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外流式流量计在注聚剖面测试中应用
发布时间:2021-12-2 09:04:04

摘要:外流式流量计是根据电磁感应原理研制的高精度井下流量测量仪器,其测量结果不受温度压力密度粘度和导电率等因素影响。文中简要介绍了外流式流量计的工作原理及特点,通过资料对比说明了该仪器的优越性,同时探讨了该仪器在注聚剖面测试中的应用。
引言
  国内陆上油田特别是东部油田都已进入高含水期,综合含水率上升快,,大部分注入水没有起到驱油作用,由于油藏纵向上和平面上的非均质性油水粘度差以及开发过程中的油水动态不平衡造成注,入水在纵向上的单层突进和平面上的舌进,使油井过早见水,含水率越来越高而且由于注入水的长期冲刷造成水淹层冲刷带的渗透率进一步提高,严重地影响了油田的正常开发。聚合物驱油是目前三次朵油中比较成熟的提高朵收率技术,其原理是提高注入流体的粘度,增大流度比,减少注入流体在高渗透率带的窜流,达到增大波及面积和提高朵收率的目的。注聚效果的好坏取决于注聚剖面调整程度的好坏,因此测准注聚剖面为油田开发提供可靠依据是在油田注聚期监测工作的重点。常用的注水剖面测井方法(主要有涡轮流量计示踪流量计及同位素载体法)已不能适应注聚剖面测试的需要,外流式流量计法解决了注聚剖面测试过程中由于高粘物体造成的同位素吸附等问题,已越来越多地受到各油田的重视。
常用注入剖面测试方法原理
  目前常用的注入剖面测试方法主要有涡轮流量计示踪流量计同位素载体法(同位素吸水剖面法)。涡轮流量计依据的是流体流速与涡轮转速在流体不可压缩涡轮材料均匀情况下成线性关系,但由于聚合物粘度较大破坏了其线性关系,所以涡轮流量计不适应聚合物注入部!面测试。示踪流量计朵用放射性示踪剂位移原理确定分层流量,测井过程中仪器静止,利用示踪剂通过两个伽玛探测器的时间计算流速。而放射性同位素载体法是利用放射性同位素人为地提高井内被研究对象的伽玛射线强度,具体方法是向井内注入被放射性同位素活化的物质在注入活化物质前后分别进行伽玛测井,对比两次测量结果,找出活化物质在井中的分布情况,从而确定各吸水层的吸水量。目前采用的放射性示踪剂多为固相或悬浮液,由于注聚井聚合物粘度较高示踪剂易粘附在仪器或井壁上,影响了示踪流量计放射性同位素载体法测试结果的可靠程度。
外流式流量计的原理和测试方法
1.工作原理
  外流式流量计依据电磁感应原理工作,当导体(聚合物流体水)横切磁场移动时,导体中感应出与速度(流速)成正比的电势,仪器测量出流体流动产生的感应电势,就能推算出流速和流量。根据法拉第电磁感应定律有
 
  式中:Ve一感应电势,V;B-磁场强度,H;v一含导电离子流体的流速,mXs;Q一流体的体积流量,m³Is;d-管道直径,m。
  上式中不包含流体的温度压力密度粘度和导电率等因素,故测量精度不受这些因素直接影响,能实现较高精度的流量测定。
  图1图2分别为注水井电磁流量计和外流式电磁流量计工作原理图。外流式流量计磁场设计在流量探头四周的外部空间,感应测量电极设置在流量探头的筒壁外侧,流速测量灵敏空间在测量探头的外部,流体在探头外围流过。为减少仪器不居中对测量结果造成的影响,,在仪器上下部设计了两个扶正器。

注水井电磁流量计工作原理图示 
外流式电磁流量计工作原理图示 
2.外流式流量计测试方法
  目前各油田注聚井多朵用多层合注,即管柱下到注入层位以上。为了减少由于井口放湓流关井对测量结果的影响,应在井口选择测试防喷装置,防喷管内径尺寸最好与井内管柱尺寸相同。测试过程中选择合适的加重量即可进行正常测试,仪器上提过程中应注意在仪器进入油管时减慢速度。
测试资料对比
  孤东油田八区位于孤东油田南部,孤东披覆背斜冀部,是由北南西三条断块控制的自然封闭断块,构造简单,西高东低,高差50m,注聚目的层位为馆上段,属河流相沉积,油层非均质性强,油藏特点可概括为高渗透高饱和高粘度稠油疏松砂岩油藏。该区先后在28210井和26212井进行了外流式流量计测试和同位素吸水剖面测试,测试结果见表1。
 
注:表中外流式流量计法吸水量为外流式流量计所测结果,其相对吸水量由外流式吸水量计算得到,其中28210井配水期间配注量为198m',26212井为178m’。
  从对比结果和测试资料可以看出,外流式流量计在注聚剖面测试中既可以获得单层流量又可获得各层相对吸水量,单井所测各层吸水量累计所得单井总注入量与井口实际注入量软为符合。而同位素吸水剖面测井由于聚合物粘度较高,同位素不易散开,容易出现底层沉降和管壁粘污等现象,从而影响了资料的真实性。
外流式流量计的应用
  外流式电磁流量计由于不改变流体原来的运动方向和速度,所以不产生额外的流阻,目前研制的外流式流量计灵敏度很高,它可响应1mmTk的流体速度,特别适合于高粘度聚合物的注入剖面测量。外流式流量计的灵敏度空间限于仪器周围的磁场分布区域,它测量出的是局部区域的平均流速,当用来推算全井平均流速时,要考虑流体流型变化的影响。理论分析说明,只要流体的流型不变(保持在层流或紊流段),仪器的响应是完全线性的。流型转烃时,流体截面的流速分布发生变化,将产生一定的非线性。实验标定证实,用于注水测量时,在139.7mm管内,注入量低于30m³IId时,可测出一定的非线性,但需要低端多点标定再作相应的数据处理软件修正才能达到高精度;对于高粘度的聚合物注入井,理论计算得出,在通常的注入量范围内(每天数百方以内),管内流体都保持在层流状态,因而测量数据是线性的,原则上,仪器只要标定一个流量点,便可得出全程的响应。外流式流量计测量结果受流体流型变化的影响,因此需要进行不同流型的校正,测量不同流体应采用不同流体的标定结果。
  外流式流量计也可以用于偏心空心和笼统注水井的注水测量,它可以与井下压力计组合确定阀压梯度(选择合理的注聚压力梯度达到调剖和驱油的效果,该压力梯度为阀压梯度),也可以与不同工具配合进行单层驱动开启压力测试。
  外流式流量计解决了油田注聚过程中的测试需要,由于其无机械活动部件测量精度高、可靠性好不砂卡寿命长等优点,必将在以后的油田“三朵”工作中发挥更大的作用。

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