[实用新型]高频电磁振荡持水率仪

说明书

本实用新型是一种石油测井仪器，用于测量油井内液体含水比例，即持水率。

目前，国内外测量油井内液体持水率的仪器多为电容式持水率仪，它由传感器、电路板、壳体、接头组成。传感器将被测液体持水率的变化转变为电容的变化，电路部分又将传感器电容的变化变为电信号，该信号通过电缆送入地面记录系统，因此通过测量持水率仪输出的信号，可以计算出被测液体持水率。现有持水率仪在井内液体持水率高的情况下，灵敏度很低。专家和现场技术人员普遍认为：现有持水率仪在高含水条件下分辩能力低，所测资料只能定性应用；在被测液体持水率低于30％，流型为乳状的条件下，测得曲线可参考作定量用；当被测液体持水率高于40％时，仪器失去分辩能力。持水率仪在高含水条件下灵敏度下降，给测井资料分析带来很大的困难，使得无法准确计算井内液体持水率。造成持水率仪在高含水条件下灵敏度低的原因是：现有持水率仪采用的是传感器电容直接参与振荡的方法。也就是将传感器电容作为一个变容器件接入振荡电路，用传感器电容控制振荡器输出脉冲信号频率的高低。由于受到振荡器稳性的限制，振荡频率不可能选得太高。现有仪器处于水中时，振荡器输出频率在100KHz以下。由于振荡频率低，难以克服地层水导电的影响。持水率仪是通过测量传感器电容测量持水率的，而传感器电容量又是由内外电极几何尺寸、绝缘套尺寸和材料性质以及流入传感器的液体决定的。由于地层水具有导电性，在高含水条件下流入传感器的液体相当于将传感器外电极延伸到了绝缘套外表面，因此传感器电容也就是绝缘套对应的电容，它几乎与流入传感器的液体性质（或持水率）无关。这就不可避免地导致了持水率仪失去响应能力或灵敏度下降。

本实用新型的目的是设计一种高灵敏度持水率仪。即使测量高含水液体时，也能保持良好的测量效果。具体说就是提高电磁波频率，克服原持水率仪振荡频率低的缺点，进而克服地层水导电的影响。

本实用新型的技术方案是：在持水率仪电路中设置一个100KHz－20000MHz的高频振荡器，高频振荡器输出的信号加在了由固定电容和传感器电容串联的分压网络上；传感器电容所分脉冲信号电压由检波器变为直流电压，此电压用以控制压控振荡器输出脉冲信号频率的高低；压控振荡器输出的脉冲信号由驱动器送入缆芯。

为了克服地层水导电的影响，采用了高频振荡器。高频振荡器可由非门、晶体和阻容器件构成。

为了将传感器电容所分脉冲电压信号变为直流电压信号采用了检波器，它由二极管、电容和电阻组成。

为了使用单芯电缆测量持水率，采用了压控振荡器。它是由运放、晶体管和阻容器件组成的。当然，在使用多芯电缆的情况下，也可以不用压控振荡器，而采用直流电压信号输出。

本实用新型提高了探测传感器电容（或持水率）的电磁波频率，从而克服了地层水导电对仪器灵敏度的影响。使持水率仪在被测液体持水率为40％以上的条件下，同样具有较高的灵敏度，实现了测量持水率与实际持水率相符合。

附图说明：

图1是高频电磁振荡持水率仪剖面示意图。图中各部分别为：1－上接头、2－壳体、3－电路板、4－传感器、5－绝缘套、6－内电极、7－外电极、8－下接头。

图2是高频电磁振荡持水率仪电路图。图中各元件分别为：U₁－三端稳压器，U₂－四或非门，U₃－运放，Q₁～Q₆晶体管，VR₁～VR₃－稳压管，P₁－电位器，Y₁－晶体，R₁～R₁₄－电阻，C₁～C₁₂－电容。

实施例：

依据上述技术方案，可以做出用于环空测井的高频电磁振荡持水率仪，它由上接头、壳体、电路板、传感器和下接头组成。电路中，高频振荡器频率可选为3MHz。下面结合附图加以说明。

按照图2所示的电路图制作电路板3，将传感器4、电路板3、壳体2、上接头1、下接头8按图1组装起来，并焊好电路板至上接头和传感器内电极的引线。配接电缆和地面记录系统即可工作。

当通过地面系统给仪器供以－20±2V的电压时，由晶体管Q₁、Q₂和集成块U₁等组成的电源电路在V＋、V－两端产生10V的直流电压，该电压供给电路中其它部分使用。或非门U₂A和晶体Y₁等组成了3MHz的振荡器，其输出由U₂A、U₂C和U₂D驱动后加到了电容C₅和传感器电容组成的分压网络上。CR₂、CR₃、C₆、C₇和R₆组成了检波器，它将传感器所分脉冲信号电压转变为直流电压。运放U₃和晶体管Q₃、Q₄、Q₅组成了压控振荡器。电位器P₁用于调节压控振荡器输出频率的高低。仪器处于空气中时，输出频率应为4KHz。从压控振荡器输出的脉冲信号经Q₆驱动后由电容C₁₁、C₁₂耦合到缆芯E₁上。VR₃、CR₄、CR₅、R₁₄和R₈组成了温度补偿电路。端点E1连接电缆芯，E₂连接仪器外壳，E₃连接传感器内电极。