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渦輪流量計在過流式低產液產出剖面測井技術和



摘要:文章從大慶油田外圍低產液井所面臨的測井難題,研制了低啟動排量的渦輪流量計,對過流式產液剖面測井儀進行了改進,在模擬井和現場做了大量實驗,取得了一定的效果。

0、引言:

  隨著外圍油田增儲上產步伐的加快,外圍油田已經成為大慶油田的重要產油區,這部分“三低”油田單井產液量低,單井產液介于1 m3/d~10 m3/d,含水50%左右,部分井的產液量甚至低于3 m3/d,射孔層數較多,由于目前使用的測井儀下限偏高,油井的壓力較低,部分井有脫氣現象,很難滿足外圍低產液低含水井的測量,因此為了滿足對外圍油田的低產液低含水井的測試要求,我們在流量測量方面研制了低啟動排量的流量計,解決產液量低測量困難的問題;通過優選含水率測量方式,并對含水傳感器的結構進行優化設計,提高含水率的分辨能力;研究影響流量和含水率測量的因素和規律及總結儀器在低產液低含水條件下的響應規律。研發了一種適合于外圍低產液低含水特點的產液剖面測井技術,進一步提高測量精度和降低流量的測量下限,通過現場試驗取得了一定的效果。

1、過流式低產液產出剖面測井儀總體結構設計:

  外圍油田低產液低含水產液剖面測井技術研究的主要針對流量和含水兩個技術參數,以及集流器方面的研制。配接CCL、井溫和壓力短接,可以一次下井錄取多個參數,以便通過多參數綜合解釋;對于產液量低于0.2 m3/d以下的井,能夠根據測井資料給出定性的分析,形成一套適用于外圍油田低產液低含水產液剖面測井技術。經過多種方案的對比,我們選擇了一種最優的設計結構,如圖1所示。

圖1 儀器結構示意圖

 

  該種方案基本維持原有過流式產出剖面測井儀的儀器構架,上部分由CCL、井溫和壓力短接組成,下部為流量含水率測量短接,該短接由低啟動流量的渦輪流量計、高分辨力的含水率計以及集流器組成。

  為了提高測量精度,解決外圍低產液低含水井的測量,研制低啟動排量的流量計,含水率計通過優化設計提高分辨能力和校正圖版提高測量精度。配接井溫、壓力和CCL組成實用的外圍油田低產液低含水的組合測井儀。通過解決外圍低產液測井中存在的流量、含水兩個參數的問題,研制出滿足外圍油田動態監測需要的測井技術

1)CCL、井溫和壓力短接的設計

  該部分設計結構與原儀器的結構相同,優化設計減小該短接長度。

2)低啟動流量的渦輪流量計

  在流量計方面,研制一種低啟動流量的流量計,適應于外圍油田的低產液低含水井的流量計,流量測量分成兩個測量段,根據單井的產液能力,對單井3 m3/d以下用低啟動流量高靈敏渦輪流量計,測量下限流量0.2 m3/d,使儀器能夠靈敏地監測出小流量下的差異;對于產量3 m3/d~20 m3/d的井,采用優化設計后的高靈敏渦輪流量計。(普通渦輪和磁懸浮渦輪)

  渦輪流量計的結構,如圖2所示,兩端頂尖架上安裝穩流罩,合理設計減小流體粘性造成的磨擦力矩;在渦輪的寶石軸承方面,與外協專家研制的摩擦力矩的寶石軸承的結構,通過合理的寶石軸承結構,降低磨擦阻力矩;采用霍耳傳感器作為檢測元件,消除電磁阻力矩,能夠有效地降低渦輪的啟動排量,敏感元件采用霍耳元件和強磁鋼,通過檢測渦輪上磁鋼的轉動。將得到與流量成線性相關的脈沖信號,經井下儀器的電路處理后傳輸至地面設備。

圖2 渦輪流量計結構示意圖

 

3)含水率的測量

  含水率計結構方面:采用合理的設計,增大電極的尺寸和縮小流道尺寸,使低流量下含水的測量通道達到較合理的流速范圍;使電極與外筒之間的電場分布較過去均勻,從而減小由于油泡在流道中所處位置的不同對電極與電極筒之間電容變化量的影響,提高儀器的含水分辨能力。同時,對氣液分離器和集流器也進行了相應的改進。

2、過流式低產液產出剖面測井儀的現場應用:

  以往的過流式含水率計能克服低產液井產液波動和短時間含水率測量產生的偶然誤差,取得了一定的成果,但過流式低產液儀器的流量下限偏高,在低流量低含水條件下儀器的含水分辨能力有限,另外該方法采用全集流的方式,對集流器的要求也很高。目前研制的新型渦輪流量計,一方面為了解決低啟動排量的問題,提高對低產液的分辨能力,實現層間小流量的分辨。在模擬井中作了大量的實驗,并對流量和含水進行了標定,符合上井標準后,我們在現場進行了實驗。我們在十廠進行了多口井現場實驗,效果如下:

  如朝80-110這口井,產液2.06 m3/d,含水30.0%,我們選用磁懸浮渦輪流量計的6#儀器測量,結果如圖3所示。

圖3 朝80~100的全井產液和混響值

 

  從圖上可以看出,產液在允許的誤差范圍內,查看混響-含水刻度圖板,含水在30%~40%之間,取得了很好的效果。

  其它各點情況和解釋成果,見表1,可見低產液測井儀啟動排量低,此井已經精確到0.7 m3/d,達到測試效果。

  又如翻121-43井的產液為4.88 m3/d,含水70%,使用3#高精度普通渦輪儀器測得5.8 m3/d,如圖4所示,解釋成果見表2,最后一點產液為1.1 m3/d,基本吻合,也取得了很好的效果。

表1 產液剖面分層測試找水成果表

表1 產液剖面分層測試找水成果表

表2 產液剖面分層測試找水成果表

表2 產液剖面分層測試找水成果表

圖4 翻121~43井的全井產液和混響值

 

  當然,在實驗過程中,也發現了一些問題:如:朝103-23,產液3.53 m3/d,含水36.0%,5#儀器下井后渦輪不轉,起出后發現有塊狀粘稠物質,渦輪堵死,可能是聚合物和鐵屑粘合成的。

  所以,由于井下情況復雜,由于沾污、脫氣、套管鐵削等情況都可能對渦輪產生一些不利的影響,可能引起渦輪沖擊緩慢,信號弱,從而降低測量的準確性;嚴重的引起渦輪不轉,地面接收不到信號,只能更換儀器。尤其磁懸浮渦輪具有精度高,結構穩定,無摩擦,啟動排量低等優點,對低產液的測量起到了很好的效果,但受這些因素影響較大,測井成功率不高,因此對其還需一些改進。

3、結束語:

1)過流式低產液產出剖面測井儀結構設計和優化,使低產液井測量困難的問題有了新的解決方法;通過模擬井的實驗得到了儀器在低產液低含水條件下的響應規律。

2)通過現場試驗可以看出過流式低產液產出剖面測井儀有一定的可靠性,經過進一步改進和試驗,對于提高外圍油田低產液低含水井的測量效率、成功率,應該是一種很好的解決辦法。

3)磁懸浮渦輪儀器在實驗中取得了很好的效果,但也發現了一些限制因素,進一步改進和完善定會取得更好的測試效果。

4)由于受干擾的因素很多,井況復雜,成功率低,因此提高儀器的成功率,減少干擾是目前急需解決的難題。



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