利用新方法提高阻抗找水仪刻度成功率

王东红

（大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司）

阻抗找水仪作为油田产出剖面测试的主要测井仪器，为油井的工作措施调整提供测试数据。阻抗找水仪测量的参数有流量和含水率，流量的测量范围是（0.5～80）m3/d，精度为±3%，含水率测量范围是50%～100%，精度为±5%。为了确保阻抗找水仪的测量精度，减少复测，提高测试效率，需要对仪器进行测前刻度。目前，流量刻度可以利用流量刻度装置来刻度。而含水率的刻度，需要送到检测中心进行含水率刻度，今年，各单位阻抗仪含水率刻度情况见表1。

表1 各大队产出剖面仪器送检情况汇总

通过表1的数据可以看出，阻抗找水仪标定合格率只有36.19%，已经到了非常严重的地步，有的单位反复送检的次数达到3次，仪器标定仍然不合格，为了提高此仪器的标定成功率，我们做了大量试验，探讨阻抗找水仪一次标定成功率的方法，提高一次标定成功率，减少人力物力的浪费，提高仪器测井的准确性。

1 仪器测量原理

流量的测量是利用集流伞将套管和仪器之间的流体进行封闭，使其通过仪器进液口流入仪器内部，推动涡轮转动，涡轮的转动带动涡轮轴上的磁钢运转，通过涡轮支架上的霍尔元件将变化的磁力线转换为方波信号，方波信号的频率与流量成正比关系，通过测量方波频率即可测量油井的产量。

含水的测量是利用阻抗原理实时测量，含水测量探头是带有四个电极环的电极筒，其中一对电极作为激励源，给液体提供高频交变恒流源，另一对作为测量电极环。油井所产出的液体包含油和水两种液体，对于某一油井其产出水的矿化度是一定的，因此油水混合液体的阻抗取决于含水率的大小。由于混合液体供恒流源，含水测量探头内在两个测量电极环就会产生感应电动势，此电动势与含水率的大小有关，利用压频转换电路将感应电动势转换为频率信号，含水率越高，仪器含水输出频率越低，则仪器的含水信号输出频率与含水率成反比关系，再通过整形，含水信号与流量信号整合，功率放大后输出至地面设备进行记录。含水率的计算公式为

式中：

Y——含水率；

F全水——100%含水率时含水输出频率；

F混相——不同含水率时含水输出频率。

2 标定前的准备工作

2.1 流量部分

我们将集流伞的外径调整到125mm，保证密封面的长度达到4mm～5mm，减少集流伞的漏失量。然后将流量测试部分在流量标定装置上进行标定，确保流量测试误差小于±3%。

2.2 含水率信号频率输出的调整

为了使阻抗找水仪适应检测中心的水质条件，我们将阻抗找水仪的含水信号全水值输出频率调整为（1000±50）Hz左右。

2.3 含水率零流量标定

含水率零流量标定装置用一段透明玻璃钢管，内部装有5根不同粗细的非金属棒，分别代表50%、60%、70%、80%、90%的含水率，玻璃钢管内装入自来水，选取10支阻抗找水仪，待温度稳定后，分别进行零流量含水标定，测试结果见表2。

表2 阻抗找水仪零流量含水标定统计

通过表2的数据可知零流量含水标定都能满足含水率的精度要求。为了进一步保证零流量含水标定的准确性，我们进一步通过试验的方法来验证其他影响因素。

3 含水率计零流量标定影响因素分析

首先我们利用550mL矿泉水分别加入了不同克数的食盐，配比出了10瓶溶液送到采油四厂试验大队中心化验室进行矿化度化验，试验室提供的化验数据如表3。

表3 矿泉水加盐量与矿化度对比

根据中心化验室提供的数据，我们选取了从配比为1.5g/550mL至4g/550mL矿化度的淡盐水进行零标定试验。

3.1 矿化度影响

试验时标定筒内预装了3L的自来水，按照比例调配了加盐量，保证了矿化度从3000mg/L～8000mg/L变化之后记录刻度数据。

通过试验可以发现仪器在不同的矿化度条件下，所测得的同一含水率的频率值是随着矿化度的增加而不断减小了。这是由于随着矿化度的增大，水的阻抗降低，在供电电流不变的情况下，感应电动势就会降低，所反应的频率计数率就会降低。但是通过计算发现所有测量点的测量误差都在要求的5%范围之内，符合刻度要求。通过计算得出的仪器响应关系如图1。

图1 含水率刻度曲线与矿化度的关系

如图1所示，我们得出的结论是，随着矿化度的增加，曲线之间的间距越来越小，但含水率曲线的形态不受矿化度的影响，含水率曲线随矿化度不同所得出的曲线线性关系基本一致，曲线直线性很好，与矿化度的不同对阻抗式零流量的刻度影响较小。在8000mg/L的水质内对含水率的刻度测量基本没有影响。

3.2 温度的影响

首先，目前所采用的刻度筒是敞口式无加热恒温装置的刻度筒，在刻度时无法保证筒内的液体保持恒温状态。我们在清水中加入大约40℃的热水进行刻度。但是室温应该在18℃左右，筒内水会逐渐冷却，虽然我们没有对筒内温度进行实时监测，但通过时间的推移逐次刻度我们得出数据（一次刻度时间控制在2min之内，假设每一次的刻度是恒温状态，一次与下一次之间存在温差），测试。得知8次刻度中有4次出现数据超差（5%）的情况，属于不合格。直到第七次与第八次的刻度数据比较接近时，我们判断可能是此时的刻度筒内的水温接近恒定，无大的变化，所以停止了继续刻度。以下为温度变化所对应的含水率刻度曲线如图2。

从图2看出其含水率曲线的变化总体呈线性关系，如果不考虑特殊的超过误差范围的点，总体的趋势是相同的。我们怀疑在刻度超差的点有可能是出现在了温度变化的拐点，因为没有恒温条件，所以没有相对应的温度数据。

图2 含水率随温度的变化曲线

但如果我们刻度时假设的每一次刻度认为其对应的温度恒定，一次与下一次之间存在温差这样的情况成立的话，上图所体现的曲线形态基本保持一致，所以我们得出的结论是温度的高低对含水率的刻度没有直接影响。但是必须保证每一次刻度时的温度要恒定，同一次刻度如果温度不同可能会影响刻度结果的真实性。

为了验证以上刻度数据不合格出现的频次多与温度变化有关，且没有最后达到恒定状态，我们将刻度筒至于刻度间室内2h左右，待温度基本接近室温恒定后我们又对其进行了两次刻度，得出的数据如表4。

表4 室温条件下清水含水率测试

通过以上数据绘制直角坐标图如图3。

由图3曲线图中可以判断该支仪器P043一致性非常的好，基本重叠在一起，更能说明在温度变化的第一次至第八次之间出现的超差现象应为温度变化所引起的。

通过以上的试验我们得出的结论是在不同的温度和矿化度条件下所测得的阻抗式含水率计零流量刻度频率值是随着水的矿化度和温度变化而发生变化的，但不会影响零流量刻度的准确性。因为曲线的变化趋势和斜率几乎是一致的，无论哪种条件下只要矿化度和温度恒定就可以保证仪器刻度数据的真实性。

图3 恒温条件下仪器含水刻度曲线

4 仪器含水刻度

阻抗找水仪经过上述工作后，我们将经过零流量刻度的仪器送到检测中心进行含水刻度，刻度结果如表5所示。

表5 阻抗找水仪含水刻度统计表

我们通过表5的数据可以看出，10支仪器经过认真细致的维修，在大队内经过流量刻度、零流量含水刻度合格后，送检测中心进行含水刻度，其一次刻度合格率达到了90%，大大高于表1中36.19%的成功率，这不但降低了人力物力的浪费，同时为仪器的现场应用打下了良好基础。

5 结论

1）阻抗找水仪经过维修，在室内进行流量刻度和含水零流量刻度合格后，送检测中心进行刻度，其合格率会大大提高。

2）对于含水零流量刻度曲线，其斜率和变化趋势不受矿化度和温度的影响，因此在零流量含水率刻度过程中，要保证温度和矿化度在刻度期间内恒定。

3）阻抗找水仪一次刻度成功率的提高，不但节省了人力物力，还对现场应用和资料解释具有促进作用。