張落玲

(大慶油田有限責任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

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·儀器設(shè)備與應(yīng)用·

分流法電導含水率計的研究及現(xiàn)場應(yīng)用

張落玲

(大慶油田有限責任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163153)

針對高含水及特高含水油井生產(chǎn)測井中含水率測量的分辨率不高的問題，設(shè)計了基于外分流法的高分辨率電導含水率計。在集流傘和傳感器之間的儀器通道內(nèi)加入分流管，通過外引的方法將儀器通道內(nèi)的水分流到儀器外，同時也避免了分流管占用阻抗傳感器測量通道空間，降低流經(jīng)阻抗傳感器內(nèi)流體的含水率，使得儀器測量的混相值增加，相對響應(yīng)降低，由此拉大不同含水率時儀器響應(yīng)，提高了插值空間，從而提高了測量的分辨率，實驗進一步驗證了改進后儀器具有很好的穩(wěn)定性和重復性，為油田高含水油井測量提供了技術(shù)支持，同時在現(xiàn)場應(yīng)用中也取得了良好的效果。

外分流；阻抗傳感器；高分辨率；穩(wěn)定性

0 引 言

隨著油田的開采,油井含水率必將進入高含水甚至特高含水階段[1],目前大慶油田已進入高含水后期,在此階段如何實現(xiàn)油氣藏的科學管理和提高采收率有著十分重要的意義。現(xiàn)有的電導含水率計具有非阻流、無放射性、結(jié)構(gòu)簡單、成本低廉、響應(yīng)速度快等優(yōu)點[2],并且在大慶、吉林等油田的產(chǎn)出剖面測井中已被廣泛地應(yīng)用[3]。高含水甚至是特高含水階段,生產(chǎn)測井對儀器的要求將更加苛刻，針對油田開發(fā)后期高含水、特高含水的特殊情況,本文在原有內(nèi)分流的基礎(chǔ)上提出了基于外分流法的電導含水率計。

1 儀器機構(gòu)改進及測量原理

儀器由電路段、測量段、集流傘三大部分組成，由于老儀器短接部分多，在修理儀器的過程中容易出錯，并且十分繁瑣，維修起來耗時長，效率低首次成功率低，改進后的儀器是在測量通道內(nèi)增加了外分流管，同時渦輪和傳感器的位置互換，傳感器導線不通過渦輪，有效地避免了安裝渦輪的過程中將導線卡破，傳感器短節(jié)和點路段短節(jié)連接在一起，減少了測量段與電路段的接線，有效地減少了儀器的維修時間大大地提高了維修速度。改進后儀器結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 儀器結(jié)構(gòu)示意圖

由于外分流結(jié)構(gòu)儀器通道內(nèi)的大部分水被分流到儀器外，同時傳感器通道不被分流管占用，使得傳感器油污少，測量更加準確。 由于分流作用使通過測量通道混合流體的含水率降低，對應(yīng)測量的混相值增大，由此增加了與儀器全水響應(yīng)之間的差異，從阻抗儀器相對響應(yīng)R=fw/fm可知，fw為全水值，fm為油水混相值，而全水值不變，從而阻抗儀器相對響應(yīng)值降低，拉大了儀器響應(yīng)之間的距離[4]，對于高含水曲線插值計算空間更大，測量分辨率得以提高。

2 模擬井室內(nèi)實驗研究

室內(nèi)模擬實驗是在檢測中心多相流模擬井上完成的。采用28 mm外徑儀器在直徑為5.5 in(1 in=25.4 mm)有機玻璃垂直模擬井筒內(nèi)標定，在常溫常壓條件下，使用介質(zhì)是柴油和水。實驗流量范圍為2～80 m3/d，每個流量點下標準含水率分別為50%、60%、70%、80%、90%，根據(jù)實驗需要，對流量、含水率點進行加密，記錄給定流量和含水下儀器的輸出混相值，穩(wěn)定狀態(tài)下取其一分鐘內(nèi)平均值，關(guān)傘測量全水值，求得儀器相對響應(yīng)R=fw/fm,繪制出不同流量下儀器相對響應(yīng)和含水率的關(guān)系圖。

2.1 渦輪和含水率規(guī)律分析

采用與已經(jīng)取得明顯效果的內(nèi)分流法阻抗式含水率計的對比分析實驗來評價外分流法含水率計在含水率測量方面的性能，圖2為隨機抽取的3#儀器外分流法高分辨率含水率計與內(nèi)分流法阻抗式含水率計刻度對比圖版，從圖中可以看出，外分流法含水率計與內(nèi)分流法阻抗式含水率計的儀器相對響應(yīng)與配比含水率均具有明顯的相同規(guī)律性。采用金屬分流管外引時，所得的曲線明顯較平滑，儀器的測量響應(yīng)明顯降低，拉大了不同含水率時儀器響應(yīng)之間的距離，實現(xiàn)了提高分辨率的能力。在低流量時候，外分流在10 m3/d以下，才出現(xiàn)滑脫效應(yīng)，而在內(nèi)分流的時候，流量在20 m3/d以下出現(xiàn)滑脫效用，在低流量情況下，外分流測量效果更好，受滑脫效用小，測量更準確。從圖3中可以明顯看出，外分流渦輪響應(yīng)較內(nèi)分流低，說明外分流法確實分流掉了較多的流體，起到了外引分流效果。

圖2 內(nèi)分流和外分流含水圖版對比

圖3 內(nèi)分流和外分流渦輪圖版對比

2.2 儀器重復性、一致性及高分辨率分析

為了驗證高分辨率外分流含水率計的一致性，采用隨機抽取兩支儀器在同一條件下測得含水率對比，如圖4所示，橫坐標是標準流量，縱坐標是儀器響應(yīng)，從圖中可以看出，含水率曲線一致，大體相同，一致性好。

為了驗證該結(jié)構(gòu)設(shè)置在測量上是否準確可靠，在外分流法高分辨率含水率機所有機構(gòu)不變的情況下，兩次不同時間測量的含水率對比，橫坐標是標準流量，縱坐標是儀器響應(yīng)，從圖5疊加圖版可知，兩次測量的曲線基本重合，偏差很小，說明外分流法在阻抗式含水率計測量穩(wěn)定，重復性好，能夠在不同時間重復測量準確。

圖4 一致性含水圖版

圖5 重復性含水圖板

對外分流法高分辨率含水率計經(jīng)行了加密實驗，隨機抽取一支儀器調(diào)節(jié)不同的含水率，在含水90%以上在做加密實驗，如圖6所示，橫坐標是標準流量，縱坐標是儀器的相對響應(yīng)，通過含水率曲線的清晰度來驗證分辨率是否提高[5]，從圖上可以看出，低流量條件下，含水率分別90%、93%、95%、96%、97%、98%測得曲線不粘連，不重合，間隔較大，曲線清晰，且曲線走勢完全一致，測量精確度優(yōu)于2%，說明通過外分流測得含水率準確，分辨率也得到了極大的提高。

圖6 含水率加密標定圖版

3 現(xiàn)場實驗

該分流儀器經(jīng)過嚴格檢測和標定后，2012年初步投入現(xiàn)場應(yīng)用。主要選擇高含水油井進行測量，2013到2016年期間在大慶油田進行儀器推廣，累計上井500余口，成功率高到89.75%。渦輪砂卡和集流傘上提下放時破損是影響測井成功的主要因素。

表1和表2分別為井X-X-X1和X-X-X2解釋成果表。圖7為X-X-X1井深度為1 099.7 m點的儀器第三測點測量圖，圖中從左到右分別列出了流量-時間圖、全水值-時間圖、混相值-時間圖。從圖中可以看出，流量和混相值測量曲線能夠反映出油井抽油機的沖次，具有規(guī)律性，全水值十分穩(wěn)定。

圖7 X-X-X1井第三測點測量圖

表1中合層產(chǎn)量測量結(jié)果從上而下呈遞減趨勢，流量重復測量之差為0.3 m3/d。含水率重復測量之差0.1%。流量和含水率重復測量穩(wěn)定性好，誤差較小。重復測量主產(chǎn)層G110～G118(3)全水值、混相值及產(chǎn)量幾乎和原來測量結(jié)果重合，重復性良好，含水率為91.1%，利用另一支儀器測量計算所得的含水率為91.0%，相差僅為0.1%。表2為X-X-X2井的解釋成果表，儀器響應(yīng)規(guī)律一致。現(xiàn)場測井資料進一步證明了外分流法阻抗式含水率計具有很好的重復性和一致性，儀器在高含水率測量時穩(wěn)定性良好。

表1 X-X-X1井分層測試及找水成果表

表2 X-X-X2井分層測試及找水成果表

表3 X-X-X3井分層測試及找水成果表

表3是吉林XX采油廠井X-X-X3解釋成果圖，分流法高分辨率電導含水率計測量數(shù)據(jù)穩(wěn)定，重復性好，在重復測量時，合層產(chǎn)量相差僅為0.2 m3/d ，誤差極小，合層產(chǎn)量測量結(jié)果從上往下遞減，井口落實產(chǎn)液量為60 m3/d和含水93%，儀器測量結(jié)果為59.5 m3/d和含水91.4%，測量結(jié)果和井口落實基本一致，說明儀器在測量高含水時測量結(jié)果準確，穩(wěn)定性好。

4 結(jié) 論

1)利用阻抗傳感器測量含水率，通過在測量通道內(nèi)加入導電分流管向外分流掉部分水。使得阻抗傳感器測量得到的混相值增加，從而提高了測量的分辨率，在高含水時分辨率可以達到2%，甚至優(yōu)于2%。極大地提高了儀器的使用范圍。

2)儀器測量穩(wěn)定，受環(huán)境的影響小，重復性好，通過隨機抽取不同儀器測量，圖版曲線一致，適用范圍廣，一致性好。

3)流量大于20 m3/d,含水率大于80%時儀器測量穩(wěn)定、偏差小，儀器特別適合高及特高含水時測量。

4)現(xiàn)場試驗結(jié)果表明，在高含水及特高含水油井產(chǎn)出剖面測井中，外分流法高分辨率含水率計量具有測量穩(wěn)定、重復性好、分辨率高等優(yōu)點，可為油田后期開發(fā)提供有利的技術(shù)支持。

[1] 王 敏，丁慶榮，黃春輝，等.基于分流法的電導含水率計的響應(yīng)特性[J].大慶石油地質(zhì)與開發(fā),2013,32(2):170-174.

[2] 楊志剛，馬慶華，王鵬程，等.基于FLUNENT的分流法電導含水率計不同的湍流模型仿真與實驗比較[J].石油儀器,2012,26(6):10-13.

[3] 許建暉.基于分流法的高分辨率電導含水率計的設(shè)計及實驗研究[D].東北石油大學，2011

[4] 李 雷.阻抗式含水率計的優(yōu)化設(shè)計[D].大慶石油學院,2007.

[5] 代雪飛.應(yīng)用全井眼電導傳感器測量油/水兩相流含水率[D].大慶石油學院,2008.

Research of Shunt Conductance Moisture Content Meter and Field Application

ZHANG Luoling

(DaqingLoggingandTestingServicesCompany,Daqing,Heilongjiang163153,China)

Focusing on the problem of moisture content meter not high resolution in the high water cut oil well production logging, the high resolution conductivity moisture content meter is designed based on external shunt method. The shunt is joined in the instrument channel between the collecting umbrella and the sensor, the water is distributed outside the instrument through the external shunt method, which can prevent the shunt takes impedance sensor channel space, and reduce the moisture content of fluid flows through the impedance sensor, and make the instrument measuring miscible value increase with the relative response reducing. The different moisture content of instrument response is widened, the interpolation of space is improved, the resolution of the measurement can be improved. The test result shows that the improved instrument has good stability and repeatability, which can provide the technical support for the water measurement in the high water cut of wells.

external shunt; impedance sensor;high resolution; stability

張落玲，女，1987年生，2011年畢業(yè)于西安石油大學石油工程專業(yè)，現(xiàn)從事室內(nèi)試驗設(shè)計工作。E-mail:614729592@qq.com

TP274

A

2096-0077(2016)05-0051-04

2016-06-19 編輯：馬小芳)