测井仪器基础知识.

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1、测井井下仪器基础知识研讨测试分公司第二大队仪修队廉建冬前 言生产测井是指在套管井中完成的各类测井，包括注采井动态监测、工程测井及储层评价测井。目的是监测注采动态、井眼的几何特性及储层的剩余油饱和度等，为油田科学开发提供动态的理论依据。目 录第二大队仪器基本情况井下参数测量原理产出剖面仪器介绍注入剖面仪器介绍工程测井仪器介绍第二大队仪器基本情况注入剖面注入剖面 同位素五参数组合测井仪；连续示踪相关流量测井仪；同位素五参数组合测井仪；连续示踪相关流量测井仪；脉冲中子氧活化测井仪；双示踪测井仪；电磁流量计（集脉冲中子氧活化测井仪；双示踪测井仪；电磁流量计（集流、外流）流、外流）产出剖面产出剖面 阻抗

2、式环空找水仪；同轴线相位找水仪；阵列探针产出阻抗式环空找水仪；同轴线相位找水仪；阵列探针产出剖面找水仪；温度压力测井仪剖面找水仪；温度压力测井仪工程测井工程测井 多臂井径测井仪；射孔质量检测仪；井温噪声测井仪多臂井径测井仪；射孔质量检测仪；井温噪声测井仪；SBTSBT八扇区水泥胶结测井仪；电磁探伤测井仪八扇区水泥胶结测井仪；电磁探伤测井仪井下仪器测量的参数产出剖面：流量、含水率（持水率）、温度、压产出剖面：流量、含水率（持水率）、温度、压力力注入剖面：流量、温度、压力注入剖面：流量、温度、压力深度系统：磁性定位深度系统：磁性定位主要测量方法流量：涡轮流量计、电磁流量计、超声流量计、流量：涡轮流

3、量计、电磁流量计、超声流量计、同位素标记法同位素标记法温度：铂电阻传感器温度：铂电阻传感器压力：膜式传感器压力：膜式传感器含水率：阻抗式、电容式、同轴线、阵列探针含水率：阻抗式、电容式、同轴线、阵列探针磁定位：磁性定位器磁定位：磁性定位器井温测井是一种辅助测井方法,与其它测井方法综合应用可以判断井筒中温度变化的位置和原因，并能对井筒中流体的各种参数进行物性分析。井温测井仪多采用电阻、热电偶、PN结或石英晶体传感器，它们的精度、灵敏度和时间常数等特性有所不同。注入剖面测井仪的温度传感器一般用温度系数较大的铂电阻，多采用桥式电路。电阻温度计多采用铂电阻R1作灵敏臂，采用康铜电阻R2、R3、R4作固

4、定臂（这是因为铂的温度系数大，对温度变化敏感，而康铜温度系数小，对温度不敏感），构成图所示的测温电桥。当温度恒定时，R1=R2=R3=R4，当温度变化时，固定臂电阻基本不变，而灵敏臂电阻R1将由于其铂金属材料电阻率的变化而变化，结果电桥的平衡条件被破坏。电阻温度计的线路图井温测井原理温度测井仪的结构温度测井的理论方程为：式中)：K仪器常数； T0平衡点温度。保持电流I 恒定，测出M、N 间的电位差，就可得到变化后的温度。井温测井结果常以梯度井温和梯度微差井温的方式显示。普通井温仪测量井下各深度点流体的温度值，测量曲线反映了井内温度的变化情况。微差井温曲线反应井轴上一定距离之间的两点的温度差别情

5、况，并以较大的比例进行记录，测量结果更能体现井内局部温度梯度变化情况。实际影响井温的因素很多，仅用井温资料解释注入剖面不十分可靠。井温测井原理通常，注入液的温度低于通常，注入液的温度低于原始地层温度。在注入井原始地层温度。在注入井中，井筒温度与注入液大中，井筒温度与注入液大致相等，而在所有吸液层致相等，而在所有吸液层的下部，存在静水柱，温的下部，存在静水柱，温度与原始地层温度相同。度与原始地层温度相同。关井后，对应未吸液层位关井后，对应未吸液层位的井段迅速升温，而吸液的井段迅速升温，而吸液层处由于大量低温液体进层处由于大量低温液体进入地层，井筒温度上升较入地层，井筒温度上升较慢。关井井温曲线在

6、吸液慢。关井井温曲线在吸液层位显示负异常。层位显示负异常。用流动井温曲线和关井井温曲线估计注入剖面用流动井温曲线和关井井温曲线估计注入剖面井温测井原理l压力测井是用电缆将压力计下入井内测取井眼内流体的流动压力、静止压力以及地层内流体压力及其变化的测井方法。l生产测井常用压力计有应变压力计和石英晶体压力计l应变压力计利用应变电阻片的应变效应测量井下压力及其变化。应变电阻片受到外力作用，产生机械变形时，其电阻将发生变化，且电阻变化的大小取决于所受作用力的大小。l石英晶体压力计是目前精度和分辨率最高的井下压力计，它利用石英晶体的压电效应来检测井下压力及其变化。石英是一种压电晶体，在外力作用下，其内部

7、正负电荷中心将发生相对位移，产生极化现象，晶体表面将呈现出与被测压力成正比的束缚电荷，且晶体表面产生的电荷密度与作用在晶体上的压力成正比，而与晶体的尺寸（厚度、面积）无关；压力卸出，晶体表面的电荷将自然消失。压力测量原理压力测量的影响因素压力测量的影响因素应变压力计的读数主要受温度影响和滞后影响。应变压力计的读数主要受温度影响和滞后影响。温度影响温度影响主要是由于作为应变电阻片的镍铬合金丝的电阻率随温度主要是由于作为应变电阻片的镍铬合金丝的电阻率随温度变化而变化。尽管压力计同一骨架绕有相同的参考线圈和应变线圈变化而变化。尽管压力计同一骨架绕有相同的参考线圈和应变线圈进行温度补偿，但由于温度突然

8、改变后需要一定时间才能达到热平进行温度补偿，但由于温度突然改变后需要一定时间才能达到热平衡，两个线圈之间会存在温差而导致压力读数的偏差。因为线圈升衡，两个线圈之间会存在温差而导致压力读数的偏差。因为线圈升温比降温过程容易得多，故应变压力计下放测量比上提测量稳定得温比降温过程容易得多，故应变压力计下放测量比上提测量稳定得更快。更快。 滞后影响滞后影响取决于施压方式。压力增加过程中，应变压力计的读数取决于施压方式。压力增加过程中，应变压力计的读数将有过低的趋势；反之，压力降低过程中，读数有过高的趋势。对将有过低的趋势；反之，压力降低过程中，读数有过高的趋势。对绝大多数应变压力计，滞后影响的最大误差

9、在（绝大多数应变压力计，滞后影响的最大误差在（0.069MPa0.069MPa）范围）范围内。如果压力测井过程中下放测量，滞后影响比上提测量要小。内。如果压力测井过程中下放测量，滞后影响比上提测量要小。在注入剖面中压力测井还可以进行测井质量控制。压力测量原理由两个永久磁钢和一个线圈构成仪器的主体及仪器外壳组成。两个磁钢以同极性相对地方式排列在线圈的两端，并因是在非导磁的（铜或其他金属）的外壳中，两块磁钢产生一个恒定磁场。 当仪器沿井身移动时，由于仪器周围介质的磁阻（套管或油管配产、配注管柱壁厚改变）发生变化，使通过线圈的磁力线重新分布，磁通密度发生变化，于是使线圈中产生感应电动势。感应电动势等

10、于磁通量的时间变化率的负值，它的大小与介质磁阻的变化、测速、磁场的磁感应强度及线圈尺寸有关。磁性定位测量原理磁性定位测量原理仪器静止时，磁力线分布稳定，当仪器沿管柱从(a)到(b)时，如遇接箍、封隔器等金属变径物体处，磁力线的分布将发生变化，通过线圈的磁通量也随之发生变化，并在线圈中产生变化的感生电势，成为仪器的测量信号。 检查套管、油管各种管柱接箍、工具配件的位置。 磁性定位应用: 测量时用扶正器使仪器位于井轴中央，当流体流过涡轮叶片时，流体流量作用在涡轮的叶片上，驱使涡轮转动。在井眼内径、测速和流体粘度一定的条件下，在单相流体中，涡轮的转数与流体的流速呈线性关系。流量与管截面积、流速的关系

11、为Q=SV ，其中Q为流量，S为管截面积，V为流体流速。涡轮产量计由一个涡轮、随涡轮转动的永久磁钢和感应线圈组成。当液体流过涡轮时，涡轮转动，磁钢也随着转动，磁钢每转一周，感应线圈就输出一个电讯号，经过电缆传输，在地面通过放大、整形、放大，送入频率计记录。涡轮流量计同时受到动力矩（流体对叶片的推动力矩）和阻力矩（涡轮和轴承之间、流体和叶片之间摩擦力矩和磁电转换器的电磁阻力矩）的作用，导致涡轮流量计存在流量测量下限。流量测量涡轮流量计以霍尔元器件作为传感器的涡轮流量计霍尔效应在1879年被物理学家霍尔发现，它定义了磁场和感应电压之间的关系，这种效应和传统的电磁感应完全不同。当电流通过一个位于磁场

12、中的导体的时候，磁场会对导体中的电子产生一个垂直于电子运动方向上的的作用力（洛伦兹力），从而在垂直于导体与磁感线的两个方向上产生电势差。 虽然这个效应多年前就已经被人们知道并理解，但基于霍尔效应的传感器在材料工艺获得重大进展前并不实用，直到出现了高强度的恒定磁体和工作于小电压输出的信号调节电路。流量测量涡轮流量计涡轮流量计的特点：l测量精度高，测量范围宽，线性好，灵敏度高。l涡轮的转动受流速、流体粘度和流体密度的影响大。当流速一定，流体粘度增大，涡轮转速减小；流速一 定，流体密度增大，涡轮转速增大。l井内异物及注入或产出的砂粒可能卡死涡轮。l由于腐蚀导致井壁不光滑以及井下工具位置等因素导致管内

13、流动截面积的变化，将影响流量测量的精度。l轴承的磨损及每次测井后的维修可能会较大程度地改变流量计的仪器常数，要定期进行标定。流量测量涡轮流量计SSNNbbaaa-a b-b 接收电极接收电极N-N s-s 发射电极发射电极探头的结构：采用安装在绝缘管道的点状的四发射磁极和四接收电极，均匀的分布于仪器的外侧，在内部安置了一组线圈，线圈产生的磁场与井轴垂直。在流动实验装置上，配制不同浓度的聚合物溶液对电磁流量测井仪进行了标定的结果上看：仪器的线性很好。流量测量电磁流量计根据电磁感应原理，导体切割磁力线时在导体中产生感生电动势。电磁流量利用这一原理实现对水和聚合物水溶液等导电流体流量的测量。根据电磁

14、感应原理，当导电流体在磁场强度为B的磁场中以速度v运动时，切割磁力线而产生电场E,关系为:则在线性长度为L的a和b两点之间产生感应电动势 两接收电极之间的距离L为已知常数,B为已知的磁场强度。故感应电动势是的函数, 随的变化而变化。而瞬间流量Q等于流速与导管截面积S(常数)的乘积,因此有:式中,K为仪器常数。因此,只要通过电路测得 ,即可得到相应的流量。 流量测量电磁流量计电磁流量计测量原理图电磁流量计测量原理图测测量量探探头头电缆电缆电源电路电源电路励磁电路励磁电路感感应应电电动动势势测量电路测量电路压频转换压频转换电缆驱动电缆驱动=BVL感生电动势=磁场强度导体的速度长度电磁流量计测量原理

15、电磁流量计测量原理流量测量电磁流量计 直流励磁直流励磁 直流励磁使用永磁体或给励磁线圈施加直流电来产生固定的磁场。因为它直流励磁使用永磁体或给励磁线圈施加直流电来产生固定的磁场。因为它的这些特性，产生了以下问题：感应电动势在两电极表面形成固定正负极，持续作用的这些特性，产生了以下问题：感应电动势在两电极表面形成固定正负极，持续作用与被测液体，使其电解，在电极表面产生极化现象，这样会使流量信号的感应电动势与被测液体，使其电解，在电极表面产生极化现象，这样会使流量信号的感应电动势变小，信号源内阻变大；同时，直流励磁在电极间所产生的不均衡的电化学干扰电势变小，信号源内阻变大；同时，直流励磁在电极间所

16、产生的不均衡的电化学干扰电势叠加在流量信号中，影响测量精度，而且随着时间、被测液体特性以及流体流动状态叠加在流量信号中，影响测量精度，而且随着时间、被测液体特性以及流体流动状态等变化而变化；再次，直流励磁存在着零点漂移等问题很难解决。它的上述这些问题等变化而变化；再次，直流励磁存在着零点漂移等问题很难解决。它的上述这些问题决定了直流励磁目前主要应用在液态金属测量。决定了直流励磁目前主要应用在液态金属测量。 工频正弦波励磁工频正弦波励磁 利用工频利用工频50Hz50Hz正弦波电源给励磁线圈供电。工频正弦波基本可以消正弦波电源给励磁线圈供电。工频正弦波基本可以消除电极的极化现象，降低电极电化学现象

17、和传感器内阻；除电极的极化现象，降低电极电化学现象和传感器内阻； 另外，得到的流量信号也是另外，得到的流量信号也是工频正弦波信号，便于信号处理。然而，它也存在很多缺点：首先是工频干扰问题，工频正弦波信号，便于信号处理。然而，它也存在很多缺点：首先是工频干扰问题，同时存在电源电压幅值和频率波动干扰。同时存在电源电压幅值和频率波动干扰。 低频矩形波励磁低频矩形波励磁 低频矩形波同时具有直流励磁和工频正弦波励磁的特点，该技术不低频矩形波同时具有直流励磁和工频正弦波励磁的特点，该技术不但继承了直流励磁不产生涡流效应、正交干扰和同相干扰的优点，而且具有工频正弦但继承了直流励磁不产生涡流效应、正交干扰和同

18、相干扰的优点，而且具有工频正弦波励磁基本不产生极化效应，便于放大信号处理的优点，同时避免了直流放大器零点波励磁基本不产生极化效应，便于放大信号处理的优点，同时避免了直流放大器零点漂移、噪声、稳定性等问题，得到了广泛的应用。漂移、噪声、稳定性等问题，得到了广泛的应用。 三值低频矩形波励磁三值低频矩形波励磁 它采用工频频率的八分之一为周期，励磁电流按正一零一负一它采用工频频率的八分之一为周期，励磁电流按正一零一负一零一正变化，波形如图。它的最大特点是零点自校准，具有更好的零点稳定性。不过零一正变化，波形如图。它的最大特点是零点自校准，具有更好的零点稳定性。不过由于励磁电流积分干扰的影响，该技术在测

19、量含有颗粒的液体由于励磁电流积分干扰的影响，该技术在测量含有颗粒的液体( (比如泥浆、纸浆、矿浆比如泥浆、纸浆、矿浆等等) )时表现不足。时表现不足。 双频矩形波励磁技术双频矩形波励磁技术 为了解决智能电磁流量计三值低频矩形波励磁不能同时消除低为了解决智能电磁流量计三值低频矩形波励磁不能同时消除低频尖峰噪声、液体流动噪声和零点稳定的矛盾，频尖峰噪声、液体流动噪声和零点稳定的矛盾，19881988年日本横河电机株式会社提出双年日本横河电机株式会社提出双频励磁技术来解决含有颗粒的液体频励磁技术来解决含有颗粒的液体( (泥浆、纸浆、矿浆等泥浆、纸浆、矿浆等) )的测量。不过由于其转换器的测量。不过由

20、于其转换器复杂、成本增加、功耗大，所以并没有得到广泛应用。复杂、成本增加、功耗大，所以并没有得到广泛应用。流量测量电磁流量计l适用于在注清水、聚合物溶液、三元（碱-表面活性剂-聚合物）复合溶液的条件下的条件下注入介质为单相导电流体的笼统注入井的注入剖面测量，均能获得准确的注入剖面测井结果。对笼统注入的上返井不适用。l可以定点测量也可以连续测量，结果给出各注入层段的绝对注入量和相对注入量。点测流量精度较高，连续测量曲线可辅助参考。l无可动部件，它不受注入液粘度和密度的影响，不影响注入状态和注入方式，并且可靠耐用、准确性好，对测试环境无放射性污染，测井实效高，测井成功率大于90%。l不管流体的性质

21、如何，只要其具有微弱的导电性（电导率大于810-5s/m）即可进行测量。l测井时，仪器在井内必须使用扶正器居中。流量测量电磁流量计l超声波在流体中传播时，会受流体特性和流速的影响，特别是流体流动时的速度，会使超声波的波至即到时发生改变，从而使波列的相位产生变化，利用这样原理就可检测流体的流速 。l两个超声波换能器相对而放，每个换能器既做发射探头，又作接收探头，通过电子线路控制，两个换能器同时发射声波脉冲，并且在发射停歇期接受经过流体传播后的声波脉冲，2束声波脉冲在流体中传播的距离相等，但是由于1束声波脉冲顺流，1束声波脉冲逆流传播，受流体流动的影响，到达接收探头时，两束声波在相位上存在差异。l

22、设两个探头之间距离为L，流体速度为v，顺流和逆流声波的传播时间分别为t1和t2，收到两列声波的时间差为t，可以推导出：l l由于由于由于由于 t t t t远小于远小于远小于远小于t t t t1 1 1 1和和和和t t t t2 2 2 2，可令，可令，可令，可令t t t t为平均到时，为平均到时，为平均到时，为平均到时，t t t t2 2 2 2 t t t t1 1 1 1t t t t2 2 2 2。l l这种情况下，若两束声波发射频率为这种情况下，若两束声波发射频率为这种情况下，若两束声波发射频率为这种情况下，若两束声波发射频率为f f f f，到达时，到达时，到达时，到达时l

23、 l相位差为相位差为相位差为相位差为，显然，两束超声波的相位差与流体流速成线性关系。流量测量超声流量计特点：l超声流量计能够在笼统和分层注水和注聚井中的点测和连续测量两种方式,但只能给出配注层段的流量,不能直接给出各小层的吸水量。l超声流量计测量值误差小。不但能定性解释，还可以定量解释。可了解全井的注入趋势。l超声流量计不易受绞车提速不均匀、井内介质、套管损坏等因素的影响，因而连续流量测井曲线波动不大。l超声流量计不受聚合物粘度、温度和密度对测量结果的影响。l超声流量计在结构上无任何活动构件，不会对聚合物产生机械降解。l超声流量计不受流量流向的影响，测量的流量范围在0-600 m3/d。l超声

24、流量计测速在600-800m/h之间，利于长井段测量。流量测量超声流量计放射性同位素载体示踪法测井(俗称同位素测井)是一种利用放射性物质人为提高地层伽马射线强度，用来研究井的注入剖面和井身技术状况的方法。使用一次下井同位素释放器携带固相载体的放射性同位素离子,在规定深度上释放,用井内注水形成活化悬浮液,吸水层同时也吸收活化悬浮液,当载体颗粒直径大于地层孔隙直径时,悬浮液中的注入水进入地层,微球载体滤积在井壁上。地层的吸水量与滤积在该段地层对应井壁上的同位素载体量以及载体的放射性强度三者之间成正比。通过对比同位素载体在地层滤积前、后所测的伽马测井曲线，计算对应射孔层位上曲线叠合异常面积的大小，反

25、映了该层的吸水能力，采用面积法解释各层的相对吸水量，从而确定注入水的分层吸水剖面。流量测量同位素载体示踪伽马射线探测器测量原理：包括碘化钠晶体，光电倍增管和处理电路三个部分。l 碘化钠晶体仪器使用的晶体为NaI闪烁晶体，当伽玛射线射到晶体上时，晶体便放出光子，这些光子打在光电倍增管的光阴极上。l 光导片为了减少光子在闪烁体射出面上的反射，使晶体和光电倍增管之间耦合良好，提高计数率，在闪烁体与光电倍增管之间加一层光物质硅油，作为光导。l 光电倍增管光电倍增管的光阴极就会发出光电子，光电子在倍增电极间得到不断加速和倍增，在光电倍增管阳极形成幅度足够大的脉冲电流输出，进入电路处理部分。l 电路电路部

26、分对光电倍增管输出的伽马脉冲信号放大，整形及电缆驱动。流量测量同位素载体示踪1.1.光电倍增管（光电倍增管（PMTPMT）基本原理）基本原理光电倍增管是一种真空管，由光入射窗、光电发射表面（光阴极）、电子倍增器和阳极组成，它们组合成如图1（a）所示的密封的容器。当光射入窗口，光电子从光阴极发射，然后被加速和聚集，击打到第一电极上（倍增极），在倍增极电子通过二次发射发生倍增。二次发射在每个后续的倍增极上重复，导致阳极接收到的电子团倍增106到 107倍，甚至更多。图图1 1（b b）: :侧窗型侧窗型PMTPMT侧窗型光电倍增管通常相对有较高增益，广泛应用于分光光度计和一般光度计量系统。图图1

27、1（c c）: :端窗型端窗型PMTPMT 端窗型光电倍增管在光入射窗内表面直接形成光阴极，由于闪烁体可以方便地耦合到光入射窗上，因此经常用于辐射测量。测量特点：l这种测井方法可适用在笼统、分层注水、注聚井中测量。对小层有分辨能力。l载体密度和粒径均匀性影响测井质量。l在深穿透射孔、压裂和大孔道层段施工时要相应的采取大颗粒的同位素测井，在施工上带来不便。否则会给出完全错误的结果。l管壁不光滑、腐蚀因素在油管接箍、配水器、封隔器等工具位置存在同位素沾污的现象，给解释带来一些困难。l对于注入粘度较大的井，同位素容易抱团，不利于资料的解释。l受窜槽、漏失的影响，影响测井结果的准确性。放射性同位素是1

28、31Ba-GTP微球，射线能量0.124-0.498MeV，密度在1.03-1.08 g/cm3,直径分为100-300 m，300-600 m ，600-900 m ，900-1200 m三种,半衰期为11.7天。流量测量同位素载体示踪示踪流量计采用放射性示踪剂位移原理，依据示踪剂通过两个探测器的时间计算流速。仪器由喷射器和位于下部相隔一定距离的两个伽马探测器构成。测井时仪器定位在某一个深度上并保持在井内居中，地面控制喷射器马达工作，将存储在仪器内部的示踪剂喷射到井中，释放出的放射性示踪剂同流体一起移动，示踪剂在通过两个探测器时所发射的伽马射线被探测到，两条曲线的时间差即为示踪剂通过两个探测

29、器之间距离所用的时间，即可算出流体的流速。当井筒中的截面积已知就可以算出流体的流量： Q=V（S1-S2），其中Q为流量，V为流体流速，S1为井筒截面积，S2为仪器截面积。流量测量示踪流量计示踪流量计释放的同位素示踪剂是液态的，而且可以连续喷射，垂直于流体流动方向喷射。特点：该方法适用于配注井、笼统注入井、笼统注入条件下的上返井中注水及注聚的测量，对油管内、套管内、油套空间的水流均可以进行测量；但对于注聚井粘度不能太大，一般小于2000PPM。具有较宽的测量范围，测量下限为3m3/d，对于低注入量的井更具优势；可以用于找串、找漏；可以直观检测封隔器是否密封、油管是否有漏点等工程问题。克服了同位

30、素测井的大孔道、深穿透射孔、沾污和流体物性的影响。对于单井（层）注水量较小，在井下工具附近极易造成粘污，该方法在吸水层段吸水情况，具有明显优势；对于既无井下工具，又不在射孔井段的同位素幅值异常井段的资料，可以利用该资料进行分析。流量测量示踪流量计氧活化流量计也属于示踪流量计的一种,示踪剂是由仪器内部的中子管产生的热中子将井筒内的水(或井筒外的水)中的氧活化而产生的.用来探测井筒内外的水的流动。仪器一般由一个中子发生器和两个伽马探测器构成。中子发生器发射能量为14MeV的热中子，将水中的氧活化为半衰期7.13s的同位素氮，氮在衰变时除发射粒子外还发射6.13MeV的伽马射线,作为示踪剂活化水在流

31、过下部探测器时被探测到。通过测量活化水通过探测器的时间，流动速度可由V=L/t决定，这里，L是源距（发射器与探测器之间的距离），t是活化和探测之间的平均时间。再根据水流动空间的截面积即可算出流量。流量测量氧活化流量计流量测量氧活化流量计l从右图可以看到仪器设计电路应该有：阳极电路Va、热丝电路If、靶压电路VT。每一部分都由相应的基础信号产生电路和采样电路构成。l产生中子条件：lIf热丝（0.27A，吸附在钛丝上的氘离子释放出来，充满在密闭管子里。）l阳极Va(2000v的阳极高压加在两个极板之间，产生一定的电场，使离子运动。lVT靶压（100KV的负高压在靶极上产生，使得水平运动的氘离子打向

32、靶极产生核反应。特点：l该方法适用于配注井、笼统注入井、笼统注入条件下的上返井以及注聚井的测量，对油管内、套管内、油套空间的水流均可以进行测量；l该测井方法不使用放射性物质。不给井下造成放射性污染。l脉冲氧活化测井技术与地层吸液孔隙大小无关,没有同位素沾污和下沉问题,可以测量油管内和油套空间中不同方向水流速度,受流体粘度影响小。可用于同位素沾污严重的注入井的注入剖面问题。l可以用于找串、找漏；可以直观检测封隔器是否密封、油管是否有漏点等工程问题。l不受岩性和孔渗参数以及射孔孔道大、小的影响。l测量的流量范围：62mm油管内1.587m3/d，5.5in套管内14598m3/d，油套环形空间内1

33、0446m3/d。流量测量氧活化流量计通过组合测井综合分析，才能得到较为客观的结论。通过组合测井综合分析，才能得到较为客观的结论。适用条件注入方式注入流体影响因素测量效果配注井中检测测量方式流量计名称笼统井笼统上返井分层注入井注水注聚注三元沾污出砂等异物大孔道管的截面积流体粘度环境污染相对流量绝对流量合层流量分层流量窜槽漏失定点测量连续测量同位素载体示踪流量计 涡轮流量计 放射性示踪 氧活化流量计 电磁流量计 超声流量计 流量测量原理总结注入剖面测井仪1.注入剖面五参数组合测井仪2.电磁流量计组合测井仪（集流、高精）3.放射性示踪相关测井仪4.脉冲中子氧活化测井仪注入剖面五参数组合测井仪仪器指

34、标仪器指标: : u外径：38mmu 耐压80MPau 耐温：125 （150）u 流量测量范围： 0500m3/d 精度5%F.Su 井温测量范围：0125 精度：1； 分辨率：0.05u 压力测量范围：0.180MPa精度：0.5%测量参数：测量参数：接接箍箍、温温度度、压压力力、涡涡轮轮流流量量、和和同同位位素素载载体体示示踪踪流量（伽马）流量（伽马）l 流量：测量流体速度（水嘴）流量：测量流体速度（水嘴）l 伽马：测量吸水层滤积量伽马：测量吸水层滤积量l 井温：定性区分主要吸水部井温：定性区分主要吸水部 位。位。l 压力：测井过程质量控制压力：测井过程质量控制适适合合于于笼笼统统、分分

35、层层注注水水、注聚井注聚井资资料料优优势势互互补补，克克服服单单一一方方法法的的局局限限性性，通通过过综综合合解释，提高测试准确性解释，提高测试准确性集流式电磁流量计内内流流式式电电磁流量计磁流量计伞式伞式集流器集流器过线过线连接短节连接短节集流式电磁流量计仪器结构图集流式电磁流量计仪器结构图集流式电磁流量计照片集流式电磁流量计照片主要技术指标：主要技术指标：流量测量范围： 0.5m3/d80 m3/d （聚合物溶液）流量测量精度：1%流量测量灵敏度：10Hz/( m3/d)零流量测量误差：0.1 m3/d温度测量范围：0100温度测量精度：0.5%压力测量范围：0 MPa35MPa压力测量精

36、度：0.5%耐 温: 125耐 压：60 MPa集流式电磁流量计 外流式电磁流量计井温压力仪：一芯供井温压力仪：一芯供 60mA60mA，正脉冲为压力信号、负脉，正脉冲为压力信号、负脉冲为温度信号；二、三芯为磁定位。冲为温度信号；二、三芯为磁定位。电磁流量计：一芯供电磁流量计：一芯供 +45 mA +45 mA+50mA+50mA，负脉冲为流量信号。，负脉冲为流量信号。分流式电磁流量计分流比：仪器内壁与分流分流比：仪器内壁与分流管形成的环形空间面积与管形成的环形空间面积与 仪器内部截面积之比仪器内部截面积之比进液口间距：上进液口下进液口间距：上进液口下端与下进液口上端距离端与下进液口上端距离分

37、流管位置：分流管下端分流管位置：分流管下端所在位置所在位置 优化的设计结果：分流比优化的设计结果：分流比设计为设计为10%10%，上下进液口，上下进液口间距为间距为30mm30mm，分流管下端，分流管下端延伸到下进液口下端延伸到下进液口下端20mm20mm。研发中心研发中心- -张玉辉张玉辉- -用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计连续示踪相关测井仪耐温：耐温：125125；耐压：；耐压：60MPa60MPa仪器外径：仪器外径：38mm38mm；仪器长度：；仪器长度：2650mm2650mm温温 度：测量范围：度：测量范围：01250125压压 力：

38、力：0MPa60MPa0MPa60MPa；伽伽 马：马：0cps10000cps0cps10000cps电磁流量：电磁流量：0m0m3 3/d300m/d300m3 3/d/d；磁性定位：频率变化大于磁性定位：频率变化大于2000Hz2000Hz双示踪组合测井仪l双示踪组合测井仪的结构从上到下依次是液体释放器、遥测四参数（CCL、P、T、Gr）、单Gr、上扶正器、超声（电磁）流量计、下扶正器、固体释放器；l该仪器可以一次下井进行连续相关测试、点测相关测试和同位素五参数测试；l仪器的原理和操作方法与连续相关测井基本相同端面 液体释放器CCLTPGr1Gr2F固体释放器0.141.2750.10.

39、050.650.5821.0230.85供电部份供电部份探测器探测器/发生器部份发生器部份探测器探测器/发生器部份发生器部份供电部份供电部份发生器发生器近探测器近探测器远探测器远探测器远探测器远探测器遥测短接部份遥测短接部份 正常模式正常模式正常模式正常模式 倒置模式倒置模式倒置模式倒置模式近探测器近探测器发生器发生器1.2米米0.9米米上上水水流流下下水水流流脉冲中子氧活化测井仪远探测器远探测器近探测器近探测器发生器发生器发生器发生器近探测器近探测器A1：仪器传输及磁定位、井温、压力测量部分；A2：中子发生器；A3：探测部分；A4：中子发生器.D1.D2.D3.D4.A1A2A3A4发生器发

40、生器DSC单芯多功能水流测井仪仪器技术指标仪器最大耐压：80MPa仪器最高耐温：135仪器最大外径：43mm仪器长度：6.84m自然伽马测井仪 测量范围 05000cps；允许测量误差：7%； 压力测量仪 测量范围:080MPa； 测量允许误差：0.5MPa 温度测量仪 测量范围:0135； 测量允许误差：1DSC单芯多功能水流测井仪DSC单芯多功能水流测井仪套管接箍 测量范围：定性显示油/套管接箍。水流测井仪测量范围： 油管：3 m3/d20 m3/d； 允许测量误差： 8% 套管：8 m3/d20 m3/d； 允许测量误差： 8% 20 m3/d400 m3/d； 允许测量误差：5% 40

41、0 m3/d600 m3/d； 允许测量误差：10% 中子寿命测井仪 测量范围：7.691C.U.；允许测量误差：3%SWFL-B中子氧活化水流测井仪 整体技术指标：整体技术指标：1 1、仪器最大耐压：、仪器最大耐压：80MPa80MPa；2 2、仪器最高耐温：、仪器最高耐温：135135；3 3、仪器最大外径：、仪器最大外径：38mm38mm；4 4、仪器长度：、仪器长度：5.789m5.789m。各单支仪器技术指标：各单支仪器技术指标：1 1自然伽马测井仪：测量范围自然伽马测井仪：测量范围 0 05000cps5000cps； 允许测量误差：允许测量误差：7%7%； 2 2压力测量仪：测量

42、范围压力测量仪：测量范围:0:080MPa80MPa； 测量允许误差：测量允许误差：0.1MPa0.1MPa； 3 3温度测量仪：测量范围温度测量仪：测量范围:0:0135135； 测量允许误差：测量允许误差：11；4 4套管接箍：测量范围：定性显示油套管接箍：测量范围：定性显示油/ /套管接箍；套管接箍；5 5水流测井仪：测量范围：水流测井仪：测量范围：5 m3/d5 m3/d20 m3/d20 m3/d，允许测量误差：，允许测量误差： 8%8%； 20 m3/d 20 m3/d400 m3/d400 m3/d，允许测量误差：，允许测量误差：5%5%； 400 m3/d 400 m3/d15

43、00m3/d1500m3/d，允许测量误差：，允许测量误差：10%10%；6 6中子寿命测井仪：测量范围：中子寿命测井仪：测量范围：7.67.691C.U.91C.U.，允许测量误差：，允许测量误差：3%3%。u 持水率:持水率是指某一定长度的管子内水流相的体积和该管段体积的百分比。u 含水率:含水率是单位时间内通过管子某一截面水流相的体积与全部流体体积的百分比。u 滑脱速度:在多相流中，不同的流体具有不同的物理性质（如密度、粘度等），因此轻质相沿着管子向上流动的速度通常比重质相快，轻质相速度与重质相速度的实际速度差称为滑脱速度。u 持水率与含水率的关系：持水率只能大于或等于含水率。当流量足够

44、大、油、水两相的相速度近似相等、滑脱速度等于0时，持水率将接近或等于含水率。当滑脱速度不等于0时，持水率大于含水率。产出剖面测井基本概念u 合层产量:测井仪在井内某个测点测量的产量，它是该测点以下各生产层产量的总和。u 分层产量:指油井各个生产层段的产量，测井仪测出的各测点的合层产量，通过层层递减法方式计算出的分层产量。u 合层含水率:指找水仪在井内某个测点测量的含水率。u 分层含水率:指油井各个生产层段生产的水与该层段产量的百分比。找水仪测出各测点的产量和含水率，通过层层递减计算出各个生产层的分层产液量和分层产水量，两者的百分比就是该层的分层含水率。产出剖面测井基本概念产出剖面测井阻抗式环空

45、（自喷）找水仪 同轴线相位式（溢气型）环空找水皮球式环空找水仪阵列探针式环空找水仪 产出剖面测井定点测量普遍采用涡轮流量计测量产出量。涡轮流量计核心是涡轮变送器，它由涡轮、随涡轮转动的永久磁钢和感应线圈组成，当液体流过涡轮时，涡轮转动，磁钢也随着转动，磁钢每转一周，感应线圈就输出一个电讯号，经过电缆传输到地面通过放大、整形再放大，送入频率计记录，在一定条件下，涡轮转速与通过涡轮流量成线性关系。其关系式为N=K（Q-q）。产出剖面测井流量测量含水率的测量方法含水率的测量方法含水率的测量方法含水率的测量方法 含水率是油田开发和测井中一个重要的参数，在生产测井中含水率和持水率是两个常用的概念。由于油

46、水之间存在密度差，油以高于水的速度向上流动，因此，持水率总是大于含水率。尤其在平均流速较低时，两者之间的差别更大。当流速较大时，油水流速差同平均速度相比可以忽略不计，此时，含水率与持水率接近或相等。实际上，井下的含水率很难直接测量，通常测量的参数为持水率，再利用实验图版或理论模型校正为含水率。因此，通常所说的含水率计为持水率计。目前的持水率测量主要有电容法、压差密度法、放射性低能源法和电导法，下面主要介绍几种常用的含水率测量方法。产出剖面测井基本概念 阻抗式方法含水率的获得是通过测量油水两相流的相对电导率来实现的。含水率的测量是在过流状态下进行的。当混合均匀的油、水混合物流过传感器时，传感器产

47、生电压差，其间的电压幅度与油、水混合物的电导率成反比。 阻抗式阻抗式( (电导电导) )含水率测量方法含水率测量方法 由于油水混相的电导率不但与含水率有关，还取决于水的电导率，必须对电导率进行校正。因此还需要测量全水时的传感器的输出频率值。把测量的平均值及全水值代入公式就可以计算出持水率，最后通过图版校正得到含水率。 该方法测量含水率范围为50100%，精度为3%。因此，根据此原理研制的仪器特别适合于高含水产出剖面的测量。产出剖面测井含水测量产出剖面测井含水测量图1-1同轴线结构示意图2b2a282r实现同轴介电相位含水率计测量原理的电路框图如图1-3所示，它由同轴线传感器1、发射电路2、接收

48、电路3、本机振荡器4、混频器5-6、鉴相器7、积分器8和压频转换器9等9部分组成。发射电路发射75MHz的高频电磁波信号，一路馈至同轴线传感器，油水混合介质在同轴线传感器内流过，电磁波在其内传输后产生相位移和幅度衰减，然后经接收电路接收并放大处理后，送入混频器6，另一路直接送入混频器5。本机振荡器的振荡频率是75.02MHz，分别送至混频器5、6，对75MHz和75.02MHz的高频信号进行混频产生20KHz的两路中频信号，最后把混频器5、6产生的中频信号同时送入鉴相器进行鉴相,得到脉宽与相位移成正比的20KHz的脉冲信号，然后利用积分器把脉宽信号变成直流电压，再经压频转换器转换成反应相位变化

49、的频率信号，最后通过测井电缆与涡轮信号一起送至地面进行处理和解释。 同轴线相位含水率计是通过圆同轴线作为测量装置仪器的外壳作为同轴线的外导体，油水混合介质在同轴线的内导体与外导体之间流过，在油和水的电导率和介电常数确定的情况下，混合介质的相位差主要由油水混合介质的含（持）水率确定，因此，通过测量电磁波在油水混合介质中传播的相位差可测量含水率。含水率测量范围: (0100)%5%同轴线相位式含水率测量方法产出剖面测井含水测量abcdtttta b c dtttt1t2t3t4tnt1+t2+tntX 100% 根据油、气、水不同的导电特性根据油、气、水不同的导电特性, ,当探头接触到油（气）或水

50、时，每个探头就会当探头接触到油（气）或水时，每个探头就会产生不同的输出信号。将各探针的局部持水率平均可以得出平均持水率曲线，通过产生不同的输出信号。将各探针的局部持水率平均可以得出平均持水率曲线，通过模拟井建立的含水率与持水率的关系图版进行解释，进而得到含水率。模拟井建立的含水率与持水率的关系图版进行解释，进而得到含水率。阵列探针含水测量原理产出剖面测井含水测量流量测量范围 ：（0.520）m3/d，（280）m3/d。流量测量误差 ： 5%。含水率测量范围 ：(40100)%， (50100)%。含水率测量误差 ： 5% 。耐 温 ：125。耐 压 ：30MPa。温度测量范围 ：(0125)

51、。温度测量误差 ：0.5。压力测量范围 ：(030)MPa。压力测量分辨率 ： 0.01 MPa。压力测量误差 ： 0.1 MPa。测量方式：定点测量，在开伞时测量流量和混相值，在收伞是测全水值。阻抗式过环空组合测井仪阻抗式环空找水仪阻抗式环空找水仪井温压力仪：一芯供井温压力仪：一芯供 -60mA -60mA，正脉冲为压力信号、负脉冲，正脉冲为压力信号、负脉冲为温度信号；二、三芯为磁定位。为温度信号；二、三芯为磁定位。阻抗式环空找水仪：一芯供阻抗式环空找水仪：一芯供 +55mA +55mA，正脉冲为含水信号，正脉冲为含水信号，负脉冲为流量信号。负脉冲为流量信号。同轴线相位找水仪 技术指标：技术

52、指标： 产量：产量：5-80 m5-80 m3 3/d/d；含水率：；含水率： 0-100% 0-100% 耐温：耐温：8585；耐压：；耐压：25MPa 25MPa ；外径：；外径：28mm28mm 时间稳定性：时间稳定性：8 8小时变化小于小时变化小于29Hz 29Hz 温度稳定性：小于温度稳定性：小于37Hz/37Hz/（矿化度为（矿化度为3kppm3kppm） 灵敏度：含水率变化灵敏度：含水率变化1%1%，输出变化，输出变化65Hz 65Hz 分辨率：小于分辨率：小于0.5%0.5% 矿化度影响：矿化度变化矿化度影响：矿化度变化1kppm,1kppm,输出变化输出变化612Hz(40)

53、612Hz(40) 解释精度优于解释精度优于5%5%阵列探针产出剖面测井仪结构见下图，从左至右依次为处理电路、涡轮流量计、含水传感器、流体进液口、集流伞和驱动电机等部分组成。 技术特点：l仪器能够与超越地面系统和PL2000地面仪配接并实现测井，界面直观易于操作；l含水测量范围宽，准确度高、重复性好；l测井时效高，使用和维修方便；l仪器成功率高：采用阵列探针组，可以分别提取各个探针测量结果，局部探针失效仍然可以完成持水率测试。1-驱动电机 2-集流器 3-流体 4-含水传感器 5-涡轮 6-电路阵列探针产出剖面测井仪示意图阵列探针式找水仪阵列探针式找水仪基本参数：外径：28mm，耐温：125，

54、耐压：30Mpa，流量测量范围：3m3/d80m3/d，含水测量范围：50100%，含水测量精度：5%，含水测量分辨率：2.5%。溢气型集流伞的原理溢气型集流伞的原理进液口下移产出剖面测井溢气型集流伞工程测井仪器多臂井径工程测井射孔质量检测仪仪器长度仪器长度:3.10 m:3.10 m仪器线路外壳直径仪器线路外壳直径: 70 mm: 70 mm探头闭合直径探头闭合直径: 105 mm: 105 mm探头打开直径探头打开直径: 140 mm: 140 mm套管适用范围套管适用范围: 120: 120 130 mm 130 mm供电电压供电电压:DC (105:DC (1055) V5) V供电电流供电电流: (26: (262) mA2) mA测量速度测量速度测量速度测量速度: (1000 : (1000 : (1000 : (1000 10% ) m/h10% ) m/h10% ) m/h10% ) m/h耐温耐温耐温耐温:120 :120 :120 :120 耐压耐压耐压耐压:30 MPa:30 MPa:30 MPa:30 MPa仪器重量仪器重量仪器重量仪器重量:35 kg:35 kg:35 kg:35 kg谢谢大家谢谢大家敬请批评指正敬请批评指正