[发明专利]一种基于共面微带传输线法井下原油含水率检测装置

说明书

技术领域

本发明属于测量技术领域，具体涉及一种基于共面微带传输线法井下原油含水率检测装置。

背景技术

在石油开采的过程中，为了了解注采井网中每个小层的产出情况，就需要将检测仪器放置在井下对应的层位进行含水率测量。井下原油含水率资料可了解注采井网中采油生产井各个产层的产出情况，包含产出流体的种类和产出量信息，了解是否发生注入水突进或气体突进，注入是否起到了驱油效果等等，由此可以调整井下射孔层的封堵，提高油气产量。因此，井下原油含水率在线实时检测能够迅速准确地反应出油井的工作状态，是评价一个油井开采价值及制定合理的开采方案的重要依据。现有测量原油含水率主要是通过电容法、电导法、密度法、射线法、电磁波法等原油在线连续测量仪器。

电容法含水率检测是建立在油水介电常数差异较大的基础上的，当含水原油在电容器极板间流过，原油作为电容器的介质，其介电常数随含水率的不同而发生变化，电极间介质的介电常数变化，导致电容值发生改变。但是电容法的量程范围小，可调性差，容易受周围环境影响，设计时需要考虑寄生电容的干扰，同时要进行温度补偿，矿化度影响修正。因此，电容探头一般适用于恒温、不含气原油、含水率<30％的情况。

电导法是一种根据油、水两相电导率的差异测量含水率的方法，又称阻抗法。电导法适合于水为连续相情况下工作，当被测流体中的水为非连续相时，仪器无法正常工作。因此，一般认为含水率的测量范围为50％～100％，精度在±3％左右。

密度法的原理是利用油与水密度不同，将油与水看作不相容的两种液体，当油与水按不同比例混合时，得到的混合物密度也不同。根据油和水的混合密度进而推算出原油含水率。目前常用的密度计主要有差压式密度计和Coriolis流量计。差压法受两相的流型及混合黏度的影响，使得该方法的测量效果并不理想。由于Coriolis流量计中振动管结构复杂，导致其中流动特性复杂，很小的气体也可能使得振动信号异常，因此受含气的影响较大。

射线法含水率计主要应用于油田计量站间的计量，但是由于射线法含有辐射源，且存在生物防护和放射源管理问题，使用和维护费用昂贵等缺点。从现场应用情况来看，前期精确度较高，但后期缺乏专业维护，应用情况不是很理想。另外，由于温度对射线法测量精度影响较大，大多数射线法均用于地面原油管道中含水率的在线测量，受到井下高温和空间的限制，未见将该方法应用于生产测井的报道。

电磁波的方法可用来来检测原油含水率，根据电磁波频率的高低，可分为：短波法、传输线法和微波法。短波是指频率为3～30MHz的无线电波，短波法含水率测量范围0～100％。由于短波天线探头制作复杂，成本高，使用和维护困难，在现场调试工序也比较繁琐，鉴于上述原因，短波法在近几年内实际使用较少。微波是指频率在300MHz～3000GHz的无线电波，微波最大的优点就是穿透能力强，可以通过空间辐射的方式穿过介质的内部，具有作用速度快、时间短、效率高等显著优点，非常适合在线检测，但是由于微波法比较复杂，成本和维修费用高，对使用和维护造成了困难，实际使用较少。由于传输线内的电磁场是规则的，因此适合于接触式含水率测量。传输线的形式很多，常用的传输线传感器分为波导式、同轴式、带状线式和微带式等。对于传输线法而言，提高电磁波的频率可以减小甚至消除矿化度对测量误差的影响，然而将电磁波的频率提高到微波段(≥300MHz)，将带来仪器结构复杂，成本高等一系列问题。折中考虑仪器工程化实际需求以及减小矿化度误差的影响，通常采用的电磁波激发频率介于短波与微波之间，即30～300MHz之间。

综上所述，通过上述方法在油田的开采到了中后期，原油的含水率普遍偏高的条件下，检测原油的含水率并不是特别有效。就电容法和电导法来说，含水率测量范围分别为<30％和50％～100％，不满足全范围检测的要求，而密度法虽然能够在全范围内进行检测，但是原油中少量的气和砂对测量结果影响较大，因此也不适合用于井下测量；射线法存在射线辐射安全问题，短波法结构复杂，设备昂贵，二者共同的问题是造价较高，使用和维修困难，因此已经逐渐被市场淘汰；对于微波法而言，探测器尺寸较大，不满足生产测井中过环空测井的尺寸的要求；传输线法尺寸较小，结构简单，在高含水率条件下具有良好的分辨率。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术的缺陷，提供一种结构简捷、能够在全范围内正常工作、且在高含水率条件下具有良好的分辨率的基于共面微带传输线法井下原油含水率检测装置。