第2届非常规储层岩石物理及测井技术创新长江国际论坛暨第 6 届 SPWLA-SW 学术年会

摘要:针对我国油田开发进入高含水与高采出程度的中后期阶段，大斜度井及水平井等复杂井况日益增多，导致传统单探头电导传感器因“以点代面”无法准确捕捉井筒截面油水两相流的空间分布特征，且井下高温、高压及矿化度波动致使传感器输出信号出现非线性漂移等工程难题，本文基于电导传感技术的流体导电特性差异与多物理场耦合机制，创新研制了一种融合环境参数联合补偿技术的阵列式电导持水率检测系统。在测量原理与系统设计方面，仪器采用聚焦式阵列检测技术，通过多路复用策略驱动周向均匀分布的6支电导传感器，利用多通道循环扫描显著提升了对井筒截面持水率的空间分辨能力。硬件结构上，设计了抗干扰能力强的信号调理电路，采用双极性脉冲激励配合精密全波整流技术，有效抑制了电极极化效应与分布电容充放电引起的波形失真，建立了系统输出直流信号与持水率之间的稳健关联。核心控制单元选用FPGA承担高速多通道采集与时序管理，协同STM32处理器进行数据运算，实现了底层硬件的高效分工与实时响应。在算法优化与环境适应性策略上，针对传统单一线性补偿难以应对复杂环境耦合干扰的局限，提出了“温度-矿化度联合补偿模型”。该模型将温度与矿化度作为显式变量引入传递函数，通过多维曲面拟合技术对传感器原始响应进行同步修正，从机理上消除了环境参数波动引起的测量误差。实验结果表明，该系统在155℃高温环境下工作稳定展现出优异的耐温性能；在50%~100%的高含水率范围内，系统输出电压与持水率呈良好的单调递减关系，测量灵敏度达到0.131V/%，测量误差控制在2%以内。该研究成功实现了阵列化、高精度与环境自适应的持水率检测，为我国高含水油田的动态监测与生产测井提供了重要的理论依据与技术支撑。
关键词：持水率检测；阵列电导传感器；环境联合补偿；FPGA协同控制；精密全波整流