摘要:對影響阻抗找水儀測量質(zhì)量的因素進(jìn)行了分析，找到了影響儀器含水、流量、集流質(zhì)量的因素。通過(guò)完善儀器結構設計、建立檢測手段等達到了提高儀器測量質(zhì)量、保證儀器測量精度的目的。
 
引 言
阻抗找水儀是抽油機井環(huán)空測試中重要的儀器，它所測量的結果可以進(jìn)行定量解釋?zhuān)贸龀橛蜋C井正常生產(chǎn)條件下的油、水兩相產(chǎn)出剖面 。
 
阻抗找水儀推廣使用以來(lái)由于儀器結構設計上的不完善，缺少檢測手段等因素，測量質(zhì)量受到影響，儀器一次下井成功率僅為 70%左右，不僅增加了測井生產(chǎn)成本，也直接影響到了資料錄取的質(zhì)量。作為承載著(zhù)油田油井產(chǎn)出剖面動(dòng)態(tài)監測重要任務(wù)的環(huán)空測試儀器，提高儀器測量質(zhì)量，保證儀器測量精度，為油田提供優(yōu)質(zhì)、精準測井資料，保障生產(chǎn)有序進(jìn)行，是*其重要的。經(jīng)過(guò)幾年的測井生產(chǎn)實(shí)踐和在儀器維修工作中不斷的研究和摸索，我們發(fā)現并解決了一些影響阻抗找水儀測量質(zhì)量的問(wèn)題，使儀器的測量精度得到了提高。
 
1 儀器簡(jiǎn)介
1．1 儀器結構
阻抗找水儀結構如圖 1 所示，它主要由含水率計和產(chǎn)量計兩部分組成。含水率計部分主要由電路筒、含水率傳感器組成。產(chǎn)量計部分主要由dn50液體渦輪流量計、集流器及電機傳動(dòng)部分組成。

1．2 儀器工作原理
阻抗找水儀主要測量抽油機井井液的含水率和流量?jì)纱髤怠?br />  
儀器采用阻抗法測量井液的含水率，該方法是通過(guò)給傳感器的發(fā)射電*供電，再通過(guò)測量電*檢測到與混相時(shí)含水率對應的電壓信號，電路將此電壓信號變?yōu)閷拿}沖信號，再輸出到地面，并與取樣時(shí)測量的全水值相對比求出井液的含水率 。
 
阻抗儀流量測量采用dn50液體渦輪流量計(霍爾元件)檢測方式。運動(dòng)流體流經(jīng)渦輪時(shí)，渦輪帶動(dòng)磁鋼轉動(dòng)，由于流過(guò)渦輪的流量大小與渦輪轉速成線(xiàn)性關(guān)系，霍爾元件構成的傳感器檢測出渦輪的轉速，經(jīng)整形電路整形放大之后形成與渦輪轉速相對應的脈沖信號，經(jīng)電纜輸送到地面，可通過(guò)脈沖信號的頻率求出流體的體積流量。
 
2 存在問(wèn)題的分析及處理
2． 1 含水測量方面
含水測量比較突出的問(wèn)題是含水值輸出不穩。檢查儀器發(fā)現含水率傳感器存在設計缺陷，有信號漏失現象。
 
原儀器的含水率傳感器絕緣外殼是分體的，用膠粘合在一起，結合處存在縫隙，隨著(zhù)長(cháng)時(shí)間使用，縫隙越來(lái)越大，當流體通過(guò)時(shí)有漏失，傳感器測量電*的電信號會(huì )隨之分流，使含水測量質(zhì)量受到影響，如圖 2(a)所示。

針對含水測量時(shí)出現的問(wèn)題，我們對含水率傳感器進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的含水傳感器為絕緣筒內嵌電*環(huán)一體設計，表面不存在縫隙，避免了流體的漏失，防止了傳感器測量電*電信號的分流，保證了含水測量精度，如圖 2(b)所示。
 
對 2015 年和 2016 年含水率傳感器改進(jìn)前、后同一時(shí)期(3 月份)的含水率測量精度進(jìn)行了統計，見(jiàn)表 1、表2。改進(jìn)后的含水率傳感器測量精度提高了 2．85%。


2．2 流量測量方面
在對影響儀器流量測量的調查中發(fā)現，dn50液體渦輪流量計支架不同心。dn50液體渦輪流量計是阻抗找水儀流量測量的核心部件，采用的加工方式是先加工渦輪上下支架再焊接在渦輪套上，因此渦輪上下支架不容易保持同心，影響了支架上渦輪葉片轉動(dòng)的靈活性，導致流量測量時(shí)啟動(dòng)排量達 3 ～ 5 m 3 /d，高于技術(shù)文件上規定的 2 m 3 /d。且由于渦輪支架是焊接在渦輪套上的，在測井過(guò)程中常出現渦輪支架扭曲變形、開(kāi)焊而影響測井成功率。改進(jìn)前調解渦輪過(guò)程中出現的變形現象如圖 3 所示。在2015 年 182 口產(chǎn)出剖面測井中，因此而未測成的井數達 26 口之多，占全年產(chǎn)出剖面測井任務(wù)的 14．3% 。



經(jīng)過(guò)不斷研究和試驗，改變了原有焊接的加工方法。采用dn50液體渦輪流量計上下支架與渦輪套整體加工的方式，保證dn50液體渦輪流量計上下支架高度同心，渦輪葉片轉動(dòng)靈活，如圖 4 所示。改進(jìn)后的dn50液體渦輪流量計*大提高了儀器測量精準度，流量測量下限由原來(lái)的 0． 5 ～ 3 m 3 /d 降低為 0．5 m 3 /d，見(jiàn)表 3。改進(jìn)后的dn50液體渦輪流量計解決了測井時(shí)出現的渦輪支架變形及開(kāi)焊現象，測井成功率得到了提高。
 
2．3 儀器集流方面
阻抗找水儀的測井流程是將儀器下放到目的層后張開(kāi)集流傘，密封住套管，使井內流體全部流經(jīng)儀器內腔的傳感器，測得含水、流量參數。所以，集流傘是否張開(kāi)，集流程度如何都是影響儀器測量質(zhì)量的重要環(huán)節。
 
原有的滾珠式絲杠的使用壽命在 10 井次左右，而改進(jìn)后的螺紋式絲杠，使用至今還未出現過(guò)任何問(wèn)題。有效解決了測井時(shí)集流器打不開(kāi)，檢測不到流量和含水信號的問(wèn)題。且改進(jìn)后的傳動(dòng)絲杠其造價(jià)只有原成本的一半，大大節約了維修和測井成本。
 
2．3．2 缺少集流度檢測手段
根據管流特點(diǎn)，流速快的液體分布在管流中心。油田進(jìn)入高含水開(kāi)發(fā)后期，在油井中，油相作為分散相，成泡狀分布在流體中，它的流速大于水的流速，油相相對集中在管流中心。因此，在阻抗找水儀測量含水取樣時(shí)，取樣流體是否符合實(shí)際狀態(tài)，在很大程度上取決于集流傘的集流程度。而目前，行業(yè)還沒(méi)有一套關(guān)于儀器集流度檢測的方法。
 
在生產(chǎn)實(shí)踐中我們摸索著(zhù)利用現有的流量標定裝置，對儀器的集流度進(jìn)行檢測，檢測方法正在不斷完善中。
 
利用現有的 LJ － IB 型流量標定裝置，將阻抗找水儀分別放入集流模擬井和套管模擬井中，對dn50液體渦輪流量計進(jìn)行全集流和傘集流流量檢測，前后兩次測量結果進(jìn)行比較，計算集流器的漏失量，試驗數據見(jiàn)表 4。

2．3．1 集流傘打不開(kāi)
查閱 2015 年儀器收發(fā)記錄、維修記錄時(shí)發(fā)現，在測井現場(chǎng)有多達十幾次出現電機傳動(dòng)絲杠打滑，集流傘打不開(kāi)，無(wú)法檢測流量含水信號的情況。
 
集流傘的張收是靠電機提供動(dòng)能的，絲杠是電機傳動(dòng)的主要組成部分。原設計采用的滾動(dòng)絲杠，為了減少摩擦阻力，在螺母上加了一個(gè)擷套，在擷套上軸線(xiàn)方向按絲杠螺距，圓周方向每 60°加一個(gè)滾珠，以達到滾動(dòng)目的，如圖 5(a)所示。使用結果表明，該結構不可靠。隨著(zhù)使用時(shí)間的增長(cháng)，滾珠失去作用，絲杠開(kāi)始打滑，傳動(dòng)器起不到傳動(dòng)作用，集流傘打不開(kāi)，檢測不到流量和含水信號。
 
我們對電機傳動(dòng)絲杠的結構進(jìn)行了改進(jìn)，去掉原有的擷套及滾珠，改為 M8 ×1．25 螺紋式，如圖 5(b)所示。改造后的傳動(dòng)絲杠采用了精加工工藝，研磨度為1．6 ，由于制造精度高，不會(huì )增加阻力。與原有的滾珠式電機傳動(dòng)絲杠相比較，現有的螺紋式電機傳動(dòng)絲杠不易產(chǎn)生滑扣現象，耐用、可靠。

從表 4 我們發(fā)現，該儀器 40 m 3 /d 流量以上的漏失量相對恒定，低流量漏失量偏大，由此我們判斷該儀器集流器不合格。分析檢查后發(fā)現，集流器傘布的綁扎位置出現問(wèn)題，是導致其低流量漏失偏大的原因，需要重新維修。通過(guò)對儀器集流度的檢測，根據相對漏失量，我們可以很容易地判斷出集流器的集流程度，*大限度地保障了儀器的測量質(zhì)量。
 
3 結 論
1)通過(guò)對阻抗找水儀含水傳感器的改進(jìn)，使儀器的含水測量精度提高了 2．9%。
2)dn50液體渦輪流量計加工方式的改進(jìn)，將流量測量下限由原來(lái)的 3 m 3 /d 降低為 0．5 m 3 /d。
3)電機傳動(dòng)絲杠結構的優(yōu)化，有效解決了儀器測井時(shí)集 流 器 打 不 開(kāi)、檢 測 不 到 流 量 和 含 水 信 號 的問(wèn)題。
4)建立儀器集流度檢測方法，使儀器的漏失量可監、可查、可控，儀器的測量質(zhì)量得到充分保障。