專利名稱：含油飽和度測(cè)量方法及測(cè)量探頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油工程測(cè)量方法及儀器，特別是石油工程含油介質(zhì)中測(cè)量含油飽和度的測(cè)量方法及測(cè)量?jī)x器。
本發(fā)明的技術(shù)方案是在被測(cè)對(duì)象內(nèi)至少建立一個(gè)電位電極系，所述電位電極系包括一對(duì)供電電極、一對(duì)測(cè)量電極和電位測(cè)量?jī)x，通過供電電極供給電流，在地層中建立電場(chǎng)，用電位測(cè)量?jī)x對(duì)測(cè)量電極進(jìn)行電位差測(cè)量。
上述電位電極系是將一含油飽和度測(cè)量探頭插入被測(cè)對(duì)象并與電源和電位測(cè)量?jī)x相連組合而成的；所述含油飽和度測(cè)量探頭包括一絕緣細(xì)長(zhǎng)圓柱探棒，所述探棒探入被測(cè)對(duì)象的部分的外周間隔一定距離設(shè)置有三個(gè)環(huán)行電極，所述三個(gè)環(huán)行電極分別有導(dǎo)線從探棒內(nèi)引出到探棒的地上端頭的三個(gè)接點(diǎn)上；三個(gè)接點(diǎn)中與最接近地面的環(huán)行電極相連的接點(diǎn)與電源相連，另兩個(gè)接點(diǎn)分別有導(dǎo)線與電位測(cè)量?jī)x相連。
上述電極為銀電極。
上述探棒上與電源相連的環(huán)行電極與電源構(gòu)成供電電極，另兩個(gè)與電位測(cè)量?jī)x相連的環(huán)行電極構(gòu)成測(cè)量電極。由于地層水與原油在電性上的差異很大，通常地層水電阻率較低，原油電阻率(109-1016歐姆·米)接近無窮大，所以巖石電性最能反映含水飽和度的變化。在外加電場(chǎng)的作用下，通過巖石的全電流是傳導(dǎo)電流和位移電流之和，前者與巖石電導(dǎo)率有關(guān)，后者與巖石的介電常數(shù)有關(guān)，當(dāng)外場(chǎng)頻率改變時(shí)，巖石電導(dǎo)和介電常數(shù)都是頻率函數(shù)。選擇適合測(cè)量的頻率范圍，通過供電極的環(huán)行電極供給被測(cè)對(duì)象地層電流，在地層中建立電場(chǎng)后，探棒外周的另兩個(gè)環(huán)行電極感受到地層介質(zhì)的電流變化，用測(cè)量?jī)x器對(duì)兩個(gè)電極進(jìn)行電位差測(cè)量。這個(gè)電位差反映了電場(chǎng)分布特性，從而反映電阻率變化。通過電位差的測(cè)量在對(duì)被測(cè)對(duì)象的各項(xiàng)系數(shù)確定后，就可計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的飽和度。因此采用本發(fā)明的方法和測(cè)量探頭，能夠測(cè)量被測(cè)對(duì)象中每一點(diǎn)油水含量即含油飽和度的動(dòng)態(tài)變化。
在被測(cè)對(duì)象中建立多個(gè)

圖1所示的電極系。
電阻率測(cè)量供給低頻(頻率分檔可調(diào))矩形波交流電，測(cè)量M和N之間的電位差ΔUMN，并按下式計(jì)算電阻率R=KΔUMNI]]>K為電極系系數(shù)，它只與電極系尺寸、類型有關(guān)。
假設(shè)介質(zhì)是均勻各向同性，其電阻率為R，以點(diǎn)電源為球心，以r為半徑作一球。在球上電流密度為j=14πr2]]>根據(jù)歐姆定律微分形式，得E=RI4π42]]>將E積分得U=RI4πr]]>如果電極系是由A、M、N組成，則UM=RI4πAM‾,UN=RI4πAN‾]]>ΔUMN=UM-UN=RI4π(1AM‾-1AN‾)=MN‾4πAM‾·AN‾RI]]>則R=4πAM‾·AN‾MN‾·ΔUMNI]]>電極系系數(shù)為K=4πAM‾·AN‾MN‾]]>1.電極系的設(shè)計(jì)原則(1)電極系尺寸的確定采用的電極系的四個(gè)電極A、B為供電極，M、N為測(cè)量電極。要在有限介質(zhì)中準(zhǔn)確測(cè)量電阻率，電極系尺寸不應(yīng)該太大，才能滿足點(diǎn)電源的條件。
(2)探測(cè)范圍電極距決定了電極系的探測(cè)范圍，電極距L＝AM+MN/2，在均勻介質(zhì)中電電極系的探測(cè)半徑約為2倍電極距；梯度電極系得探測(cè)半徑為L(zhǎng)。
(3)電極系有穩(wěn)定的濕度性能(4)有一定的機(jī)械強(qiáng)度(5)電極間相互絕緣(6)電極系要有擴(kuò)展性和兼容性為了更好地了解飽和度分布，提供多種測(cè)量方式(點(diǎn)測(cè)，交替測(cè)量，電位測(cè)量和梯度測(cè)量)；井間監(jiān)測(cè)。
2.電極系系數(shù)的確定在已知電導(dǎo)率的均勻無限大介質(zhì)中標(biāo)定每個(gè)電極系的K值，并與數(shù)值計(jì)算結(jié)果對(duì)比。
3.本發(fā)明測(cè)量探頭電極棒上的三個(gè)環(huán)行電極選用銀電極，并應(yīng)精確定位。
4.含油飽和度的計(jì)算(1)由阿爾奇公式I=RtRo=bSwn]]>式中Rt——巖石完全含水電阻；Ro——巖石完全含水電阻率；Sw——含水飽和度；b——系數(shù)；n——飽和度質(zhì)數(shù)。
(2)確定n的方法巖石實(shí)驗(yàn)法柱狀巖心驅(qū)替實(shí)驗(yàn)法。
經(jīng)驗(yàn)系數(shù)純砂巖一般取a＝b＝1，m＝n＝2。
下面的過程是基于電位電極系測(cè)井原理，監(jiān)測(cè)驅(qū)替過程中均勻介質(zhì)內(nèi)部含水飽和度變化提出的研究思路制作經(jīng)標(biāo)定的測(cè)量探頭→制作裝有電極系的模型→測(cè)量驅(qū)替過程中電阻率變化→確定模型的b，n值→計(jì)算每個(gè)測(cè)量點(diǎn)的飽和度本發(fā)明的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠測(cè)量實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ椭忻恳稽c(diǎn)油水含量即含油飽和度的動(dòng)態(tài)變化。
權(quán)利要求
1.一種含油飽和度測(cè)量方法，其特征在于在被測(cè)對(duì)象內(nèi)至少建立一個(gè)電位電極系，所述電位電極系包括一對(duì)供電電極、一對(duì)測(cè)量電極和電位測(cè)量?jī)x，通過供電電極供給電流，在地層中建立電場(chǎng)，用電位測(cè)量?jī)x對(duì)測(cè)量電極進(jìn)行電位差測(cè)量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的含油飽和度測(cè)量方法，其特征在于所述電位電極系是將一含油飽和度測(cè)量探頭插入被測(cè)對(duì)象并與電源和電位測(cè)量?jī)x相連組合而成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的含油飽和度測(cè)量方法，其特征在于所述含油飽和度測(cè)量探頭包括一絕緣細(xì)長(zhǎng)圓柱探棒，所述探棒探入被測(cè)對(duì)象的部分的外周間隔一定距離設(shè)置有三個(gè)環(huán)行銀電極，所述三個(gè)環(huán)行電極分別有導(dǎo)線從探棒內(nèi)引出到探棒的地上端頭的三個(gè)接點(diǎn)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的含油飽和度測(cè)量方法，其特征在于所述含油飽和度測(cè)量探頭的地上端頭的三個(gè)接點(diǎn)中與最接近地面的環(huán)行電極相連的接點(diǎn)與電源相連，另兩個(gè)接點(diǎn)分別有導(dǎo)線與電位測(cè)量?jī)x相連。
全文摘要
本發(fā)明的名稱為含油飽和度測(cè)量方法及測(cè)量探頭。本發(fā)明涉及一種石油工程測(cè)量方法及儀器。該測(cè)量方法為在被測(cè)對(duì)象內(nèi)至少建立一個(gè)電位電極系，所述電位電極系包括一對(duì)供電電極、一對(duì)測(cè)量電極和電位測(cè)量?jī)x，通過供電電極供給電流，在地層中建立電場(chǎng)，用電位測(cè)量?jī)x對(duì)測(cè)量電極進(jìn)行電位差測(cè)量。本發(fā)明提供了一種測(cè)量點(diǎn)飽和度的測(cè)量方法及該方法涉及的測(cè)量探頭，能夠?qū)崟r(shí)測(cè)量被測(cè)對(duì)象某一點(diǎn)含油飽和度及其動(dòng)態(tài)變化。
文檔編號(hào)G01V3/02GK1409105SQ0112394
公開日2003年4月9日 申請(qǐng)日期2001年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2001年8月7日
發(fā)明者王家祿 申請(qǐng)人:王家祿