[其他]石油岩芯物理模型含水饱和度微波测量装置

说明书

本发明是一种用于石油开发研究的岩芯物理模型含水饱和度微波测量装置。为解决岩芯物理模型含水饱和度的瞬时分布问题，本发明采用多元单行收发天线阵列组成多路测量。由数据采集与控制系统经单刀多掷微波开关实现微波讯号的分时发射和接收；同时，由天线控制单元和移动执行机构带动，使收发天线阵列在与其相垂直的方向上作机械扫描，构成大面积块状岩芯物理模型的快速机电扫描。操作灵活、简便，并具有自动化、数字化和电脑化等特点。

本发明是一种用于石油开发研究的石油岩芯物理模型含水饱和度微波测量装置。

在石油开发研究中，需在实验室进行油田注水开发模拟实验，以观察在不同注采方式下，油层中注入水的流动情况、驱油效率、注入水和残余油的分布等等，研究并制定出最佳的注采开发工艺方案以最高的采油速度和最高的采收率来开发油田，＊到油田开发长期高产稳产的目的。一九七四年十月美国R.W.帕逊斯在美国石油工程师协会第49次秋季会上，首先发表了用微波衰减法测量石油岩芯物理模型含水饱和度的实验装置和实验结果的文章《Mlcroware Attenuation-A New Tocl For Monoring in Laborat ory Flooding Experiments》利用水强烈收微波，而模型的其它成分（油、气、＊石、环氧树脂涂层等）则吸收甚微的特性。可以简便迅速地测定石油岩芯物理模型中水驱油过程含水饱和度的分布及其变化，这为观察油田注水开采过程、研究采油机理（包括二次、三次采油机理）、寻求最佳注采方案找到了一种新方法。实验表明，用微波衰减法测量石油岩芯物理模型中的含水饱和度比石油开发研究中传统沿用的解剖法、电阻法、电容法、X射线法和同位素示踪法等均具有许多明显的优越性，快速、简便、准确、无需接触和破坏样品。但是，帕逊斯的实验装置只是由一对发射、接收天线组成的单支路测量装置，因此，只解决了一维条状石油岩芯物理模型含水饱和度的测量。一九七九年，我国玉门油田管理局勘探开发规划设计院和兰州大学合作研制了采用一对发射、接收天线作“S”型机械扫描的石油岩芯物理模型含水饱和度测量装置，同年十二月，发表了题为《微波油层平面物理模型》的文章，实现了二维大面积块状岩芯物理模型含水饱和度的测量。但是，由于采用“S”型纯机械扫描，所以，测量速度比较慢，未能解决石油岩芯物理模型含水饱和度的瞬时分布问题。而且，也未能消除因天线和岩芯之间的相互影响而产生的测量误差。

本发明的目的就是为了提高二维大面积块状岩芯物理模型含水饱和度的测量速度，在工程上实现岩芯物理模型含水饱和度的瞬时分布问题，降低因天线与岩芯之间的相互影响而产生的测量误差，进一步提高测试精度。

其解决的方案是：采用单行发射、接收天线阵列组成多路测量装置取代现有技术中只有一对发射、接收天线组成的单支路测量装置，通过单刀多掷微波开关实现微波讯号对岩芯物理模型的分时发射和接收，构成一维条状快速电扫描。同时，由天线控制单元和移动执行机构带动，使发射、接收天线阵列在与其相垂直的方向上直线移动作机械扫描，从而对岩芯物理模型实现二维大面积快速的机电扫描。为了实现快速扫描测量，就必须对发射、接收天线阵列进行快速扫描控制、多路数据采集、数据处理、显示和打印输出。所以，需用微处理机作为数据采集与控制系统。采用简单易行的光电行扫描激励器为数据采集与控制系统提供行激励讯号。为了提高测量精度，岩芯支架应能升降，可在不同位置上对岩芯物理模型进行测量，通过多次测量再取其平均值的办法来降低因岩芯与天线之间的相互影响而产生的测量误差。此外，为提高相邻天线对之间的隔离度，以降低相邻天线对之间的相互影响而产生的测量误差，发射、接收天线阵列采用交叉馈电方式，即，发射与接收天线阵列〔12、12′〕馈电不是按其天线阵列的排列顺序依次向天线馈电，而是使其保持一定间隔向天线馈电的方式。