用于水平井動態全水值測量的周向電導探針傳感器及系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及油田油井技術領域，特別涉及一種用于水平井動態全水值測量的周向電導探針傳感器及系統。
【背景技術】
[0002]隨著水平井技術應用規模迅速擴大，在水平井生產開發過程中，一旦發生局部水淹將導致全井含水急劇上升，嚴重影響開發效果，甚至導致油井的廢棄。因此，含水率作為油田測井中多相流檢測的重要參數之一，其準確測量是當今油田生產的迫切需要。在油田開發初期，多采用同軸過流電容式傳感器測量持水率的方法并取得了一定的效果。隨著油田的不斷開發，多數油井已逐漸步入高含水階段，同時大斜井和水平井開發技術也越來越多地被采用，在這種復雜的條件下，同軸過流電容傳感器有時會浸沒于水中或油中，降低了該傳感器對含水率測量的分辨率，造成同軸電容含水率測量傳感器分辨率較低，無法滿足實際測量的需要。電導含水率計的原理是根據Maxwell公式和Begovich&Watson公式，即對于油/水兩相流體，在水為連續相時，可通過油/水混相電導率與純水相的電導率之比來確定持水率。電導含水率計是在流體通道內的絕緣管壁上鑲嵌距離固定的四個圓環不銹鋼電極，兩端的兩個為激勵電極能夠提供交變的恒定電流，中間的兩個電極環為測量電極。當交變恒定電流經導電流體流過測量電極環時，由于電極間阻抗的存在，根據電學原理可知，測量電極間產生電壓，電壓幅度與流過傳感器的流體的電導率成反比。電導含水率計通過測量環狀測量電極之間的混相值(即油水兩相時的儀器響應值)，并用全水值(及全水時的儀器響應值)對其進行校正，便可確定分相體積濃度。該方法具有原理清晰，結構簡單、易于實現、造價低廉、能夠實現在線測量、響應速度快、對流體無干擾等諸多優點，且非常適用于在水為連續相條件下工作，電導式含水率計在油田垂直井產出剖面測井中流體含水率測量方面得到了廣泛的應用。
[0003]在垂直井中，電導含水率計測量混響值是通過流體流過測量通道時在線進行測量，全水值是通過取樣法實現的。在需要測量全水值時，關閉測井儀器的進液口和出液口，測量通道此時的功能類似取樣筒，筒內靜止的油和水受重力作用自然分離，電導傳感器位于測量通道底部，因此四個環狀電導傳感器全部浸泡在水中，此時的測量值即為全水值。但是水平井中，盡管電導含水率計可以在流動過程中在線測量到混相值，但是受水平井特點及電導含水率計傳感器結構的限制，在取樣時油水處于分層狀態，環形電極傳感器仍然浸泡在分層的油和水中，因此無法實現全水值的取樣標定，使得電導式含水率計一直無法應用于水平井中。
【發明內容】
[0004](一)所要解決的技術問題本發明所要解決的技術問題是提供一種用于水平井動態全水值測量的周向電導探針傳感器及系統，以克服現有技術中無法實現全水值的取樣標定，使得電導式含水率計一直無法應用于水平井中的缺陷。
[0005](二)技術內容
為了解決上述技術問題，本發明一方面提供一種用于水平井動態全水值測量的周向電導探針傳感器，包括圓柱形絕緣體支架、固定在絕緣體支架內壁上的十二個探針式電極，所述十二個探針式電極包括六個激勵電極Ei (i=l，2，3…6)和六個測量電極Mi (i=l，2，3…6)，所述六個激勵電極周向間隔均勻分布在絕緣體支架內壁上游軸向的同一截面上，所述六個測量電極周向間隔均勻分布在絕緣體支架內壁下游軸向的同一截面上，六個激勵電極與六個激勵電極一一對應平行設置，構成六組動態全水值測量傳感器，每組動態全水值測量傳感器包括一個激勵電極EjP—個測量電極M it)
[0006]優選地，所述探針式電極垂直鑲嵌于絕緣體支架的內壁面上。
[0007]優選地，所述絕緣體支架由有機玻璃制成。
[0008]優選地，所述探針式電極為不銹鋼圓柱形導體。
[0009]優選地，所述探針式電極的直徑范圍為0.8mm-2mm,所述探針式電極高度范圍為0.lmm-5mm0
[0010]優選地，每組動態全水值測量傳感器中的激勵電極Ei與測量電極M i的間距范圍為2mm-8mm0
[0011]另一方面，本發明提供一種用于水平井動態全水值測量系統，包括用于水平井動態全水值測量的周向電導探針傳感器，還包括全水阻抗驅動電路系統、位于周向電導探針傳感器和全水阻抗驅動電路系統之間的多路程控開關電路；所述全水阻抗驅動電路系統連接信號采集系統；
所述全水阻抗驅動電路系統包括壓控交流恒流源、差分放大電路、交直流轉換電路及壓頻轉換電路；
所述多路程控開關模塊由單片機和模擬開關組成，用于循環定時接通六組動態全水值測量傳感器和全水阻抗驅動電路；
所述周向電導探針傳感器采用交變恒流源激勵。
[0012](三)有益效果
本發明提供一種用于水平井動態全水值測量的周向電導探針傳感器及系統，采用周向電導探針式傳感器與驅動電路系統相結合，能夠分時依次測量周向上六組動態全水值測量傳感器的響應值(即測量通道內部不同周向局部區域范圍內的流體電導率值)，取浸泡在水層中的I組探針響應值即為動態全水值信息，從而可有效獲取水平井油水分層流條件下的動態全水值。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明實施例用于水平井動態全水值測量的周向電導探針式傳感器示意圖；
圖2為本發明實施例用于水平井動態全水值測量的周向電導探針式傳感器截面圖；
圖3為本發明實施例用于水平井動態全水值測量系統結構示意圖；
圖4為本發明實施例周向探針式傳感器測量系統輸出信號示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不是用來限制本發明的范圍。
[0015]如圖1和2所示，本發明實施例提供一種用于水平井動態全水值測量的周向(陣列)電導探針式傳感器，其包括圓柱形絕緣體支架I及固定在絕緣體支架I內壁上的12個探針式電極2，12個探針式電極2包括6個激勵電極(E^E6)和6個測量電極(M^M6)A個激勵電極(E^E6)位于支架I內壁上游軸向截面周向上，且均勻間隔分布，