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井温测井仪与电磁流量计挂接降低测井成本

发布时间:2017-11-01
 

摘要:在分析、研究电磁流量计的基础上,将井温测井仪与较先进的电磁流量计结合起来。经过对井温测井仪电路的改进,得到与原来性能不一样的新井温测井仪器,节约了成本,补充完善了吸水剖面测试技术,具有较好的应用前景。
在油田开发中后期,加强和控制注水是油田稳产和高产的基础。百色油田从1992年底引进同位素示踪加井温的测井方法,对油田的增储上产发挥了较大的作用,但由于近几年随着注水量的增加,许多注水井都出现了大孔道,并且大部分井同位素沾污严重,加上井口密封装置和施工原因,用同位素示踪法测量吸水剖面得到的测井资料,有时会得出与实际情况相差很大的结论。鉴于以上原因,广西测录井分公司在充分论证的基础上,于1999年12月底引进凯铭仪表生产的井下电磁流量计。到目前为止已测井20余井次,创产值30多万元(仪器价值10万元),经济效益可观。不足之处是该套仪器一次下井只能测磁定位和流量两个参数。由于受地层条件、套管技术状况、井眼状况及井下管柱结构等因素的影响,有时不能客观地反映注水井各层的相对注水量。为真正搞清注水部位和注水量,笔者将原西安
雷德公司生产的井温测井仪(以下简称井温仪)电路进行改进,并与流量计挂接进行多参数测量,在百色油田取得较好的应用效果。
主要技术指标
1、电磁流量计
测量范围:0~1000m3/d
灵敏度精度:2%
零点温度漂移:≤0.1%/10℃
显示分辨度:0.1m3/d
工作温度:90℃
最大耐压:50MPa
尺寸:38×750mm
重量:3.7kg
工作电压:Φ35~75mm
工作电流:65mA±10%
2、井温测井仪
2.1外形尺寸
外径:38mm;最大长度:455mm;工作长度:387mm;工作点:360mm。            
2.2工作环境要求
最大工作温度:150℃;最大工作压力:60MPa;工作电压:50~60V;工作电流:30mA±10%。
2.3技术指标    
分辨率:0.02℃;动态范围:0~150℃;精度:±1℃(150℃条件下);响应时间:1s。
井温测井仪工作原理
井温测井仪由探头、精密运算放大器、压频转换器、整形电路、驱动输出电路和电源电路组成,其原理如图1所示。    

1、探头
探头采用高精度铂金丝热敏电阻,其阻值随温度的变化而线性变化。当温度0℃时,探头的阻值为500Ω。当温度为100℃时,探头的阻值为692.5Ω,当温度为150℃,探头的阻值786.55Ω。
温度与频率关系为:f=γ×10+250(Hz)
2、精密运算放大器
该电路由四运放IC3LM124J和外围电路所组成。放大器的基准电平为1V,由AD537SH第4脚给出。探头电阻Rx作为IC3-A的反馈电阻,当温度变化时,Rx变化,则IC3-A的输出电压亦随之变化,则IC3-8的输出也相应变化。整个运算放大器的输出电压V和电阻RX有如下关系:
V=(Rx-Rf)/100    
其中:Rf=R11+W2    
显见,V的变化和温度探头Rx成正比,而调整W2能调整井温0℃值。
3、V/F压频转换电路
IC2AD537SH是专用压频转换器件,通过调节W1,可以得到每摄氏度10Hz的响应信号。转换关系如下:
f=V/10^6C(R6+W1)
IC2第9脚为频率输出端。
4、整形电路
整形电路由IC1MC14528BCL单稳态触发器和相应的阻容元件构成。其作用是为了改变输出信号的占空比,减低整个电路的耗电,其输出信号脉冲宽度由下式决定:
T=0.7×R4×C7
5、驱动输出电路
驱动输出电路由三极管V7、V8及相应的电阻构成,用于提高整个电路的带负载能力。
6、电源电路
为了保证井温测井仪在50~60V范围内可靠工作,必须使电路在外加电压大于50V小于60V可靠工作,在大于60V时不能工作,即在外加电压为50V时,三极管V6导通,在60V时三极管V6截止。
V6导通时,输出电压为V5的稳压值减去0.7V,而V6的导通与截止,由IC4LM111的第7脚决定。当外加电压大于50V时,由于稳压三极管V3和电阻R18、R19以及稳压二极管V2及R15、R17的作用,使IC4第二脚电压低于第三脚电压IC4第7脚为高电平,V6导通,整个电路处于工作状态。当外加电压高于60V时,第7脚为低电平,V6截止,整个电路不工作。
井温测井仪电路改进
电磁流量计挂接井温仪进行多参数测井,必须将井温仪工作电压控制在35V以下,才能保证流量计不受井温干扰正常工作。为此,在分析井温仪工作原理的基础上,首先对井温仪电源部分作了改进,即降低井温仪的工作电压。具体方法是用电位器分别代替分压电阻R15、R18、用专用面板通电监测井温仪外加电压低于35V是否产生井温信号,同时理论计算外加电压假如为25V时分压电阻R15、R17、R18、R19的分压值,并且更换稳压管V2、V3,降低其稳压值,使比较器LM111的第二脚电压低于第三脚电压而使其翻转,在其7脚输出高电平,从而使开关三极管V6导通,使井温仪整个电路处于工作状态。通过以上理论计算和反复调试,井温仪外加电压在20~25V范围内能工作,但输出不稳定,估计是信号幅度变小的原因。为此将电缆驱动输出电路中的三极管V7、V8更换,增大其放大倍数,用于提高整个电路的带负载和抗干扰能力。
经以上电路改进后井温仪工作电压为20~25V,工作电流为20mA±10%。将改进后的井温仪与磁定位、电磁流量计3种仪器用通线连接室内通电检查,3种仪器工作均正常。配单芯电缆(Φ8.2长度2500m),用专用面板通电检查磁定位、流量、井温均正常。配单芯电缆(Φ5.6长度约5000m),用SL201数控地面仪通电检查磁定位、流量、井温也均正常。证明井温仪电源电路和电缆驱动电路改进是合理的,节约了宝贵的成本,补充完善了吸水剖面测试技术。
应用实例
将改进后的井温仪与磁定位,电磁流量计3种仪器按电缆头→上扶正器→磁定位→流量计→井温仪→下扶正器→加重杆方法连接,配单芯电缆(Φ5.6),用SL201数控地面仪作为记录系统,对百色油田仑16-23、雷2-9、仑16-21、雷4-11、雷5-11、雷4-8等井做了实际测井,井温曲线在吸水层幅度变化明显,与流量曲线变化吻合。图2是雷2-9井吸水剖面解释成果图。

表1是雷2-9井吸水剖面测井成果表。从表1可以看出,3号层的相对吸水量占60.6%,是主力吸水层。

结论
通过现场实际测井,证明井温测井仪电源电路和驱动电路改进是合理且可行的,节约了大量的成本,井温仪与电磁流量计挂接成功,达到预期目的,获得可观的经济效益,具有较好的应有前景和推广价值。