流量计系列产品
 
 

电磁流量计在注聚剖面测井上的应用

发布时间:2017-10-31
 

摘要: 根据电磁感应定律研制的电磁流量计,由于具有测量精度高、量程范围宽及测试结果不受测量介质粘度、温度、压力等参数的影响,应用非常广泛。为提高原油采收率,油田开发后期主要采用往地层中注入高粘度聚合物溶液的方法,因此准确了解各层聚合物注入量十分重要。中文介绍了石油测井用电磁流量计测量原理、结构、工作方式及在注聚井中应用情况,并对下一步发展方向提出了建议。
1994年河南油田开始应用注聚合物驱三次采油技术,并取得了较好的效果。准确地掌握注聚井井下各地层吸入量非常重要。涡轮流量计测井时,因注入聚合物流体粘度较高,导致测量误差大,甚至涡轮无法转动而测不出流量,同位素示踪法由于易受沾污、地层大孔道等因素影响,得不出准确的测试结果。应用井下电磁流量计,有效地解决了以上问题。
1、测量原理
电磁流量计是基于法拉第电磁感应定律的流量测量仪表,测量原理如图1。

当具有一定电导率的流体在磁场中沿垂直方向流动而切割磁力线时,在管道两侧的探测电极上产生感应电势 e:
e=BDν   (1)
式中e——感应电动势,V
B——磁感应强度,T
D——管道直径,m
ν——流体平均流速,m/s
设流经测量管道横截面的流体瞬时体积流量为Q。则有

由于磁感应强度B和管道内径D为固定值,由(3)式可知,流量Q与感应电势e成正比,与其它因素无关,由检测电路测量出感应电势e,便可得出流体的流量Q。
2、电磁流量计结构、理及技术指标
2.1电磁流量计结构
井下电磁流量计自上而下依次为磁性定位器、上扶正器、检测电路、测量电极、下扶正器,结构示意图如图2。

测量电极及检测电路是流量计的核心部分,用于测量和处理流量信号,磁性定位器测量油套管接箍信号,用于准确确定流量计在井下深度,上下扶正器使测量时流量计居于套管中央位置。
2.2工作原理
流量计通过电缆头与测井电缆相连接。用电缆将流量计下至井下,当流量计到达预定的测试深度后,地面仪器通过电缆给流量计供电。晶振电路产生的信号经整形后,一路送采样电路作为采样脉冲,另一路经功率放大后送激磁线圈,在测量探头周围产生交变磁场,如果仪器所在位置套管内有液体流动,流动液体将切割磁力线而在测量电极上产生感应电动势,该电动势经差动放大、采样保持、电压频率转换、驱动等电路处理后转换成频率信号,与磁定位信号复合后一起通过测井电缆传送至地面二次仪表作进一步接收和处理。其电路工作原理如图3所示。

2.3主要技术指标
流量计在初次投入实际测井应用前或使用一段时间后,均需在井筒模拟装置内对其进行实液刻度,以得出刻度图版。图4是某支流量计q-f关系图版,相关系数R显示数据拟合效果非常好,利用回归公式将测量频率值转换成流量值。

主要技术指标
流量测量范围2~500m3/d,测量误差±1%,耐温90℃,耐压50MPa,外径38mm,工作电流60mA。
3、现场测井情况        
电磁流量计自1999年开始应用以来,已累计测井60多井次。资料合格率、工艺成功率100%,目前正在油田推广应用。表1为一口井电磁流量计测井解释成果。
该井井口压力15.1MPa,全井注入量352m3/d,聚合物浓度1.65×10^-3。流量计测试全井流量为355.2m3/d,分层结果显示了各层位吸水量的差异。Ⅱ53号层(1509.2~1517.8m)为主吸水层,吸水量占全井42.9%,52号层3个小层1481.8~1490.0m、1493.0~1499.4m及1502.8~1506.0m吸水量分别为17.3%、15%、21.6%,为次吸水层,而底部层位厚度薄,吸水性能不好。
为验证上表中的测量结果,在井下下入封隔器,封隔深度为1501.0m和1508.0m。然后地面保持注入压力15.1MPa不变,单独往52层(1502.8~1506.0m)注聚合物,地面测量流量为74.8m3,与流量计井下测量结果76.7m3相一致,从而对电磁流量计测试结果的准确性进行了验证。
4、结论及建议
(1)现场应用情况表明,电磁流量计测试结果比较准确、真实;
(2)电磁流量计是一种接触式流量计,不能测管外流量,只适合于尾管位于油层上部(至少10m)的合注井套管内测试;
(3)对于聚合物分注井建议采取电磁流量与能测管外流量的脉冲氧活化两种方法相结合使用。