diào)的檢測電壓，可以對檢測傳感器D進(jìn)行連續(xù)檢測，為實(shí)現(xiàn)檢測傳感器D的故障和狀態(tài)檢測創(chuàng)造條件。
[0074]其三是根據(jù)電阻器為主要檢測器件的檢測傳感器D的特點(diǎn)和測量環(huán)境，發(fā)展出相應(yīng)的檢測技術(shù)。
[0075]該井下油水界面檢測儀包括地面檢測設(shè)備M、檢測傳感器D和單芯鎧裝電纜L組成。地面檢測設(shè)備M通過單芯鎧裝電纜L與井下檢測傳感器D相連。
[0076]地面檢測設(shè)備M由數(shù)字電流表M1、數(shù)字電壓表M2、測量按鈕開關(guān)K、測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl，電阻器R2、電壓調(diào)整器Il和電壓調(diào)整器12、保險(xiǎn)絲F、數(shù)字電流表Ml和數(shù)字電壓表M2工作電源E1、測量電源E2等構(gòu)成。數(shù)字電流表Ml量程為200mA。數(shù)字電壓表M2量程為20V。保險(xiǎn)絲F為200mA。工作電源E1、測量電源E2均使用18V電池。工作電源El負(fù)端分別直接連接到數(shù)字電流表Ml、數(shù)字電壓表M2供電電源負(fù)端。測量按鈕開關(guān)K有兩對常開觸點(diǎn)，I對常開觸點(diǎn)接通工作電源El正端至9V電壓調(diào)整器I2，9V電壓調(diào)整器12輸出9V電壓至數(shù)字電流表Ml、數(shù)字電壓表M2供電電源正端。I對常開觸點(diǎn)接通測量電源E2正端至由電壓調(diào)整器I1、測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)R1，電阻器R2組成的輸出測量電壓調(diào)節(jié)電路。測量電源E2 = 18V，輸出測量電壓Vc?1.25(l+Rl/R2)o調(diào)節(jié)測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)R1，輸出測量電壓Vc在2.5V—12.5V連續(xù)可調(diào)。輸出測量電壓Vc經(jīng)由數(shù)字電流表M1，測量檢測傳感器D的測量電流Ic。數(shù)字電壓表M2測量輸出的測量電壓Vc值，和測量電流Ic值一起用以計(jì)算檢測傳感器上的油水界面。
[0077]測量按鈕開關(guān)Kl不僅具有同時(shí)接通地面檢測設(shè)備M的工作電源El和測量電源E2的功能，而且由于人工按下按鈕檢測系統(tǒng)工作，松開按鈕檢測系統(tǒng)斷電停止工作，每次油水界面檢測僅需數(shù)秒即可完成。重要是，按鈕開關(guān)工作方式不僅可以避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致的數(shù)字電流表Ml工作電源E1、數(shù)字電壓表M2測量電源E2的電能迅速耗盡，更可避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致井下高溫環(huán)境中的檢測傳感器D長時(shí)間處于導(dǎo)電檢測工作狀態(tài)，使得井下檢測傳感器D內(nèi)電子器件產(chǎn)生的熱量積累升溫導(dǎo)致檢測傳感器D的損壞。
[0078]檢測傳感器D由樹脂基絕緣材料制造，長3米，長半圓柱形，固定安裝在該傳感器檢測深度的造腔外管70外側(cè)。每支檢測傳感器D內(nèi)部有10個(gè)電阻值均為2ΚΩ、一端并聯(lián)的檢測電阻器R。所有檢測電阻器R的另一端則分別連接一只保護(hù)二極管d的負(fù)端，所有保護(hù)二極管d的正端則分別連接安裝在檢測傳感器上、相互之間等間距為30厘米的圓形不銹鋼觸點(diǎn)C的底部。保護(hù)二極管保護(hù)檢測傳感器D的不銹鋼觸點(diǎn)C免于電解反應(yīng)腐蝕。不銹鋼觸點(diǎn)C為圓片形，直徑10毫米，鑲嵌在由樹脂基絕緣材料制成的測量傳感器D的表面上，可與被測介質(zhì)柴油或鹵水直接接觸。檢測傳感器D的一端有I個(gè)電纜連接密封裝置。電纜連接密封裝置用于檢測傳感器D與單芯鎧裝電纜L之間的密封連接。檢測傳感器D厚度小于20毫米，可順利下入中間管和套管之間20毫米的環(huán)空內(nèi)。樹脂基檢測傳感器D的密封耐壓大于25MPa。檢測傳感器D檢測井下工作深度大于2500米。
[0079]進(jìn)行油水界面檢測中，地面檢測設(shè)備M的輸出的測量電壓Vc均使用測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl由低到高調(diào)節(jié)進(jìn)行油水界面測量，觀察測量電流Ic的線性斜率，可以有效判斷井下檢測傳感器D的工作狀態(tài)。
[0080]從以上的描述中，可以看出，本發(fā)明上述的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了如下技術(shù)效果:地面檢測設(shè)備M采用數(shù)字電流表Ml、數(shù)字電壓表M2分別顯示測量電流和測量電壓，測量精度高，可精確測量井下油水界面。
[0081 ] 地面檢測設(shè)備M測量電路耗電量小，適應(yīng)我國鹽穴儲氣庫造腔工作現(xiàn)場目前無交流電源的工作環(huán)境。
[0082]檢測傳感器D具有3米長度，具有油水界面檢測深度范圍較大的特點(diǎn)，可滿足鹽穴儲氣庫造腔要求在一段井深較大范圍的油水界面檢測要求。由于檢測傳感器D采用電阻器為主要檢測器件，傳感器工作溫度可達(dá)95 °C。
[0083]檢測傳感器D具有10個(gè)檢測用不銹鋼觸點(diǎn)C，即10個(gè)檢測點(diǎn)，相距30厘米。這種結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可保證在滿足測量精度的前提下，盡可能降低井下鹵水對檢測傳感器D鹽膜污染影響。因?yàn)辂u水對檢測傳感器D的鹽膜污染，對油水界面檢測所造成的影響與檢測傳感器D具有的檢測用不銹鋼觸點(diǎn)C的個(gè)數(shù)(即檢測點(diǎn)個(gè)數(shù))成正比。
[0084]井下油水界面檢測儀可及時(shí)發(fā)現(xiàn)檢測傳感器D安裝下井過程中存在損壞漏電或單芯鎧裝電纜L芯線與檢測傳感器D之間密封連接存在漏電等故障，采取措施予以排除。
[0085]井下油水界面檢測儀利用可調(diào)電壓檢測可以識別井下油水界面正常檢測狀態(tài)與污染檢測狀態(tài)，提出了檢測污染的措施，實(shí)現(xiàn)井下油水界面的精確測量。
[0086]采用測量按鈕開關(guān)K工作方式可以避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致電源電能迅速耗盡，亦可避免采用普通開關(guān)由于未及時(shí)關(guān)機(jī)導(dǎo)致井下高溫環(huán)境中的檢測傳感器D長時(shí)間處于導(dǎo)電檢測工作狀態(tài)，使得井下檢測傳感器D內(nèi)電子器件產(chǎn)生的熱量積累升溫導(dǎo)致檢測傳感器D的損壞。
[0087]以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種井下油水界面檢測儀，其特征在于，包括: 檢測傳感器D，所述檢測傳感器D上具有多個(gè)檢測結(jié)構(gòu)，所述多個(gè)檢測結(jié)構(gòu)的第一端電連接，第二端為沿高度方向依次間隔設(shè)置的連接觸點(diǎn)，每個(gè)所述檢測結(jié)構(gòu)均包括檢測電阻器R ； 地面檢測儀M，所述地面檢測儀M與所述檢測傳感器D連接，向所述檢測傳感器D輸出測量電壓Vc，并檢測流經(jīng)所述檢測傳感器D的測量電流Ic，以根據(jù)測量電流Ic判斷油水界面尚度。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述檢測傳感器D包括絕緣的基體(31)，所述檢測結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述基體(31)上。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述檢測結(jié)構(gòu)包括: 導(dǎo)電觸點(diǎn)，所述導(dǎo)電觸點(diǎn)固定設(shè)置在所述基體(31)上，并突出所述基體(31)的外表面； 保護(hù)件，所述保護(hù)件設(shè)置在所述基體(31)內(nèi)，連接在所述導(dǎo)電觸點(diǎn)與所述檢測電阻器R之間。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述保護(hù)件為保護(hù)二級管d，所述保護(hù)二級管d的正端連接所述導(dǎo)電觸點(diǎn)，所述保護(hù)二級管d的負(fù)端連接所述檢測電阻器R。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述地面檢測儀M包括: 電流表，所述電流表與所述檢測傳感器D連接，并檢測所述檢測傳感器D上的測量電流Ic ； 電壓表，所述電壓表與檢測傳感器D連接，并檢測在檢測傳感器D上的檢測電壓Vc ; 工作電源El，所述工作電源El與所述電流表連接，并向所述電流表供電； 測量電源E2，所述測量電源E2與所述檢測傳感器D連接，并向所述檢測傳感器D施加檢測電壓Vc。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述電流表為數(shù)字電流表Ml，所述數(shù)字電流表Ml具有正輸入極和負(fù)輸入極，所述數(shù)字電流表Ml的負(fù)輸入極接地，所述電壓表為數(shù)字電壓表M2，所述數(shù)字電壓表M2具有正輸入極和負(fù)輸入極，所述地面檢測儀M還包括: 電壓調(diào)整器II，所述電壓調(diào)整器Il包括引腳a、引腳ο和引腳i，所述引腳a與所述數(shù)字電壓表M2的負(fù)輸入極連接，所述數(shù)字電壓表M2的負(fù)輸入極連接至所述檢測傳感器D，所述引腳ο與所述數(shù)字電流表Ml的正輸入極和所述數(shù)字電壓表M2的正輸入極連接，所述引腳i與所述測量電源E2連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述引腳a與所述數(shù)字電壓表M2的負(fù)輸入極之間串聯(lián)有測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)R1。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述測量電壓調(diào)節(jié)電位計(jì)Rl的正極與所述引腳ο之間連接有電阻器R2。9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述數(shù)字電流表Ml還包括正供電極和負(fù)供電極，所述數(shù)字電壓表M2還包括正供電極和負(fù)供電極，所述地面檢測儀M還包括: 所述電壓調(diào)整器12，所述電源調(diào)整器12包括引腳1、引腳2和引腳3，所述引腳I與所述工作電源El的正極連接，所述引腳2、所述數(shù)字電流表Ml的負(fù)供電極、所述數(shù)字電壓表M2的負(fù)供電極和所述工作電源El的負(fù)極均連接，所述引腳3與所述數(shù)字電流表Ml的正供電極和所述數(shù)字電壓表M2的負(fù)供電極連接。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述地面檢測儀M還包括測量按鈕開關(guān)K，所述測量按鈕開關(guān)K具有第一對常開觸點(diǎn)和第二對常開觸點(diǎn)，所述第一對常開觸點(diǎn)的一個(gè)觸點(diǎn)與所述工作電源El的正極連接，所述第一對常開觸點(diǎn)的另一個(gè)觸點(diǎn)與所述引腳I連接，所述第二對常開觸點(diǎn)的一個(gè)觸點(diǎn)與測量電源E2的正極連接，所述第二對常開觸點(diǎn)的另一個(gè)觸點(diǎn)與所述引腳i連接。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述測量按鈕開關(guān)K的第二對常開觸點(diǎn)與所述引腳i之間設(shè)置有保險(xiǎn)絲F。12.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述工作電源El和所述測量電源E2均為電池。13.根據(jù)權(quán)利要求5所述的井下油水界面檢測儀，其特征在于，所述地面檢測儀M與所述檢測傳感器D之間通過單向鎧裝電纜L連接，所述檢測傳感器D與所述單向鎧裝電纜L的芯線連接。
【文檔編號】G01F23/22GK106092256SQ201510219592
【公開日】2016年11月9日
【申請日】2015年5月1日
【發(fā)明人】吳國明, 申瑞臣, 袁光杰, 田中蘭, 楊海軍, 屈丹安, 路立君, 楊松, 李萍, 徐寶財(cái), 李建君, 巴金紅
【申請人】中國石油天然氣集團(tuán)公司, 中國石油集團(tuán)鉆井工程技術(shù)研究院