一种新型水平井流体成像仪技术领域
本发明涉及一种油田水平井产出剖面测井的仪器，是一种分层分段测量水平井井筒流体
的持水率和流量的新型水平井流体成像仪。
背景技术
伴随着水平井技术的发展，水平井生产测井也成为了摆在石油人面前的一个重要课题。
目前，水平井生产测井除了要测常规生产测井参数包括温度、压力、磁定位、自然伽马、密
度、含水、流量外，更重要的是要测水平井井筒内的流体组成，即井筒内的流体分布情况，
以及流体在井筒内不同位置的流量及流态等。因此，水平井生产测井除了一些常规的生产测
井方法及仪器经过改进可以使用以外，还有一些特殊的专门用于水平井井底成像的仪器，例
如sondex和斯伦贝谢的阵列式含水、阵列式流量等，这些仪器的应用为油田了解井筒流体分
布提供了强有力的技术支持。但是，这些仪器在使用过程中也有很大的问题：首先，阵列含
水一支仪器上具有12个含水探头，阵列流量具有5个叶轮传感器，这些探头及传感器在生产
过程中甚至在使用过程中，特别是在不同人使用的过程中，会有很大差异，特别是叶轮的调
节，人为因素相差很大，因此可能会给测量结果的准确性造成很大误差；其次，阵列含水与
流量在测井过程中要求仪器居中，但在实际使用过程中，由于井壁腐蚀，扶正器力度不够等
原因，仪器完全居中的可能性很小，而且仪器在测量过程中在外力的作用下可能会自转，这
样就不能保证每个探头在井中保持在井壁同一水平位置，在旋转过程中测出的数据，只能通
过软件来修正，这样也会造成误差。再次，阵列式仪器的制造成本很高，而且探头部分容易
损坏，使用成本也相对较高。因此，阵列含水流量虽然能够很大的解决油田水平生产测井的
需求，但其也有自己的缺陷，本发明就是克服了上述缺陷而研发的一种全新的测量水平井流
体参数的仪器。
发明内容
本发明的目的在于解决阵列含水和流量仪在使用过程中的不便、误差大及易损坏的问题，
提供一种全新的能够解决油田水平井产液剖面测井的新型水平井流体成像仪，给油田水平井
产液剖面检测提供一种新的解决方案。
本发明的目的是通过如下技术方案来完成的。这种新型水平井流体成像仪，主要包括支
臂传感器组件、支臂摆正组件和支臂传感器推动组件，支臂传感器组件用于测量传感器所处
位置流体的持水率和流量，然后通过对所测数据进行处理获得井筒流体成像结果；支臂摆正
组件用于将支臂传感器组件转动到仪器的正上方，从而保证传感器组件能够一层一层测量井
筒中流体的参数；支臂传感器推动组件用于将支臂传感器组件升起到所需高度，能够连续在
流体截面能扫描不同高度层位的流体的持水率和流量；通过双电机分别控制仪器在水平状态
下姿态摆正和支臂自由升降，实现筒体内垂直剖面的介质含水率测量和流体流速测量。
所述的支臂传感器组件上安装有含水传感器、流量传感器A和流量传感器B，用以测量
传感器所处位置流体的持水率和流量，传感器测得的信号接入到信号处理模块处理后上传到
仪器总线BUS，通过对所测数据进行处理获得井筒流体成像结果；支臂传感器组件靠两个支
臂主臂和一个支臂副臂支撑并受其约束，使支臂传感器组件上的含水传感器、流量传感器A
和流量传感器B的轴线始终保持与仪器轴线方向相平行。
所述的支臂摆正组件包括电机旋转动力组件和重力传感器组件，电机旋转组件提供轴向
旋转的动力将支臂传感器组件旋转到仪器的正上方(即支臂与地平面方向垂直)，重力传感器
组件用于将支臂传感器组件的位置与竖直方向的角度测量出来，然后将测得的数据实时的传
给控制器，经过处理后传给电机并上传到仪器总线BUS；当支臂传感器组件不在仪器正上方
时，控制器通知电机动力组件转动，将支臂传感器组件转动到仪器的正上方。
所述的支臂传感器推动组件包括支臂位置检测组件和支臂推动保护组件，支臂位置检测
组件主要由支臂位置传感器、驱动电机、传动丝杠和预压弹簧组成，驱动电机通过传动丝杠
和预压弹簧以及支臂推动保护组件为支臂传感器组件提供动力，使其能够在远近仪器的位置
来回运动；支臂传感器组件的高度位置通过支臂位置传感器来检测，当支臂传感器组件的高
度到达所需高度后，支臂位置传感器将检测的信号传给控制器，然后由控制器通知驱动电机
停止运动，支臂传感器推动组件可以将支臂传感器组件升起到任意所需的已知高度来测量流
体的参数。支臂推动保护组件的作用是当支臂传感器组件遇阻、电机损坏或者测量到位时，
能够自动关断电机从而保护仪器。
本发明有益的效果是：①本发明提供了一种全新的测量水平井井筒中井液的持水率和流
量的解决方案。②本发明采用同一组探头对不同井深的不同水平面进行定点或连续测量，可
以消除探头差异和人为因素对测量结果的影响。③本发明能够保证仪器在出故障时不至于卡
在井底，支臂在受力情况下能够自由伸缩，从而可以保证整串仪器的测井安全性。
附图说明
图1是本发明仪器结构示意图。
图2是本发明传感器工作原理框图。
图3是本发明电机驱动工作原理框图。
附图标记说明：支臂传感器组件1，含水传感器1-1，流量传感器A1-2，流量传感器B1-3，
支臂主臂1-4，支臂副臂1-5，支臂摆正组件2，电机旋转动力组件2-1，重力传感器组件2-2，
支臂传感器推动组件3，支臂位置检测组件3-1，支臂位置传感器3-2、驱动电机3-3、传动
丝杠3-4，预压弹簧3-5，支臂推动保护组件4，信号处理模块5。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明：
如图所示，这种新型水平井流体成像仪，主要包括支臂传感器组件、支臂摆正组件和支
臂传感器推动组件，支臂传感器组件用于测量传感器所处位置流体的持水率和流量，然后通
过对所测数据进行处理获得井筒流体成像结果；支臂摆正组件用于将支臂传感器组件转动到
仪器的正上方，从而保证传感器组件能够一层一层测量井筒中流体的参数；支臂传感器推动
组件用于将支臂传感器组件升起到所需高度，能够连续在流体截面能扫描不同高度层位的流
体的持水率和流量；通过双电机分别控制仪器在水平状态下姿态摆正和支臂自由升降，实现
筒体内垂直剖面的介质含水率测量和流体流速测量。
支臂传感器组件1上安装有含水传感器1-1和流量传感器A1-2，流量传感器B1-3，两个
传感器测得的信号接入到信号处理模块5处理后上传到BUS。支臂传感器组件1靠两个支臂
主臂1-4和一个支臂副臂1-5支撑并受其约束，使支臂传感器组件1上的含水传感器1-1与
流量传感器A1-2，流量传感器B1-3的轴线始终保持与仪器轴线方向相平行。
支臂摆正组件2包括电机旋转动力组件2-1和重力传感器组件2-2。电机旋转组件提供
轴向旋转的动力将支臂传感器组件1旋转到仪器的正上方。重力传感器组件2-2将支臂传感
器组件1的位置与竖直方向的角度测量出来，然后将测得的数据实时的传给控制器，经过处
理后传给电机并上传到BUS。
支臂传感器推动组件3包括支臂位置检测组件3-1和支臂推动保护组件4组成，支臂位
置检测组件3-1主要由支臂位置传感器3-2、驱动电机3-3、传动丝杠3-4和预压弹簧3-5组
成，驱动电机通过传动丝杠3-4和预压弹簧3-5以及支臂推动保护组件4为支臂传感器组件
1提供动力，使其可以在远近仪器的位置来回运动。支臂传感器组件1的高度位置通过支臂
位置传感器3-2来检测，支臂位置传感器3-2通过检测电机轴的转动，测出电机转动的圈数，
通过计算得出支臂传感器组件1当前所处的位置，当支臂传感器组件1的高度到达所需高度
后，支臂位置传感器3-2将检测的信号传给控制器，然后由控制器通知驱动电机3-3停止运
动，当驱动电机连续正反转时，支臂传感器组件可以连续升起或降低，此时仪器可以连续测
量流体截面的含水率和流量大小。支臂推动保护组件4包括预压弹簧3-5、限位开关4-1等
组成，电机动力通过传动丝杠3-4推动预压弹簧3-5压在限位开关上，如果支臂传感器组件
1遇阻停止动作，而此时电机却继续旋转，进而限位开关4-1断开，此时控制器将马上收到
信号，并通知推动电机停止运转，反之支臂的回收遵循同样的道理，因此支臂推动保护组件
能够起到遇阻保护、电机损坏保护和支臂回收到位保护等功能。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技
术方案，均落在本发明要求的保护范围。