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不同注入量下全井眼渦輪流量計類型選擇


文章日期:2018-08-04|閱讀數:


摘要:列出了Sondex公司全井眼流量計的性能指標。通過分析某注水井測井實例, 說明針對不同注入量, 應該優化測井設計, 選用合適的渦輪流量計類型, 注意區分使用上測、下測葉片類型, 從而得到有效、高質量的數據。
 
0、引言:
  Sondex全井眼渦輪流量計有多種類型, 在油田注入產出剖面測量時常常慣性地選用某種類型。在一般情況下該種流量計可能工作得很好, 但當條件發生變化時, 測得的數據就沒有那么好, 甚至可能是無效數據。本文列舉了Sondex全井眼渦輪流量計的性能指標, 并通過一個很有啟發性的注入剖面測井實例, 說明了儀器類型選擇和測前設計的重要性。
1、儀器介紹:
  Sondex全井眼渦輪流量計利用液體流動推動葉片旋轉進行測量, 所測曲線單位為rps (轉每秒) 。利用HALL效應, 旋轉被檢測到, 每一轉產生10個脈沖信號, 分辨率為0.1 rps。測量值進而可以轉換為流速[1]。儀器外徑比較細, 有1~11/16 in (1 in=2.54cm) 和1~1/2 in兩種, 可以收攏起來進出油管, 然后在套管里打開進行測量 (見圖1) 。可以測量氣體、液體上行流動和下行流動[2]。
全井眼渦輪流量計渦輪葉片占井眼的面積大, 所以流速測量精度比較高, 流速的測量范圍也比較寬, 啟動門檻速度低。測量上限能達到500 ft/min (1ft=0.304 8 m) , 精度能達到正負2 ft/min, 分辨率為0.1 rps, 水中啟動門檻速度為1.7~2.5 ft/min[3]。
圖1 Sondex全井眼渦輪流量計進出油管示意圖
圖1 Sondex全井眼渦輪流量計進出油管示意圖
 
2、應用實例:
  X-30是一口注水井, 測量段位于外徑為7 in, 內徑為6.366 in的套管中, 共有6個射孔層段, 分布于1 251.5~1 316.5 m之間。測井目的是想搞清楚各射孔層段的吸水量多少, 得到注入剖面, 從而為油田優化注采提供依據。
流量測量使用的Sondex全井眼渦輪流量計為CFBM-028 (Caged Full Bore Flowmeter) , 測量分為上測, 下測各5趟, 測速為10, 15, 20, 25, 30 m/min。測得的原始曲線如圖2所示。流量曲線的曲線名為CFB, 單位為rps。
圖2 X-30測井曲線圖
圖2 X-30測井曲線圖   下載原圖
 
  容易發現, 第4道 (CFB道) 中, 在第1、第4、第5射孔段, CFB流量曲線均出現臺階狀變化, 反映吸水;在第2、第3、第6射孔段, CFB流量曲線沒有明顯的臺階狀變化, 反映吸水不多或者不吸。還有一個現象值得注意, 在第1個射孔段以上 (1 251.5m以上) , 上測5趟的CFB流量曲線重疊在一起。這5趟CFB流量曲線對應的是不同的上測速度, 重疊在一起是不應該的。同時對CFB曲線進行刻度計算時發現, 1 251.5 m之上刻度段對應的數據明顯異常 (見圖3中虛線圈中的點) , 其線性關系明顯與一般理論規律[2]違背, 與其他幾組刻度段數據的趨勢也完全不同。因而后續計算時, 1 251.5 m之上這些上測時的異常數據點只能排除在外, 不能參與計算。
  因為異常均發生在上測時, 而且位置均為所有射孔段之上儀器處于總注水的沖擊下, 因而懷疑在上測時, 由于儀器與注入水相對速度過大, 導致葉片受力超過極限發生收攏, 測量值不正常。
  后來查閱了文獻資料, 發現渦輪其實可以進一步細分為測向上流動的渦輪葉片 (upflow spinner) 的和測向下流動的渦輪葉片 (downflow spinner的) [3]。兩種葉片對上、下流量都可以同時測量, 但因為結構不一樣, 上測、下測方面各有側重。測向上流動的葉片, 也就是本井中使用的渦輪流量計葉片類型, 主要適用于測向上的流動, 儀器手冊中標稱的7 in套管中能測量的***大流量是28 250 bbl/d (1 bbl=0.028 316 8 m3) 。但這里所說的***大測量流量是針對向上的流量說的;如果是注水井, 水流方向向下, 則儀器所能工作的流量上限應該遠低于28 250 bbl/d。也就是說, 當水流方向向下時, 使用這種葉片, 儀器只會在較小范圍內正常工作。
圖3 X-30 CFB刻度圖
圖3 X-30 CFB刻度圖   下載原圖
 
  后來在另一份材料上找到, Sondex廠家建議在向下流動速度超過240 ft/min時就使用測向下流動的渦輪葉片 (downflow spinner) [4]。本井地面計量的總注入量大約為11 000 bbl/d, 對應流速約為193.6 ft/min。又考慮到注入水和電纜之間的相對速度, 上測時電纜運動方向和注入水流動方向相反, 相對速度要大于注入水流速;下測時電纜運動方向和注入水流動方向相同, 相對速度要小于注入水流速。
上測時, 1 251.5 m以上渦輪被總的注入水所沖擊, 相對速度與廠家建議的向下流動的流速極限很接近, 所以出現了CFB曲線異常。
下測時相對速度比較小, 所以CFB曲線沒有出現如上測時的異常。
  因而本井在1 251.5m以上, 上測曲線為無效數據, 浪費了測井時間。如果能測前了解清楚注入量的大小, 做好測井設計, 測速上加以優化或者直接采用測向下流動的渦輪 (downflow spinner) , 將會保證測井數據的有效性和質量。

3、結束語:
  為了高效、高質量地進行注入剖面測量, 需要結合井的實際情況, 如注入量、流體類型、套管內徑大小, 合理選擇流量計及葉片類型, 確保儀器測量范圍適合;做好測前設計, 設計合理的上測、下測測速;測量時根據現場實際情況及時調整測井方案。


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