1.引言

據(jù)1999年的相關(guān)資料統(tǒng)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(jìn)行分層測試。這是一種機械式流量計,由于被測流量與浮簧形變是非線性函數(shù)關(guān)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(biāo)定的測量精度,而且無法直接驗證注水井管柱的漏失情況?？偟膩碚f浮子流量計的測試資え質(zhì)量不高。當(dāng)年的統(tǒng)計結(jié)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(jìn)了井下存儲式電磁流量計測井技術(shù)(以下簡稱電磁流量計)用于注水井的分層測試,并在當(dāng)時的試采公司和采油廠作了試驗性應(yīng)用,取得了比較好的效果。幾年來,這種技術(shù)在河南油田廣泛應(yīng)用,成為注水井常規(guī)分層流量測試的主要方法。

2.電磁流量計的原理與結(jié)構(gòu)

電磁流量計是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理測出油、套管中液體的平均流速,經(jīng)換算求得體積流量。它的測量結(jié)果不受被測波體粘度、密度、溫度、壓力及其雜質(zhì)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(shù)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(shù)據(jù)回放線組成。計算機內(nèi)置 Windows操作系統(tǒng),應(yīng)用程序控制測量數(shù)據(jù)的回放、存儲、處理及測井報告的生成。數(shù)據(jù)回放線是實現(xiàn)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(lián)接2?。井下儀器與計算機聯(lián)接好以后,在專用數(shù)據(jù)處理軟件的控制下實現(xiàn)井下儀器存儲數(shù)據(jù)的接收,畫出測試卡片,用人機對話的方式完成數(shù)據(jù)處理和測試成果輸出工作。

2.2井下儀器的原理與結(jié)構(gòu)

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(jié)構(gòu)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(jù)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(nèi)。井下儀器的流量傳感器主要由磁路系統(tǒng)、測量導(dǎo)管、電極、外殼、干擾調(diào)整裝置及若干引線組成。儀器分內(nèi)流式、外流式兩種結(jié)構(gòu),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(nèi)流式傳感器。從圖上可以看出這種儀器傳感器探頭內(nèi)沒有任何機械活動部件,所以它有以下技術(shù)優(yōu)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(shù)主要包括井下流量計、測量數(shù)據(jù)地面回放、處理設(shè)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(shù)的關(guān)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(dá)測量段。儀器停在適當(dāng)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(diào)壓時不必將儀器提出井筒,能大幅度提高勞動效率。

數(shù)據(jù)處理完成后,選擇適當(dāng)?shù)膬x器標(biāo)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(diào)用的儀器標(biāo)定數(shù)據(jù)等根據(jù)測試的實際情況選擇適當(dāng)?shù)牧髁繀^(qū)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(shù)值。再輸入井下管柱數(shù)據(jù)后,可以輸出圖文并茂的測井報告。整個資料處理過程準(zhǔn)確、快捷、誤差小。

4.測試資料的應(yīng)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(jié)果為了減少開采中出現(xiàn)的層間矛盾和提高采收率,需要對油層進(jìn)行分層注水,以控制水的推進(jìn)速度和方向。定期對分注井進(jìn)行分層流量測試是檢驗注水效果的主要技術(shù)手段。稠油油藏由于埋藏淺、原油粘度大、地層膠結(jié)疏松,洗井時地層出砂嚴(yán)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(huán)境中使用浮子流量計進(jìn)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(qū)和124區(qū)是稠油注污水開發(fā)區(qū)塊,由于油稠、地層膠結(jié)不好、不能大排量洗井等原因,地層大量出砂,井下管柱結(jié)垢普遍,注入水雜質(zhì)含量嚴(yán)重超標(biāo)。這些情況對分層測試工作是一個嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。當(dāng)時試采公司使用浮子流量計測試,由于測試?yán)щy,只有30%的層達(dá)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,,使注水合格率也提高到99%。

(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(jié)果進(jìn)行比較,根據(jù)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(jié)果會出現(xiàn)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(xiàn)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(fā)現(xiàn)全井流量與地面計量結(jié)果相差15m3/d,有關(guān)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(jié)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(jié)果基本一致,說明井下管柱基本不漏。

5.應(yīng)用中存在的幾個問題及對策

電磁流量計應(yīng)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(shù)器來完成。深度計數(shù)器計量結(jié)果的精度不但與計數(shù)器本身有關(guān),而且還與工作環(huán)境有關(guān)。如果深度誤差太大,測量結(jié)果就失去意義。因此,深度校正是現(xiàn)場測試的一個關(guān)鍵問題。

(2)管徑變化對測量結(jié)果的影響。通常應(yīng)用的電磁流量計是中心流速式的,儀器的標(biāo)定是在特制的管道中完成的,如果測量環(huán)境與標(biāo)定環(huán)境不同,就會出現(xiàn)測量誤差。以內(nèi)流式儀器為例,若它在內(nèi)徑為Φ62mm光油管中標(biāo)定,在內(nèi)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(tǒng)誤差,因此在儀器測量過程中要搞清楚被測管道的內(nèi)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(shù)據(jù)表明,由管徑變化引起的誤差都在10%以內(nèi)。

(3)儀器的標(biāo)定問題。儀器是用清水標(biāo)定的,若注入介質(zhì)改為污水或其它非清水介質(zhì)時會對測量結(jié)果產(chǎn)生什么樣的影響,也是應(yīng)用中要考慮的一個問題。在實際應(yīng)用中,常常需要在現(xiàn)場對儀器進(jìn)行標(biāo)定,且要保證標(biāo)定結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4)不能連續(xù)測量。流量計如果能連續(xù)測量管柱內(nèi)的流動剖面,就能直觀地反映出整個井筒內(nèi)的吸水情況,這樣有利于測井資料的解釋。由于結(jié)構(gòu)設(shè)計上的缺陷,電磁流量計目前還不能實現(xiàn)連續(xù)測量。

6.結(jié)束語

通過對井下存儲式電磁流量計在河南油田的應(yīng)用情況分析,發(fā)現(xiàn)該技術(shù)適應(yīng)河南油田注水開發(fā)的分層測試要求,具有測試成功率高、資料準(zhǔn)確、使用方便等特點,資料應(yīng)用效果好。這種技術(shù)是取代浮子流量計進(jìn)行分層測試的理想技術(shù)。