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外流式电磁流量计在大庆油田聚驱注测井中应用
发布时间:2021-11-4 08:37:28

摘要:介绍了外流式电磁流量计的基本原理、结构、工作方式及应用规模、效果和测井实例。该仪器是一种新型的测量注入剖面的仪器,能够较好解决聚合物驱和三元复合驱注入剖面的测井问题。
一、引言
  大庆油田进入三次采油过程中,注聚合物驱油已经成为提高原油采收率的重要手段之一,它比水驱效果提高了20%左右。近几年,大庆油田在北一断西区块开展的聚合物驱油先导性试验取得了明显的效果。因此,聚合物驱和三元复合驱注入剖面的测井问题急待解决。
  现场试验表明,过去常用的注入剖面测井仪器已不适应注聚合物剖面测试的要求。例如,应用传统涡轮流量计测流量参数时,因注入的聚合物流体黏度增大,导致测量误差增大,甚至因涡轮不启动而无法测量较小流量;同时,聚合物和三元复合驱的井内流体腐蚀性大,导致涡沦腐蚀损害,影响了测量精度。同位素示踪法也由于聚合物黏度大,放射性微球颗粒不易扩散,混合不均匀,出现放射性微粒“抱团”、“聚堆”,使放射性示踪剂难以按比例滤积在吸液地层表面上等原因得不到理想测试结果。
  电磁流量计是一种新型的测量注入剖面的仪器,能够较好地解决聚合物注入剖面的测井问题。该仪器根据电磁感应原理,可以测量注入层段各点的流量,也可以随深度连续测量流量,测试结果给出各注入层段的相对注入量和绝对注入量。因该仪器没有可动部件,因而不受注入液黏度和密度的影响,不影响注入状态和注入方式,并且可靠耐用,准确性好,对测试环境无放射性污染,测井实效高,测井成功率大于90%。目前,该仪器已在大庆油田和其他各油田得到广泛应用,受到有关专家.的一致好评。
二、测量原理
  利用电磁感应原理,电磁流量计一般被用来测量流过管道中导电流体的流量。不管流体的性质如何,只要其具有微弱的导电性(电导率大于8X10-5Ss/m)即可进行测量。通常,油田三采注入的聚合物混合液的导电性能良好,符合这种测量条件。
 
  如图1所示,根据电磁感应原理,当导电流体,在磁场强度为B的磁场中以速度V运动时,切割磁力线而产生电场E关系为
 
  则在线形长度为L的a和b两点之间产生感应电动势Ɛab
 
  a、b两接收电极之间的距离L为已知常数,B为已知的磁场强度。故εab是V的单调函数,Ɛab随V变化而变化。而瞬时流量g等于流速V与导管截面积S(常数)的乘积,因此有
 
式中K一仪器常数,
  只要通过电路测得Ɛab,即可得到对应的流量Q。
三、外流式电磁流量计
1,结构
  如图2所示,井下仪器自上而下依次为过芯加重、上扶正器、电磁流量计(含磁性定位器)和下扶正器。其中电磁流量计是仪器测量注入流量的核心部分,在结构设计方面实现了传感器和电路的一体化。过芯加重帮助仪器顺利下井,上、下扶正器保持仪器在正常工作时在套管内居中。使用磁性定位器后可以根据套管接箍深度校正仪器深度。
 
2,工作方式
  过芯加重上接头与单芯电缆头连接,井下仪器用单芯电缆供电和传输信号。仪器可用于上提连续测量流量和定点测量流量。图3为仪器工作的电路框图。井下仪器通过单芯电缆与数控测井地面设备配接,地面供直流电压60~80V,电流约80mA。连续测井时,流量信号与套管接箍信号通过单芯电缆到达地面设备,经过地面信号分离电路处理成两路单独的信号。接箍信号被处理成模拟信号,可以进到数控测井地面设备的模拟道处理和记录;流量信号被处理成脉冲频率信号,可以进到数控测井地面设备的脉冲道处理和记录。这两种信号是测井仪器最常用的信号,因此,井下仪器可以方便地挂接在其他地面测井设备上使用。测井资料的录取和处理通过数控测井地面设备的注入剖面测井软件完成。
 
3,技术指标
  该仪器在测试技术服务分公司的油、气、水三相模拟实验装置中进行了标定。
  实验结果表明,仪器对流量响应的线性很好分辨率为2m³/d,流量测量范围可达2~500m³/d,从实验数据中计算出的流量误差小于±3%(仪器的典型刻度图版见图4)。
 
  经检测,仪器技术指标如下:
◆电磁流量计测量范围:2~500m³/d
◆仪器测量误差:±3%
◆耐温指标:125℃
◆耐压指标:60MPa
现场试验表明仪器的可靠性、重复性和一致性都很好
四、测井实例
  目前,该仪器不仅可以准确地测量注聚合物井的分层注入量,还可以应用到适合测试条件的注水.井中。仪器可靠耐用,准确性和一致性都比较好,测井时效高。应用该仪器测的注聚合物井,从解释成果表中可以清楚地看出各分层的相对注入量和绝对注入量,从连续曲线也可以清晰地分辨各注入层的注入势态,而且连续曲线与点测结果符合得比较好。提供了准确可靠的注入剖面资料,为地质分析、调剖和工程技术改造等提供了宝贵的信息,解决了三次采油工程中急待解决的聚合物注入剖面测试问题。
  电磁流量计在三元复合驱杏14P2井的点测中提供的点测流量资料准确地给出了各注入层段及合层的吸液能力。连续曲线清楚地看出注入井段的各部位的吸液能力,而且与点测资料比较吻合。流量测试结果与自然电位曲线测得的较强吸液能力的厚层相对应,符合地质规律。井温、压力曲线都很正常,准确地反应了三元注入剖面的温度和压力特征。接箍信号准确地反映了注入层段套管的接箍位置,为点测流量和连续测井提供了准确的深度参考。由于井下管柱状况的影响,目前电测流量计的流量资料以点测为准,连续曲线作为参考。通过现场试验证明了所研制的这套仪器的可靠性、稳定性、重复性都比较好,测井仪器和电缆的抗腐蚀能力也比较好。
五、三元复合驱分层配注井应用探讨
  由于电磁流量计属于接触式测量仪器,因此,对三元复合驱分层配注井管外流体无法进行测量,只能分大层段测量各层的总注入量。要想测量管外小层的注入量必须选其他流量计。应用放射性测井原理的脉冲中子氧活化测井仪可以实现这个目的。在将来出现三元复合驱分层配注井时可以采用磁性定位器、温度计、压力计、脉冲中子氧活化测井仪组合测量三元复合驱注入剖面。另外,超声波流量计也有可能过金属油管测量油套环形空间流体的速度。
六、结论
◆电磁流量计可以准确地测量聚合物和三元复合驱井的注入剖面的分层注入量(相对值和绝对.值)。
◆电磁流量计测量精度高,量程范围宽,测井成功率高。
◆仪器可靠耐用,无活动部件,不破坏聚合物的分子链。
◆选用磁性定位器、井温仪、压力仪、电磁流量计多参数组合测井可以较好地解决三元复合驱注入剖面的测井问题,多参数组合测井综合解释可以提供更多、更好的信息。
◆对于将来出现的分层配注井,可以应用脉冲中子氧活化测井仪替代电磁流量计组合其他仪器进行测井。
◆测井过程中不影响注入井的注入状况,无放射性等环境污染。 

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