测井仪器基础知识

管内流动截面积的变化，将影响流量测量的精度。
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——电磁流量计
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。
b
S a'
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 。
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。
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。
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。
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。
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。它的上述这些问题决 定了直流励磁目前主要应用在液态金属测量。
压力测量原理
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。
生产测井常用压力计有应变压力计和石英晶体压力计 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。
• 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频
尖峰噪声、液体流动噪声和零点稳定的矛盾，1988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(泥浆、纸浆、矿浆等)的测量。不过由于其转换器复杂、 成本增加、功耗大，所以并没有得到广泛应用。
流量测量——电磁流量计
压力测量原理
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。 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 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 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。 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 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在（±0.069MPa）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。
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
温度测井的理论方程为： 式中)：K—仪器常数；
T
T0
K
U I
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。
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：
测量精度高，测量范围宽，线性好，灵敏度高。 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。
井内异物及注入或产出的砂粒可能卡死涡轮。 由于腐蚀导致井壁不光滑以及井下工具位置等因素导致
• 工频正弦波励磁 利用工频50Hz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和传感器内阻； 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， 同时存在电源电压幅值和频率波动干扰。
• 低频矩形波励磁 低频矩形波同时具有直流励磁和工频正弦波励磁的特点，该技术不但
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%。
不管流体的性质如何，只要其具有微弱的导电性（电导率
大于8×10-5s/m）即可进行测量。
测井时，仪器在井内必须使用扶正器居中。
流量测量——超声流量计
在注入剖面中压力测井还可以进行测井质量控制。
磁性定位测量原理
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。
磁性定位应用: 检查套管、油管各种管柱接箍、工具配件的位置。
流量测量——涡轮流量计
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、流速的关系为Q=S·V ， 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。
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。
• 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，该技术在测量含有颗粒的液体(比如泥浆、纸浆、矿浆等) 时表现不足。
N
N'
a
b'
S'
a-a' b-b' 接收电极 N-N' s-s' 发射电极
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。 根据电磁感应原理，当导电流体在磁场强度为B的磁场中以速
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
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
ξ=B×V×L
感生电动势=磁场强度×导体的速度×长度
感应电动势 测量电路
压频转换
电缆驱动测量Fra bibliotek探电缆
头
励磁电路
电源电路
电磁流量计测量原理图