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外流式流量計在注聚剖面測試中應用
發布時間:2021-12-2 09:04:04

摘要:外流式流量計是根據電磁感應原理研制的高精度井下流量測量儀器,其測量結果不受溫度壓力密度粘度和導電率等因素影響。文中簡要介紹了外流式流量計的工作原理及特點,通過資料對比說明了該儀器的優越性,同時探討了該儀器在注聚剖面測試中的應用。
引言
  國內陸上油田特別是東部油田都已進入高含水期,綜合含水率上升快,,大部分注入水沒有起到驅油作用,由于油藏縱向上和平面上的非均質性油水粘度差以及開發過程中的油水動態不平衡造成注,入水在縱向上的單層突進和平面上的舌進,使油井過早見水,含水率越來越高而且由于注入水的長期沖刷造成水淹層沖刷帶的滲透率進一步提高,嚴重地影響了油田的正常開發。聚合物驅油是目前三次朵油中比較成熟的提高朵收率技術,其原理是提高注入流體的粘度,增大流度比,減少注入流體在高滲透率帶的竄流,達到增大波及面積和提高朵收率的目的。注聚效果的好壞取決于注聚剖面調整程度的好壞,因此測準注聚剖面為油田開發提供可靠依據是在油田注聚期監測工作的重點。常用的注水剖面測井方法(主要有渦輪流量計示蹤流量計及同位素載體法)已不能適應注聚剖面測試的需要,外流式流量計法解決了注聚剖面測試過程中由于高粘物體造成的同位素吸附等問題,已越來越多地受到各油田的重視。
常用注入剖面測試方法原理
  目前常用的注入剖面測試方法主要有渦輪流量計示蹤流量計同位素載體法(同位素吸水剖面法)。渦輪流量計依據的是流體流速與渦輪轉速在流體不可壓縮渦輪材料均勻情況下成線性關系,但由于聚合物粘度較大破壞了其線性關系,所以渦輪流量計不適應聚合物注入部!面測試。示蹤流量計朵用放射性示蹤劑位移原理確定分層流量,測井過程中儀器靜止,利用示蹤劑通過兩個伽瑪探測器的時間計算流速。而放射性同位素載體法是利用放射性同位素人為地提高井內被研究對象的伽瑪射線強度,具體方法是向井內注入被放射性同位素活化的物質在注入活化物質前后分別進行伽瑪測井,對比兩次測量結果,找出活化物質在井中的分布情況,從而確定各吸水層的吸水量。目前采用的放射性示蹤劑多為固相或懸浮液,由于注聚井聚合物粘度較高示蹤劑易粘附在儀器或井壁上,影響了示蹤流量計放射性同位素載體法測試結果的可靠程度。
外流式流量計的原理和測試方法
1.工作原理
  外流式流量計依據電磁感應原理工作,當導體(聚合物流體水)橫切磁場移動時,導體中感應出與速度(流速)成正比的電勢,儀器測量出流體流動產生的感應電勢,就能推算出流速和流量。根據法拉第電磁感應定律有
 
  式中:Ve一感應電勢,V;B-磁場強度,H;v一含導電離子流體的流速,mXs;Q一流體的體積流量,m³Is;d-管道直徑,m。
  上式中不包含流體的溫度壓力密度粘度和導電率等因素,故測量精度不受這些因素直接影響,能實現較高精度的流量測定。
  圖1圖2分別為注水井電磁流量計和外流式電磁流量計工作原理圖。外流式流量計磁場設計在流量探頭四周的外部空間,感應測量電極設置在流量探頭的筒壁外側,流速測量靈敏空間在測量探頭的外部,流體在探頭外圍流過。為減少儀器不居中對測量結果造成的影響,,在儀器上下部設計了兩個扶正器。

注水井電磁流量計工作原理圖示 
外流式電磁流量計工作原理圖示 
2.外流式流量計測試方法
  目前各油田注聚井多朵用多層合注,即管柱下到注入層位以上。為了減少由于井口放湓流關井對測量結果的影響,應在井口選擇測試防噴裝置,防噴管內徑尺寸最好與井內管柱尺寸相同。測試過程中選擇合適的加重量即可進行正常測試,儀器上提過程中應注意在儀器進入油管時減慢速度。
測試資料對比
  孤東油田八區位于孤東油田南部,孤東披覆背斜冀部,是由北南西三條斷塊控制的自然封閉斷塊,構造簡單,西高東低,高差50m,注聚目的層位為館上段,屬河流相沉積,油層非均質性強,油藏特點可概括為高滲透高飽和高粘度稠油疏松砂巖油藏。該區先后在28210井和26212井進行了外流式流量計測試和同位素吸水剖面測試,測試結果見表1。
 
注:表中外流式流量計法吸水量為外流式流量計所測結果,其相對吸水量由外流式吸水量計算得到,其中28210井配水期間配注量為198m',26212井為178m’。
  從對比結果和測試資料可以看出,外流式流量計在注聚剖面測試中既可以獲得單層流量又可獲得各層相對吸水量,單井所測各層吸水量累計所得單井總注入量與井口實際注入量軟為符合。而同位素吸水剖面測井由于聚合物粘度較高,同位素不易散開,容易出現底層沉降和管壁粘污等現象,從而影響了資料的真實性。
外流式流量計的應用
  外流式電磁流量計由于不改變流體原來的運動方向和速度,所以不產生額外的流阻,目前研制的外流式流量計靈敏度很高,它可響應1mmTk的流體速度,特別適合于高粘度聚合物的注入剖面測量。外流式流量計的靈敏度空間限于儀器周圍的磁場分布區域,它測量出的是局部區域的平均流速,當用來推算全井平均流速時,要考慮流體流型變化的影響。理論分析說明,只要流體的流型不變(保持在層流或紊流段),儀器的響應是完全線性的。流型轉烴時,流體截面的流速分布發生變化,將產生一定的非線性。實驗標定證實,用于注水測量時,在139.7mm管內,注入量低于30m³IId時,可測出一定的非線性,但需要低端多點標定再作相應的數據處理軟件修正才能達到高精度;對于高粘度的聚合物注入井,理論計算得出,在通常的注入量范圍內(每天數百方以內),管內流體都保持在層流狀態,因而測量數據是線性的,原則上,儀器只要標定一個流量點,便可得出全程的響應。外流式流量計測量結果受流體流型變化的影響,因此需要進行不同流型的校正,測量不同流體應采用不同流體的標定結果。
  外流式流量計也可以用于偏心空心和籠統注水井的注水測量,它可以與井下壓力計組合確定閥壓梯度(選擇合理的注聚壓力梯度達到調剖和驅油的效果,該壓力梯度為閥壓梯度),也可以與不同工具配合進行單層驅動開啟壓力測試。
  外流式流量計解決了油田注聚過程中的測試需要,由于其無機械活動部件測量精度高、可靠性好不砂卡壽命長等優點,必將在以后的油田“三朵”工作中發揮更大的作用。

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