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涡轮流量计在过流式低产液产出剖面测井技术和



摘要:文章从大庆油田外围低产液井所面临的测井难题,研制了低启动排量的涡轮流量计,对过流式产液剖面测井仪进行了改进,在模拟井和现场做了大量实验,取得了一定的效果。

0、引言:

  随着外围油田增储上产步伐的加快,外围油田已经成为大庆油田的重要产油区,这部分“三低”油田单井产液量低,单井产液介于1 m3/d~10 m3/d,含水50%左右,部分井的产液量甚至低于3 m3/d,射孔层数较多,由于目前使用的测井仪下限偏高,油井的压力较低,部分井有脱气现象,很难满足外围低产液低含水井的测量,因此为了满足对外围油田的低产液低含水井的测试要求,我们在流量测量方面研制了低启动排量的流量计,解决产液量低测量困难的问题;通过优选含水率测量方式,并对含水传感器的结构进行优化设计,提高含水率的分辨能力;研究影响流量和含水率测量的因素和规律及总结仪器在低产液低含水条件下的响应规律。研发了一种适合于外围低产液低含水特点的产液剖面测井技术,进一步提高测量精度和降低流量的测量下限,通过现场试验取得了一定的效果。

1、过流式低产液产出剖面测井仪总体结构设计:

  外围油田低产液低含水产液剖面测井技术研究的主要针对流量和含水两个技术参数,以及集流器方面的研制。配接CCL、井温和压力短接,可以一次下井录取多个参数,以便通过多参数综合解释;对于产液量低于0.2 m3/d以下的井,能够根据测井资料给出定性的分析,形成一套适用于外围油田低产液低含水产液剖面测井技术。经过多种方案的对比,我们选择了一种最优的设计结构,如图1所示。

图1 仪器结构示意图

 

  该种方案基本维持原有过流式产出剖面测井仪的仪器构架,上部分由CCL、井温和压力短接组成,下部为流量含水率测量短接,该短接由低启动流量的涡轮流量计、高分辨力的含水率计以及集流器组成。

  为了提高测量精度,解决外围低产液低含水井的测量,研制低启动排量的流量计,含水率计通过优化设计提高分辨能力和校正图版提高测量精度。配接井温、压力和CCL组成实用的外围油田低产液低含水的组合测井仪。通过解决外围低产液测井中存在的流量、含水两个参数的问题,研制出满足外围油田动态监测需要的测井技术

1)CCL、井温和压力短接的设计

  该部分设计结构与原仪器的结构相同,优化设计减小该短接长度。

2)低启动流量的涡轮流量计

  在流量计方面,研制一种低启动流量的流量计,适应于外围油田的低产液低含水井的流量计,流量测量分成两个测量段,根据单井的产液能力,对单井3 m3/d以下用低启动流量高灵敏涡轮流量计,测量下限流量0.2 m3/d,使仪器能够灵敏地监测出小流量下的差异;对于产量3 m3/d~20 m3/d的井,采用优化设计后的高灵敏涡轮流量计。(普通涡轮和磁悬浮涡轮)

  涡轮流量计的结构,如图2所示,两端顶尖架上安装稳流罩,合理设计减小流体粘性造成的磨擦力矩;在涡轮的宝石轴承方面,与外协专家研制的摩擦力矩的宝石轴承的结构,通过合理的宝石轴承结构,降低磨擦阻力矩;采用霍耳传感器作为检测元件,消除电磁阻力矩,能够有效地降低涡轮的启动排量,敏感元件采用霍耳元件和强磁钢,通过检测涡轮上磁钢的转动。将得到与流量成线性相关的脉冲信号,经井下仪器的电路处理后传输至地面设备。

图2 涡轮流量计结构示意图

 

3)含水率的测量

  含水率计结构方面:采用合理的设计,增大电极的尺寸和缩小流道尺寸,使低流量下含水的测量通道达到较合理的流速范围;使电极与外筒之间的电场分布较过去均匀,从而减小由于油泡在流道中所处位置的不同对电极与电极筒之间电容变化量的影响,提高仪器的含水分辨能力。同时,对气液分离器和集流器也进行了相应的改进。

2、过流式低产液产出剖面测井仪的现场应用:

  以往的过流式含水率计能克服低产液井产液波动和短时间含水率测量产生的偶然误差,取得了一定的成果,但过流式低产液仪器的流量下限偏高,在低流量低含水条件下仪器的含水分辨能力有限,另外该方法采用全集流的方式,对集流器的要求也很高。目前研制的新型涡轮流量计,一方面为了解决低启动排量的问题,提高对低产液的分辨能力,实现层间小流量的分辨。在模拟井中作了大量的实验,并对流量和含水进行了标定,符合上井标准后,我们在现场进行了实验。我们在十厂进行了多口井现场实验,效果如下:

  如朝80-110这口井,产液2.06 m3/d,含水30.0%,我们选用磁悬浮涡轮流量计的6#仪器测量,结果如图3所示。

图3 朝80~100的全井产液和混响值

 

  从图上可以看出,产液在允许的误差范围内,查看混响-含水刻度图板,含水在30%~40%之间,取得了很好的效果。

  其它各点情况和解释成果,见表1,可见低产液测井仪启动排量低,此井已经精确到0.7 m3/d,达到测试效果。

  又如翻121-43井的产液为4.88 m3/d,含水70%,使用3#高精度普通涡轮仪器测得5.8 m3/d,如图4所示,解释成果见表2,最后一点产液为1.1 m3/d,基本吻合,也取得了很好的效果。

表1 产液剖面分层测试找水成果表

表1 产液剖面分层测试找水成果表

表2 产液剖面分层测试找水成果表

表2 产液剖面分层测试找水成果表

图4 翻121~43井的全井产液和混响值

 

  当然,在实验过程中,也发现了一些问题:如:朝103-23,产液3.53 m3/d,含水36.0%,5#仪器下井后涡轮不转,起出后发现有块状粘稠物质,涡轮堵死,可能是聚合物和铁屑粘合成的。

  所以,由于井下情况复杂,由于沾污、脱气、套管铁削等情况都可能对涡轮产生一些不利的影响,可能引起涡轮冲击缓慢,信号弱,从而降低测量的准确性;严重的引起涡轮不转,地面接收不到信号,只能更换仪器。尤其磁悬浮涡轮具有精度高,结构稳定,无摩擦,启动排量低等优点,对低产液的测量起到了很好的效果,但受这些因素影响较大,测井成功率不高,因此对其还需一些改进。

3、结束语:

1)过流式低产液产出剖面测井仪结构设计和优化,使低产液井测量困难的问题有了新的解决方法;通过模拟井的实验得到了仪器在低产液低含水条件下的响应规律。

2)通过现场试验可以看出过流式低产液产出剖面测井仪有一定的可靠性,经过进一步改进和试验,对于提高外围油田低产液低含水井的测量效率、成功率,应该是一种很好的解决办法。

3)磁悬浮涡轮仪器在实验中取得了很好的效果,但也发现了一些限制因素,进一步改进和完善定会取得更好的测试效果。

4)由于受干扰的因素很多,井况复杂,成功率低,因此提高仪器的成功率,减少干扰是目前急需解决的难题。



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