一种化学驱井下流体实时监测装置及方法与流程

本发明总体上涉及油气田测试，更具体地，涉及一种化学驱井下流体实时监测装置及方法。

背景技术：

1、目前，辽河油田已逐步实施聚合物驱油技术，聚合物溶液在注入过程中存在粘度损失现象，制约原油采收率提高。因此，聚合物溶液的实时在线测量尤为重要。目前国内外化学驱井下监测手段还停留在井下取样器取样，再经由实验室化验、测试粘度值，然后回馈给现场人员，以作为现场调整注入聚合物质量的依据。这种取样化验方法由于是井下单点取样，而且是非生产状况下的粘度值，并不能真实反映化学驱注入井聚合物的连续粘度变化情况。

2、目前，国内外很多厂家根据不同的在线粘度测量对象研究了许多不同的测量方法。现在比较常用的是力学法测量，力学粘度测量方法主要有：毛细管法、旋转法、落球法、振动法。这些方法大都应用于地面粘度在线测量，而井下连续粘度的测量方法大都处于探索和研究阶段，真正赋予实践的非常少。井下缺少一种能够准确监测注聚井各层聚合物溶液粘度的仪器。溶液到达井下后，粘度受到多方面因素影响，发生很大变化，进而影响驱油效果，或增加采油成本，或影响采收率。

3、在专利文献cn 205103125 u中公开了一种电控式井下多参数粘度测试仪，用于实时监测油层中聚合物的粘度。该测试仪在保护套管的里面安装有电路板和电动机，在保护套管的左端设有连接螺纹，在右端通过密封盖螺纹安装一个中心处设置油封的密封盖，电机轴透过油封经联轴器连接一个测试探头，在测试探头的外面，有保护圈与保护套管的右端连接。

4、但是，本发明人认识到，目前在现有技术的该类解决方案中仍然存在进一步的改进空间。

技术实现思路

1、本公开总结了实施例的各方面，并且不应当用于限制权利要求。根据在此描述的技术可设想到其他实施方式，这对于本领域普通技术人员来说在研究以下附图和具体实施方式后将是显而易见的，并且这些实施方式意图被包含在本技术的范围内。

2、本技术的发明人认识到，需要一种化学驱井下流体实时监测装置及方法，其应当能够准确、连续、以及实时地监测注聚井各层聚合物溶液粘度。

3、根据本发明的一个方面，提供了一种化学驱井下流体实时监测装置，包括：

4、与待测流体接触的测试探头；

5、沿第一方向延伸的驱动轴，驱动轴在第一端部与所述测试探头连接；

6、沿第二方向延伸的驱动横梁，驱动横梁在中部连接到所述驱动轴的第二端部；

7、安置在所述驱动横梁上的驱动器，驱动器配置为通过驱动横梁和驱动轴激励所述测试探头产生扭转振动；

8、扭力传感器，扭力传感器连接到所述驱动轴以检测所述测试探头的振幅变化；

9、电磁感应器，电磁感应器配置为从所述扭力传感器接收所述振幅变化并转换为电信号；

10、控制器，控制器配置为产生初始谐振频率信号以驱动所述驱动器，以及根据从所述电磁感应器接收的电信号对初始谐振频率信号进行补偿，并根据补偿功率计算流体的粘度。

11、根据本发明的一个实施例，还包括流道外壳，所述流道外壳包围所述测试探头并包括流体进入孔。

12、根据本发明的一个实施例，还包括扶正器，所述扶正器从所述流道外壳轴向延伸并且直径大于所述流道外壳。

13、根据本发明的一个实施例，其中，所述扶正器包括从所述流道外壳轴向延伸的扶正器柱、以及从所述扶正器柱径向向外拱起的若干杆状部件，所述若干杆状部件等角度间隔分布。

14、根据本发明的一个实施例，其中，所述流道外壳为圆柱体。

15、根据本发明的一个实施例，其中，所述流体进入孔位于所述圆柱体的侧壁和底壁。

16、根据本发明的一个实施例，其中，所述电磁感应器与所述驱动器位于所述驱动横梁的两端。

17、根据本发明的一个实施例，其中，所述测试探头为椭球体或球体。

18、根据本发明的一个实施例，其中，控制器配置为基于如下方程计算流体的粘度：

19、

20、其中，η为待测流体的粘度；δi为电流增量；r0为驱动电路的电阻；i0为驱动电路的电流；r为测试探头的半径；k为与传感器结构相关的固定常数；t为波形震荡一次的时间；a是与浸入液面的深度和探头半径相关的常数。

21、根据本发明的一个实施例，其中，所述驱动器为电磁驱动器。

22、根据本发明的一个实施例，其中，还包括磁定位器，所述磁定位器配置为连续测量井深。

23、根据本发明的一个实施例，其中，还包括压力传感器，所述压力传感器配置为连续测量井下不同深度的压力。

24、根据本发明的一个实施例，其中，还包括温度传感器，所述温度传感器配置为连续测量井下不同深度的温度。

25、根据本发明的一个实施例，其中，还包括与测试车的测井钢丝连接的绳帽接头。

26、根据本发明的另一个方面，提供了一种化学驱井下流体实时监测方法，包括使用以上所述的化学驱井下流体实时监测装置执行以下步骤：

27、控制器向驱动器发送初始谐振频率信号，通过驱动横梁和驱动轴激励测试探头产生扭转振动；

28、使测试探头进入测试流体，通过扭力传感器检测所述测试探头的振幅变化；

29、通过电磁感应器从所述扭力传感器接收所述振幅变化并转换为电信号；

30、控制器从所述电磁感应器接收所述电信号，根据所述电信号对初始谐振频率信号进行补偿并确定补偿功率；

31、控制器根据所述补偿功率计算流体的粘度。

32、根据本发明的一个实施例，方法还包括：

33、通过测试车将化学驱井下流体实时监测装置垂直送入井下待测层位。

34、根据本发明的一个实施例，其中，控制器从所述电磁感应器接收所述电信号，根据所述电信号对初始谐振频率信号进行补偿并确定补偿功率进一步包括：

35、基于下式计算补偿功率p：

36、p＝(δi2+2δi×i0)×r0

37、其中，δi为电流增量；r0为驱动电路的电阻；i0为驱动电路的电流。

38、根据本发明的一个实施例，其中，控制器根据所述补偿功率计算流体的粘度进一步包括：

39、控制器基于如下方程计算流体的粘度：

40、

41、其中，η为待测流体的粘度；δi为电流增量；r0为驱动电路的电阻；i0为驱动电路的电流；r为测试探头的半径；k为与传感器结构相关的固定常数；t为波形震荡一次的时间；a是与浸入液面的深度和探头半径相关的常数。

42、根据本发明的一个实施例，方法还包括：

43、通过压力传感器连续监测井下不同深度的压力并进行存储。

44、根据本发明的一个实施例，方法还包括：

45、通过温度传感器连续监测井下不同深度的温度并进行存储。

46、本发明的有益效果包括：本发明所提供的一种化学驱井下流体实时监测装置及方法，对化学驱注入井可实现井下连续粘度测量及测井过程中连续采集井下不同深度的压力信号以及温度信号，从而准确掌握注入井聚合物粘度变化情况，为采油生产配置合理粘度的聚合物驱提供数据支持。解决了注聚井下环境复杂，作业成本高、缺乏有效的井下参数长期实时监测手段等问题。