测井换能器模拟深井环境下电性能试验装置、系统及方法与流程

1.本发明涉及测井换能器技术领域，尤其是指测井换能器模拟深井环境下电性能试验装置、系统及方法。


背景技术：

2.测井换能器是声波测井仪器的核心部件，是决定声波仪器质量的重要因素，随着国内测井仪器研发水平的不断提升以及声波测井资料应用范围的不断拓展，对声波测井换能器的性能和质量稳定性的要求也越来越高。声波测井换能器通常浸在硅油中，在高温高压下工作，为评价声波测井换能器的性能和质量稳定性，必须对换能器在高温高压下油介质中的性能与参数开展测试。目前在测井换能器的研制和生产质量控制阶段，其性能与参数测试主要在常温常压下浸在硅油中测试，也有在高温常压下浸在硅油中测试的，这些都无法反映出换能器在实际工况下的性能和参数，导致科研方向不明确，质量控制不到位，严重影响了测井换能器的研发和应用；最能反映换能器在实际工况下性能和参数的是找口油井实际测试，但是合适的井在测井换能器需要测试的时候不一定有空，另外，下井、测试及出井都要到现场，时间成本及金钱成本都比较昂贵，很难作为测井换能器研制及质量控制的常规手段，同时，采用实际下井也只能针对具体的口井，如参数发生变化还要换井，另外，实际下井的条件建设永远晚于实际的油井，无法针对未来的情况。。


技术实现要素：

3.为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中测井换能器下井、测试及出井都要到现场，时间成本及金钱成本都比较昂贵，很难作为测井换能器研制及质量控制常规手段的问题，同时可以针对将来可能的油井条件的测试问题，从而提供一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验装置、系统及方法。
4.为解决上述技术问题，本发明的一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验装置，所述电性能试验装置结构基于测井换能器配套设计，其中的测井换能器设于电性能试验装置中，包括开盖模块、罐体主体结构，所述的开盖模块上设有溢油孔及开关、耐高温高压油介质绝缘子，所述的罐体主体结构一端设有两个进出油孔，分别是油压泵孔和油热泵孔。
5.在本发明的一个实施例中，所述的罐体主体结构内壁上设有若干个测温和测压传感器，且罐体主体结构底端设有换油孔8及开关，同时罐体主体结构外包隔热材料。
6.本技术实施例的第二方面，一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验系统，所述的电性能试验系统基于所述的电性能试验装置为中心搭建，包括配套的加压加温模块、电性能测试仪器，所述的配套的加压加温模块内包括有plc控制系统；所述的电性能测试仪器与耐高温高压油介质绝缘子引出测井换能器的电极之间相连。
7.在本发明的一个实施例中，所述的plc控制系统输出控制端连接有油热泵、油压泵，且油热泵、油压泵通过管道与罐体主体结构上的油热泵孔和油压泵孔相连，同时油热
泵、油压泵一端均设有配套油罐。
8.本技术实施例的第三方面，一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验方法，所述的电性能试验方法基于所述的电性能试验装置、所述的电性能试验系统为中心搭建，包括如下步骤：
9.步骤s1：将待测的测井换能器装入电性能试验装置结构的罐体中，电极引出线与开盖模块上的耐高温高压油介质绝缘子连接；
10.步骤s2：开盖模块、罐体主体结构闭合连接，关闭油压泵开关和油热泵开关；
11.步骤s3：打开换油孔开关和溢油孔开关，通过换油孔8加油，至溢油孔出油后，关闭换油孔开关和溢油孔开关；
12.步骤s4：通过耐高温高压油介质绝缘子连接电性能测试仪器测试常温常压下的测井换能器的各种电参数并记录，然后将电路短接，防止温度、压强变化带来的电压冲击；
13.步骤s5：打开油压泵开关和油热泵开关；
14.步骤s6：在plc控制系统界面上选择设定的程序，或根据要求编制控制程序，控制油压泵和油热泵，对罐体内的油同时或分别进行加温和加压；
15.步骤s7：解除电路短接，通过耐高温高压油介质绝缘子连接电性能测试仪器测试常温常压下的测井换能器的各种电参数并记录；
16.步骤s8：将电路短接，根据设定的控制程序，对罐体内的油同时或分别进行减温和减压，直至常温常压，关闭油压泵开关和油热泵开关；
17.步骤s9：打开换油孔开关和溢油孔开关，排除罐体内的油；
18.步骤s10：解除上部开盖和罐体结构连接，断开电极引出线与上部开盖上的耐高温高压油介质绝缘子连接，取出测试的测井换能器。
19.在本发明的一个实施例中，所述的步骤s1中电极引出线通过焊接、压接或接插件与耐高温高压油介质绝缘子之间相连，再与电性能测试设备仪器相接。
20.本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：本发明所述的电性能试验装置、系统及方法可反映出换能器在实际工况下的电性能和参数，能明确科研方向，质量控制到位；且可突破场地、油井安排、现场条件及成本制约、快速、低成本地测试测井换能器在高温高压油介质中的电性能；更能科研先于生产，针对油井未来可能的发展提供仿真测试条件。
附图说明
21.为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
22.图1是本发明所述一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验装置的结构示意图；
23.图2是本发明所述一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验系统的流程结构图。
24.如图所示，1、开盖模块，2、罐体主体结构，3、溢油孔，4、耐高温高压油介质绝缘子，5、油压泵孔，6、油热泵孔，7、测温和测压传感器，8、换油孔，9、隔热材料。
具体实施方式
25.如图1所示，本实施例提供一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验装置，所述电性能试验装置结构基于测井换能器配套设计，其中的测井换能器设于电性能试验装置中，包括开盖模块1、罐体主体结构2，所述的开盖模块1上设有溢油孔3及开关、耐高温高压油介质绝缘子4，所述的罐体主体结构2一端设有两个进出油孔，分别是油压泵孔5和油热泵孔6。
26.所述的罐体主体结构2内壁上设有若干个测温和测压传感器7，且罐体主体结构2底端设有换油孔及开关，同时罐体主体结构2外包隔热材料9。
27.进一步地，制作高温高压油罐体主体结构2，其内径略大于测井换能器的外径，其中的通过压力传感器和油压泵调节罐体内的压强；通过温度传感器和油热泵调节罐体内的温度。
28.如图2所示，一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验系统，所述的电性能试验系统基于所述的电性能试验装置为中心搭建，包括配套的加压加温模块、电性能测试仪器，所述的配套的加压加温模块内包括有plc控制系统；所述的电性能测试仪器与耐高温高压油介质绝缘子4引出测井换能器的电极之间相连。
29.所述的plc控制系统输出控制端连接有油热泵、油压泵，且油热泵、油压泵通过管道与罐体主体结构2上的油热泵孔5和油压泵孔6相连，同时油热泵、油压泵一端均设有配套油罐。
30.进一步地，plc控制系统根据不同地质的油井情况及不同的下井工艺参数，使用预制的或现场编制的控制程序通过控制系统设定加压及加热的速率、测试的温度和压强范围，调节油压泵和油热泵的工作，具体地，plc控制系统通过油压泵完成加压动作，油热泵完成加温动作；且达到可控的油压、可控的油温以及达到所需压温可控的速率的目标。
31.且通过高温高压油罐体主体结构2上部开盖的耐高温高压油介质绝缘子4引出测井换能器的电极，连接各种电性能测试仪器，测试测井换能器在各种油井模拟工况下的电性能。
32.一种测井换能器模拟深井环境下电性能试验方法，所述的电性能试验方法基于所述的电性能试验装置、所述的电性能试验系统为中心搭建，包括如下步骤：
33.步骤s1：将待测的测井换能器装入电性能试验装置结构的罐体中，电极引出线与开盖模块1上的耐高温高压油介质绝缘子4连接；
34.步骤s2：开盖模块1、罐体主体结构2闭合连接，关闭油压泵开关和油热泵开关；
35.步骤s3：打开换油孔开关和溢油孔开关，通过换油孔加油，至溢油孔3出油后，关闭换油孔开关和溢油孔开关；
36.步骤s4：通过耐高温高压油介质绝缘子4连接电性能测试仪器测试常温常压下的测井换能器的各种电参数并记录，然后将电路短接，防止温度、压强变化带来的电压冲击；
37.步骤s5：打开油压泵开关和油热泵开关；
38.步骤s6：在plc控制系统界面上选择设定的程序，或根据要求编制控制程序，控制油压泵和油热泵，对罐体内的油同时或分别进行加温和加压；
39.步骤s7：解除电路短接，通过耐高温高压油介质绝缘子4连接电性能测试仪器测试常温常压下的测井换能器的各种电参数并记录；
40.步骤s8：将电路短接，根据设定的控制程序，对罐体内的油同时或分别进行减温和减压，直至常温常压，关闭油压泵开关和油热泵开关；
41.步骤s9：打开换油孔开关和溢油孔开关，排除罐体内的油；
42.步骤s10：解除上部开盖和罐体结构连接，断开电极引出线与上部开盖上的耐高温高压油介质绝缘子4连接，取出测试的测井换能器。
43.所述的步骤s1中电极引出线通过焊接、压接或接插件与耐高温高压油介质绝缘子4之间相连，再与电性能测试设备仪器相接。
44.本发明所述的一种测井换能器模拟深井环境电性能试验系统和流程，将待测的测井换能器装入其中，可以根据不同地质的油井情况及不同的下井工艺参数，使用预制的或现场编制的控制程序调节升温升压速率，模拟测井换能器在相应油井中所经受的温度、压强及变化速率.测井换能器的电极通过耐高温高压油介质绝缘子4引出，可在升温升压前后及过程中给发射换能器加载，测试发射及接受换能器的各种电参数(电导、电容、电绝缘性能等)。
45.显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。