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井下电磁流量计在油田的应用

发布时间:2017-10-21
 

摘要:文章通过对存储式电磁流量计在河南油田的配套及试用,总结了其相应的操作规程。结果表明,这种技术具有测量精度高、操作简单、高效、成功率高的特点,是取代浮子流量计进行注水井分层测试的理想技术。
1、引言
据1999年的相关资料统计,河南油田共有注水井530多口,每天注水约45000m3,单井最大日注水量不超过500m3,绝大部分井注的是污水或聚合物水溶液,有很少一部分注的是清水,主要采用庆106型浮子流量计进行分层测试。这是一种机械式流量计,由于被测流量与浮子弹簧形变是非线性函数关系,再加上受井下管柱变形、浮子砂卡等因素的影响,在使用中很难保持仪器标定的测量精度,而且无法直接验证注水井管柱的漏失情况。总的来说浮子流量计的测试资料质量不高。当年的统计结果显示,河南油田一次测试成功率在70%以下。
针对以上情况,我们于1999年引进了井下存储式电磁流量计测井技术(以下简称电磁流量计)用于注水井的分层测试,并在当时的试采公司和采油厂作了试验性应用,取得了比较好的效果。几年来,这种技术在河南油田广泛应用,成为注水井常规分层流量测试的主要方法。
2、电磁流量计的原理与结构
电磁流量计是应用电磁感应原理测出油、套管中液体的平均流速,经换算求得体积流量。它的测量结果不受被测液体粘度、密度、温度、压力及其杂质含量的影响,因此测量精度高。整套仪器由井下仪器和地面仪器组成,其中井下仪器是这项技术的核心部分。
2.1地面仪器
地面仪器主要由便携式计算机和数据回放线组成。计算机内置Window操作系统,应用程序控制测量数据的回放、存储、处理及测井报告的生成。数据回放线是实现井下仪器和计算机通讯的电缆,它的一端是双芯插入塞,与井下仪器对接;另一端是9针插头,与计算机联接。井下仪器与计算机联接好以后,在专用数据处理软件的控制下实现井下仪器存储数据的接收,画出测试卡片,用人机对话的方式完成数据处理和测试成果输出工作。
2.2井下仪器的原理与结构
井下仪器主要由电磁流量计、加重杆、扶正器、绳帽等部分组成,如图1所示。

从图可以看出,它的结构比较简单、紧凑。这也是它测试成功率高的一个重要原因。根据需要可以在电源密封件以上部位配接加重杆,以克服井口阻力使仪器下入井内。井下仪器的流量传感器主要由磁路系统、测量导管、电极、外壳、干扰调整装置及若干引线组成。仪器分内流式、外流式两种结构,可满足不同的测量需要,如图2所示。

图2中左边的是外流式传感器,右边的是内流式传感器。从图上可以看出这种仪器传感器探头内没有任何机械活动部件,所以它有以下技术优点:
(1)测量启动值小,实测为0.3m3/d;
(2)测试成功率高;
(3)测量精度高。
3、测井工艺及资料解释
电磁流量计测井技术主要包括井下流量计、测量数据地面回放、处理设备和测试井口密封装置,以及起下仪器用的绞车,其中流量计是这项技术的关键。电磁流量计测井时,采用钢丝悬挂下井。仪器从井口防喷管下入,通过注水管柱到达测量段。仪器停在适当位置即可测量。从上往下逐点测量和从下往上逐点测量都是允许的。仪器随便起下,在保持注入压力不变的条件下,改变仪器的位置即可测出这个压力点下的各层吸入量。仪器一次下井能完成几个注入压力下的分层吸水量的测试,在调压时不必将仪器提出井筒,能大幅度提高劳动效率。
数据处理完成后,选择适当的仪器标定卡片,计算机自动画出流量卡片,上面包含井号、测井日期、测量起始时间、实时流量、仪器号、调用的仪器标定数据等。根据测试的实际情况选择适当的流量区间,输入压力值,自动计算出分层吸入量,拟合出分层吸水指示曲线,给出分层吸水指数值。再输入井下管柱数据后,可以输出图文并茂的测井报告。整个资料处理过程准确、快捷、误差小。
4、测试资料的应用
电磁流量计的测试资料主要用在以下两个方面:
(1)检查分层配注的结果
为了减少开采中出现的层间矛盾和提高采收率,需要对油层进行分层注水,以控制水的推进速度和方向。定期对分注井进行分层流量测试是检验注水效果的主要技术手段。稠油油藏由于埋藏浅、原油粘度大、地层胶结疏松,洗井时地层出砂严重,注水井井下管柱中(包括测试密封台阶上)有大量的砂粒沉积。在这样的环境中使用浮子流量计进行分层测试,存在测量精度降低、测试成功率低的问题。古城油田泌123区和124区是稠油注污水开发区块,由于油稠、地层胶结不好、不能大排量洗井等原因,地层大量出砂,井下管柱结垢普遍,注入水杂质含量严重超标。这些情况对分层测试工作是一个严峻的挑战。当时试采公司使用浮子流量计测试,由于测试困难,只有30%的层达到了配注。1999年开始使用电磁流量计,成功地解决了分层测试问题,全年共试验10井次,成功率100%,使注水合格率也提高到100%。
(2)检验井下管柱的密封性
这一方法主要是对仪器在井下不同地点的测量结果进行比较,根据流量的增减来判断井下管柱密封情况。若注水管柱有泄漏,则流量的测量结果会出现上部高、下部低的情况;若底部凡尔球的密封不好,则在撞击筒会出现流量不为零的情况。1999年5月5日,在下T5-XXX井用庆106型浮子流量计测试时发现全井流量与地面计量结果相差15m3/d,有关人员怀疑井下注水管柱漏失。由于用浮子流量计无法验证,下入电磁流量计测量,测量结果如图3所示。

图3上10时40分到11时07分间的几个流量台阶(从左到右)分别是在井下1000m、500m、100m测得的,除了500m处是全井流量值,其它与地面计量结果基本一致,说明井下管柱基本不漏。
5、应用中存在的几个问题及对策
电磁流量计应用中主要存在以下几点不足:
(1)仪器井下精确定位问题。由于仪器本身没有深度定位装置,仪器下入深度的计量是靠绞车上的深度计数器来完成。深度计数器计量结果的精度不但与计数器本身有关,而且还与工作环境有关。如果深度误差太大,测量结果就失去意义。因此,深度校正是现场测试的一个关键问题。
(2)管径变化对测量结果的影响。通常应用的电磁流量计是中心流速式的,仪器的标定是在特制的管道中完成的,如果测量环境与标定环境不同,就会出现测量误差。以内流式仪器为例,若它在内径为φ62mm光油管中标定,在内径为φ59mm的涂料油管中测量时就会引入最大15.28%的误差。这是系统误差,因此在仪器测量过程中要搞清楚被测管道的内径,解释资料时要扣除因管径变化引起的测量误差。大量实际测量数据表明,由管径变化引起的误差都在10%以内。
(3)仪器的标定问题。仪器是用清水标定的,若注入介质改为污水或其它非清水介质时会对测量结果产生什么样的影响,也是应用中要考虑的一个问题。在实际应用中,常常需要在现场对仪器进行标定,且要保证标定结果的准确性。
(4)不能连续测量。流量计如果能连续测量管柱内的流动剖面,就能直观地反映出整个井筒内的吸水情况,这样有利于测井资料的解释。由于结构设计上的缺陷,电磁流量计目前还不能完全实现连续测量。
6、结束语
通过对井下存储式电磁流量计在河南油田的应用情况分析,发现该技术完全适应河南油田注水开发的分层测试要求,具有测试成功率高、资料准确、使用方便等特点,资料应用效果好。这种技术是取代浮子流量计进行分层测试的理想技术。