利用新方法提高阻抗找水儀刻度成功率

王東紅

（大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司）

阻抗找水儀作為油田產出剖面測試的主要測井儀器，為油井的工作措施調整提供測試數據。阻抗找水儀測量的參數有流量和含水率，流量的測量范圍是（0.5～80）m3/d，精度為±3%，含水率測量范圍是50%～100%，精度為±5%。為了確保阻抗找水儀的測量精度，減少復測，提高測試效率，需要對儀器進行測前刻度。目前，流量刻度可以利用流量刻度裝置來刻度。而含水率的刻度，需要送到檢測中心進行含水率刻度，今年，各單位阻抗儀含水率刻度情況見表1。

表1 各大隊產出剖面儀器送檢情況匯總

通過表1的數據可以看出，阻抗找水儀標定合格率只有36.19%，已經到了非常嚴重的地步，有的單位反復送檢的次數達到3次，儀器標定仍然不合格，為了提高此儀器的標定成功率，我們做了大量試驗，探討阻抗找水儀一次標定成功率的方法，提高一次標定成功率，減少人力物力的浪費，提高儀器測井的準確性。

1 儀器測量原理

流量的測量是利用集流傘將套管和儀器之間的流體進行封閉，使其通過儀器進液口流入儀器內部，推動渦輪轉動，渦輪的轉動帶動渦輪軸上的磁鋼運轉，通過渦輪支架上的霍爾元件將變化的磁力線轉換為方波信號，方波信號的頻率與流量成正比關系，通過測量方波頻率即可測量油井的產量。

含水的測量是利用阻抗原理實時測量，含水測量探頭是帶有四個電極環的電極筒，其中一對電極作為激勵源，給液體提供高頻交變恒流源，另一對作為測量電極環。油井所產出的液體包含油和水兩種液體，對于某一油井其產出水的礦化度是一定的，因此油水混合液體的阻抗取決于含水率的大小。由于混合液體供恒流源，含水測量探頭內在兩個測量電極環就會產生感應電動勢，此電動勢與含水率的大小有關，利用壓頻轉換電路將感應電動勢轉換為頻率信號，含水率越高，儀器含水輸出頻率越低，則儀器的含水信號輸出頻率與含水率成反比關系，再通過整形，含水信號與流量信號整合，功率放大后輸出至地面設備進行記錄。含水率的計算公式為

式中：

Y——含水率；

F全水——100%含水率時含水輸出頻率；

F混相——不同含水率時含水輸出頻率。

2 標定前的準備工作

2.1 流量部分

我們將集流傘的外徑調整到125mm，保證密封面的長度達到4mm～5mm，減少集流傘的漏失量。然后將流量測試部分在流量標定裝置上進行標定，確保流量測試誤差小于±3%。

2.2 含水率信號頻率輸出的調整

為了使阻抗找水儀適應檢測中心的水質條件，我們將阻抗找水儀的含水信號全水值輸出頻率調整為（1000±50）Hz左右。

2.3 含水率零流量標定

含水率零流量標定裝置用一段透明玻璃鋼管，內部裝有5根不同粗細的非金屬棒，分別代表50%、60%、70%、80%、90%的含水率，玻璃鋼管內裝入自來水，選取10支阻抗找水儀，待溫度穩定后，分別進行零流量含水標定，測試結果見表2。

表2 阻抗找水儀零流量含水標定統計

通過表2的數據可知零流量含水標定都能滿足含水率的精度要求。為了進一步保證零流量含水標定的準確性，我們進一步通過試驗的方法來驗證其他影響因素。

3 含水率計零流量標定影響因素分析

首先我們利用550mL礦泉水分別加入了不同克數的食鹽，配比出了10瓶溶液送到采油四廠試驗大隊中心化驗室進行礦化度化驗，試驗室提供的化驗數據如表3。

表3 礦泉水加鹽量與礦化度對比

根據中心化驗室提供的數據，我們選取了從配比為1.5g/550mL至4g/550mL礦化度的淡鹽水進行零標定試驗。

3.1 礦化度影響

試驗時標定筒內預裝了3L的自來水，按照比例調配了加鹽量，保證了礦化度從3000mg/L～8000mg/L變化之后記錄刻度數據。

通過試驗可以發現儀器在不同的礦化度條件下，所測得的同一含水率的頻率值是隨著礦化度的增加而不斷減小了。這是由于隨著礦化度的增大，水的阻抗降低，在供電電流不變的情況下，感應電動勢就會降低，所反應的頻率計數率就會降低。但是通過計算發現所有測量點的測量誤差都在要求的5%范圍之內，符合刻度要求。通過計算得出的儀器響應關系如圖1。

圖1 含水率刻度曲線與礦化度的關系

如圖1所示，我們得出的結論是，隨著礦化度的增加，曲線之間的間距越來越小，但含水率曲線的形態不受礦化度的影響，含水率曲線隨礦化度不同所得出的曲線線性關系基本一致，曲線直線性很好，與礦化度的不同對阻抗式零流量的刻度影響較小。在8000mg/L的水質內對含水率的刻度測量基本沒有影響。

3.2 溫度的影響

首先，目前所采用的刻度筒是敞口式無加熱恒溫裝置的刻度筒，在刻度時無法保證筒內的液體保持恒溫狀態。我們在清水中加入大約40℃的熱水進行刻度。但是室溫應該在18℃左右，筒內水會逐漸冷卻，雖然我們沒有對筒內溫度進行實時監測，但通過時間的推移逐次刻度我們得出數據（一次刻度時間控制在2min之內，假設每一次的刻度是恒溫狀態，一次與下一次之間存在溫差），測試。得知8次刻度中有4次出現數據超差（5%）的情況，屬于不合格。直到第七次與第八次的刻度數據比較接近時，我們判斷可能是此時的刻度筒內的水溫接近恒定，無大的變化，所以停止了繼續刻度。以下為溫度變化所對應的含水率刻度曲線如圖2。

從圖2看出其含水率曲線的變化總體呈線性關系，如果不考慮特殊的超過誤差范圍的點，總體的趨勢是相同的。我們懷疑在刻度超差的點有可能是出現在了溫度變化的拐點，因為沒有恒溫條件，所以沒有相對應的溫度數據。

圖2 含水率隨溫度的變化曲線

但如果我們刻度時假設的每一次刻度認為其對應的溫度恒定，一次與下一次之間存在溫差這樣的情況成立的話，上圖所體現的曲線形態基本保持一致，所以我們得出的結論是溫度的高低對含水率的刻度沒有直接影響。但是必須保證每一次刻度時的溫度要恒定，同一次刻度如果溫度不同可能會影響刻度結果的真實性。

為了驗證以上刻度數據不合格出現的頻次多與溫度變化有關，且沒有最后達到恒定狀態，我們將刻度筒至于刻度間室內2h左右，待溫度基本接近室溫恒定后我們又對其進行了兩次刻度，得出的數據如表4。

表4 室溫條件下清水含水率測試

通過以上數據繪制直角坐標圖如圖3。

由圖3曲線圖中可以判斷該支儀器P043一致性非常的好，基本重疊在一起，更能說明在溫度變化的第一次至第八次之間出現的超差現象應為溫度變化所引起的。

通過以上的試驗我們得出的結論是在不同的溫度和礦化度條件下所測得的阻抗式含水率計零流量刻度頻率值是隨著水的礦化度和溫度變化而發生變化的，但不會影響零流量刻度的準確性。因為曲線的變化趨勢和斜率幾乎是一致的，無論哪種條件下只要礦化度和溫度恒定就可以保證儀器刻度數據的真實性。

圖3 恒溫條件下儀器含水刻度曲線

4 儀器含水刻度

阻抗找水儀經過上述工作后，我們將經過零流量刻度的儀器送到檢測中心進行含水刻度，刻度結果如表5所示。

表5 阻抗找水儀含水刻度統計表

我們通過表5的數據可以看出，10支儀器經過認真細致的維修，在大隊內經過流量刻度、零流量含水刻度合格后，送檢測中心進行含水刻度，其一次刻度合格率達到了90%，大大高于表1中36.19%的成功率，這不但降低了人力物力的浪費，同時為儀器的現場應用打下了良好基礎。

5 結論

1）阻抗找水儀經過維修，在室內進行流量刻度和含水零流量刻度合格后，送檢測中心進行刻度，其合格率會大大提高。

2）對于含水零流量刻度曲線，其斜率和變化趨勢不受礦化度和溫度的影響，因此在零流量含水率刻度過程中，要保證溫度和礦化度在刻度期間內恒定。

3）阻抗找水儀一次刻度成功率的提高，不但節省了人力物力，還對現場應用和資料解釋具有促進作用。