1.引言
據1999年的相關資料統計,河南油田共有注水井530多口,每天注水約45000m³,單井zui大日注水量不超過500m³,絕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,主要采用慶106型浮子流量計進行分層測試。這是一種機械式流量計,由于被測流量與浮子彈簧形變是非線性函數關系,再加上受井下管柱變形、浮子砂卡等因素的影響,在使用中很難保持儀器標定的測量精度,而且無法直接驗證注水井管柱的漏失情況。總的來說浮子流量計的測試資え質量不高。當年的統計結果顯示,河南油田一次測試成功率在70%以下。
針對以上情況,我們于1999年引進了井下存儲式電磁流量計測井技術(以下簡稱電磁流量計)用于注水井的分層測試,并在當時的試采公司和采油廠作了試驗性應用,取得了比較好的效果。幾年來,這種技術在河南油田**應用,成為注水井常規分層流量測試的主要方法。
2.電磁流量計的原理與結構
電磁流量計是應用電磁感應原理測出油、套管中液體的平均流速,經換算求得體積流量。它的測量結果不受被測波體粘度、密度、溫度、壓力及其雜質含量的影響,因此測量精度高。整套儀器由井下儀器和地面儀器組成,其中井下儀器是這項技術的核心部分。
2.1地面儀器
地面儀器主要由便攜式計算機和數據回放線組成。計算機內置 Windows操作系統,應用程序控制測量數據的回放、存儲、處理及測井報告的生成。數據回放線是實現井下儀器和計算機通訊的電纜,它的一端是雙芯插入塞,與井下儀器對接;另一端是9針插頭,與計算機聯接2?。井下儀器與計算機聯接好以后,在專用數據處理軟件的控制下實現井下儀器存儲數據的接收,畫出測試卡片,用人機對話的方式完成數據處理和測試成果輸出工作。
2.2井下儀器的原理與結構
井下儀器主要由電磁流量計、加重桿、扶正器、繩帽等部分組成,如圖1所示。
從圖可以看出,它的結構比較簡單、緊湊。這也是它測試成功率高的一個重要原因。根據需要可以在電源密封件以上部位配接加重桿,以克服井口阻力使儀器下入井內。井下儀器的流量傳感器主要由磁路系統、測量導管、電極、外殼、干擾調整裝置及若干引線組成。儀器分內流式、外流式兩種結構,可滿足不同的測量需要,如圖2所示。圖2中左邊的是外流式傳感器,右邊的是內流式傳感器。從圖上可以看出這種儀器傳感器探頭內沒有任何機械活動部件,所以它有以下技術優點:
(1)測量啟動值小,實測為0.3m³/d；
(2)測試成功率高；
(3)測量精度高。
3.測井工藝及資料解釋
電磁流量計測井技術主要包括井下流量計、測量數據地面回放、處理設備和測試井口密封裝置,以及起下儀器用的絞車,其中流量計是這項技術的關鍵。電磁流量計測井時,采用鋼絲懸掛下井。儀器從井口防噴管下入,通過注水管柱到達測量段。儀器停在適當位置即可測量。從上往下逐點測量和從下往上逐點測量都是允許的。儀器隨便起下,在保持注入壓力不變的條件下,改變儀器的位置即可測出這個壓力點下的各層吸入量。儀器一次下井能完成幾個注入壓力下的分層吸水量的測試,在調壓時不必將儀器提出井筒,能大幅度提高勞動效率。
數據處理完成后,選擇適當的儀器標定卡片,計算機自動畫出流量卡片,上面包含井號、測井日期、測量起始時間、實時流量、儀器號、調用的儀器標定數據等根據測試的實際情況選擇適當的流量區間,輸入壓力值,自動計算出分層吸入量,擬合出分層吸水指示曲線,給出分層吸水指數值。再輸入井下管柱數據后,可以輸出圖文并茂的測井報告。整個資料處理過程準確、快捷、誤差小。
4.測試資料的應用
電磁流量計的測試資料主要用在以下兩個方面:
(1)檢査分層配注的結果為了減少開采中出現的層間矛盾和提高采收率,需要對油層進行分層注水,以控制水的推進速度和方向。定期對分注井進行分層流量測試是檢驗注水效果的主要技術手段。稠油油藏由于埋藏淺、原油粘度大、地層膠結疏松,洗井時地層出砂嚴重,注水井井下管柱中(包括測試密封臺階上)有大量的砂粒沉積。在這樣的環境中使用浮子流量計進行分層測試,存在測量精度降低、測試成功率低的問題。古城油田泌123區和124區是稠油注污水開發區塊,由于油稠、地層膠結不好、不能大排量洗井等原因,地層大量出砂,井下管柱結垢普遍,注入水雜質含量嚴重超標。這些情況對分層測試工作是一個嚴峻的挑戰。當時試采公司使用浮子流量計測試,由于測試困難,只有30%的層達到了配注。1999年開始使用電磁流量計,成功地解決了分層測試問題,全年共試驗10井次,成功率****,使注水合格率也提高到****。
(2)檢驗井下管柱的密封性這一方法主要是對儀器在井下不同地點的測量結果進行比較,根據流量的增減來判斷井下管柱密封情況。若注水管柱有泄漏,則流量的測量結果會出現上部高、下部低的情況若底部凡爾球的密封不好,則在撞擊筒會出現流量不為零的情況。1999年5月5日,在下T5-XXX井用慶106型浮子流量計測試時發現全井流量與地面計量結果相差15m³/d,有關人員懷疑井下注水管柱漏失。由于用浮子流量計無法驗證,下入電磁流量計測量,測量結果如圖3所示。圖3上10時40分到11時07分間的幾個流量臺階(從左到右)分別是在井下1000m、500m、100m測得的,除了500m處是全井流量值,其它與地面計量結果基本一致,說明井下管柱基本不漏。
5.應用中存在的幾個問題及對策
電磁流量計應用中主要存在以下幾點不足:
(1)儀器井下精確定位問題。由于儀器本身沒有深度定位裝置,儀器下入深度的計量是靠絞車上的深度計數器來完成。深度計數器計量結果的精度不但與計數器本身有關,而且還與工作環境有關。如果深度誤差太大,測量結果就失去意義。因此,深度校正是現場測試的一個關鍵問題。
(2)管徑變化對測量結果的影響。通常應用的電磁流量計是中心流速式的,儀器的標定是在特制的管道中完成的,如果測量環境與標定環境不同,就會出現測量誤差。以內流式儀器為例,若它在內徑為Φ62mm光油管中標定,在內徑為Φ59mm的涂料油管中測量時就會引入zui大15.28%的誤差。這是系統誤差,因此在儀器測量過程中要搞清楚被測管道的內徑,解釋資料時要扣除因管徑變化引起的測量誤差。大量實際測量數據表明,由管徑變化引起的誤差都在10%以內。
(3)儀器的標定問題。儀器是用清水標定的,若注入介質改為污水或其它非清水介質時會對測量結果產生什么樣的影響,也是應用中要考慮的一個問題。在實際應用中,常常需要在現場對儀器進行標定,且要保證標定結果的準確性。
4)不能連續測量。流量計如果能連續測量管柱內的流動剖面,就能直觀地反映出整個井筒內的吸水情況,這樣有利于測井資料的解釋。由于結構設計上的缺陷,電磁流量計目前還不能完全實現連續測量。
6.結束語
通過對井下存儲式電磁流量計在河南油田的應用情況分析,發現該技術完全適應河南油田注水開發的分層測試要求,具有測試成功率高、資料準確、使用方便等特點,資料應用效果好。這種技術是取代浮子流量計進行分層測試的理想技術。
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