摘(zhāi)要:水平(píng)井産液(ye)剖面測(ce)試使用(yòng)的 渦輪(lún)流量計(jì) 受啓動(dong)流量影(yǐng)響,不适(shi)應于低(di)液量水(shui)平井測(ce)試。研制(zhi)了适用(yong)🔞于小流(liu)量測試(shi)的井下(xia)存儲式(shì)浮子流(liu)量計 ,并(bìng)與溫度(du)、壓力、含(han)水測試(shi)傳感器(qì)組成井(jing)下存儲(chu)式水平(píng)井産🌈液(ye)剖面測(cè)試儀,該(gai)儀器随(sui)油管下(xià)人水平(ping)井段,無(wú)需電纜(lǎn)♉和爬行(hang)器,可在(zài)油井正(zhèng)常生産(chǎn)的情況(kuang)下連續(xu)工作一(yī)個月,提(ti)高了低(dī)液量水(shuǐ)平井産(chǎn)液剖面(miàn)測試💃的(de)正确率(lǜ)率和成(chéng)功率。室(shì)内實驗(yan)和現場(chǎng)先導性(xìng)試驗♻️表(biǎo)明,井下(xia)浮🤩子流(liú)量計應(ying)用于水(shuǐ)平井産(chan)液剖面(mian)測試可(ke)行，爲低(di)滲透油(you)田水平(ping)井産✍️液(yè)剖面的(de)流量測(cè)試提🎯供(gòng)了新途(tu)徑。
0引言(yan)
　　水平井(jing)産液剖(pou)面測試(shì)技術是(shì)從油套(tào)環空通(tong)過電纜(lan)或連續(xu)油管将(jiang)産液剖(pou)面測試(shì)儀器輸(shū)送至射(she)孔🧡段，在(zài)抽油☁️機(ji)不停抽(chōu)🚩情況下(xià)采用渦(wo)輪流量(liàng)計、持水(shui)率儀實(shi)時監測(cè)流量、含(hán)水，該技(ji)術的優(you)點是能(neng)在抽油(you)機不停(tíng)抽的情(qíng)況下獲(huò)得井下(xià)分段的(de)流量、含(hán)水率等(deng)數據[13]。但(dàn)是,常規(guī)産液剖(pou)面測試(shì)在水平(píng)井中面(mian)臨水平(píng)段多相(xiàng)流體分(fen)層、電纜(lan)🙇🏻無法下(xià)人等問(wen)題,主要(yao)采用MAPS陣(zhèn)列式測(cè)🈲井儀和(he)爬行器(qì)等解決(jue)方案[46]。然(ran)而,産液(yè)剖面使(shǐ)用的渦(wo)輪流量(liàng)計在5%in"套(tao)管井🎯中(zhōng)流量小(xiao)于50m³/d時.渦(wo)輪啓動(dong)困難門(mén),不适用(yòng)💃🏻于低液(yè)量水平(ping)井産液(ye)剖面測(ce)試;爬行(hang)器受井(jǐng)簡環境(jing)影響,測(cè)試成功(gōng)率不高(gao)且測試(shi)作業費(fei)用昂貴(guì)。
　　油田水(shuǐ)平井日(ri)産液小(xiǎo)于20m³的井(jing)占總井(jǐng)數的87%,平(píng)均單段(duan)日産液(yè)小🍓于2m³，低(di)液量水(shuǐ)平井的(de)産液剖(pou)面測試(shi)已成爲(wei)一個重(zhòng)要難題(tí)。爲此,本(ben)文開展(zhan)了将浮(fú)子流量(liàng)計應用(yòng)于水平(ping)井産液(ye)剖面測(ce)試的探(tan)索研究(jiu),實現了(le)無需電(dian)纜輸送(sòng)儀器、提(tí)高測試(shì)正确率(lǜ)率、降低(di)作業成(cheng)本的目(mù)的。
1浮子(zi)流量計(jì)
1.1結構和(he)原理
　　浮(fú)子流量(liàng)計 由一(yī)個錐形(xíng)管和一(yī)個置于(yú)錐形管(guan)中可以(yi)上下自(zì)由移動(dong)♊的✔️浮子(zi)組成(見(jiàn)圖1)。流量(liang)計本體(ti)兩端用(yòng)法蘭連(lian)接🛀或螺(luo)紋連接(jie)的方式(shì)垂直安(an)裝在測(cè)量管路(lù)上,使流(liú)體自下(xia)而上流(liu)過流量(liang)計，推動(dòng)浮🧑🏾‍🤝‍🧑🏼子。由(you)于節流(liu)作用,使(shǐ)上下遊(you)産生壓(yā)差△p,由于(yu)該壓差(cha)的存在(zài),使得⭕浮(fu)子受到(dao)迎面的(de)壓差阻(zǔ)力，在該(gāi)阻力的(de)作用下(xia),浮子在(zai)錐管中(zhong)上升，流(liu)通面積(jī)A增大,環(huán)隙中流(liú)體的平(ping)🈲均速度(dù)減小，直(zhí)到該阻(zǔ)力與浮(fu)子的自(zi)重和浮(fu)力相平(píng)衡時，浮(fú)子停留(liu)在🌈某-高(gao)度。流量(liang)Qv越大,浮(fu)子停留(liu)的高度(du)h越高。在(zài)穩定情(qíng)況下，浮(fú)子;懸浮(fú)的高度(dù)h與通過(guo)🐇流量計(ji)的體積(jī)Qv之間有(you)一定的(de)比例關(guan)系爲
 
　　式(shì)中,α是浮(fu)子流量(liang)計的流(liu)量系數(shu);Df是浮子(zi)的最大(dà)直徑;Af是(shi)✔️浮子迎(yíng)面流體(tǐ)面積;Vf是(shi)浮子的(de)體積;ρf是(shì)浮子材(cái)料密度(dù);p是錐管(guǎn)的錐角(jiao);ρ是流體(ti)介質密(mì)度;h是浮(fú)子高度(dù)。
　　對于一(yi)定的流(liu)量計和(hé)流體,式(shi)(1)中的Df、Af、Vf、ρf、φ、ρ等(deng)均爲常(chang)數，因此(ci),隻要保(bao)持⁉️α爲常(cháng)數,則流(liú)量Qv與浮(fú)子高度(dù)h之間就(jiu)存在近(jìn)似線性(xìng)關系。
　　因(yīn)此，可以(yǐ)将這種(zhong)對應關(guan)系直接(jiē)刻度在(zai)流量計(jì)的錐管(guǎn)上🍓，根據(ju)浮子的(de)高度直(zhí)接讀出(chū)流量值(zhí)，或通過(guò)電存儲(chǔ)方式将(jiang)流量信(xin)号(即浮(fu)子的位(wei)置信号(hào))記錄。
 
1.2浮(fú)子流量(liang)計的特(tè)點
　　由于(yu)浮子流(liú)量計在(zài)測量過(guo)程中始(shi)終保持(chí)節流件(jiàn)前後的(de)壓差🔆不(bú)變，通過(guo)改變流(liú)通面積(ji)實現流(liu)量的測(cè)量。①幾乎(hū)不會遇(yù)到砂卡(kǎ)的現象(xiàng)，與渦輪(lún)流量計(jì)相比受(shou)井簡環(huán)境的影(ying)響小;②可(ke)接收微(wei)小🐅流量(liang)信号,實(shí);現低液(ye)量井流(liú)量測試(shì);③浮子的(de)👨‍❤️‍👨高度取(qu)決于液(yè)體的流(liú)量,氣體(tǐ)對測量(liàng)結果影(yǐng)響很小(xiǎo)間。
2井下(xià)存儲式(shi)水平井(jing)産液剖(pōu)面測試(shi)儀
　　借鑒(jian)常規浮(fú)子流量(liang)計，同時(shi)考慮到(dào)水平井(jǐng)中儀器(qì)無法通(tong)過🐇電纜(lan)在水平(ping)段下放(fang),使用爬(pá)行器價(jià)格昂貴(gui)且受井(jǐng)簡環境(jing)影🚶響故(gù)障率高(gāo)等因素(su)，設計了(le)适用于(yú)低液量(liàng)水平井(jǐng)産液剖(pou)面測試(shì)的井下(xia)浮子流(liu)量計，同(tóng)時♊與溫(wēn)度、壓🔞力(li)、含水測(cè)☔試傳感(gan)器以及(jí)電路系(xi)統組成(cheng)井下存(cún)儲式水(shuǐ)平井産(chǎn)液剖面(mian)測試儀(yí)，該儀器(qì)和油管(guǎn)連接後(hòu)一起下(xia)入到射(shè)孔段，可(kě)以連續(xù)監測多(duo)段壓裂(liè)水⛱️平井(jing)産液信(xìn)息。
2.1水平(ping)井井下(xià)浮子流(liú)量計設(she)計
水平(píng)井井下(xia)浮子流(liú)量計由(yóu)浮子、推(tui)杆、滑套(tao)、線圈、彈(dan)簧、流量(liang)護🈲管、單(dān)流閥等(deng)組成(見(jiàn)圖2)。
 
　　工作(zuo)原理:給(gei)浮子感(gǎn)應線圈(quān)上提供(gong)恒定的(de)電流激(jī)勵，當井(jing)下流體(ti)通過過(guo)流通道(dao)，推動浮(fu)子移動(dong)，銜鐵發(fā)生位移(yí),引起感(gan)應線圈(quān)中磁阻(zu)變化,産(chan)生感應(ying)電動勢(shì),感應電(diàn)動💰勢經(jīng)濾波放(fàng)大,輸人(ren)單片機(jī)内進行(háng)⭕處理後(hou)測得流(liu)量。流🚶量(liang)測量線(xian)🈲圈采用(yong)差❓分結(jié)構,溫漂(piāo)小,在流(liú)量線圈(quan)外加屏(píng)蔽層,減(jian)少外部(bu)對流量(liàng)測量的(de)幹擾;自(zì)感傳感(gǎn)器可以(yǐ)測量0.01μm~50mm的(de)機械位(wei)移,具有(you)測量精(jing)度高、靈(ling)敏度高(gao)、線性好(hǎo)、結構簡(jian)單、性能(neng)可靠等(deng)優點。
2.2含(hán)水率、溫(wen)度和壓(yā)力測量(liàng)設計
　　含(han)水率測(ce)試儀采(cai)用電容(rong)式含水(shuǐ)率傳感(gan)器和阻(zu)抗式含(han)水率傳(chuan)🌐感器組(zǔ)合設計(ji),分别測(cè)試流體(tǐ)的電容(rong)值和電(diàn)導率,可(ke)以适應(yīng)低🚶含水(shuǐ)和高含(hán)水傳感(gǎn)器組合(he),可以精(jīng)準測量(liàng)含水率(lǜ)。
　　溫度測(cè)量原理(li):給PT1000提供(gong)恒流激(ji)勵，當井(jing)溫變化(huà)時,PT1000的⭐阻(zu)值也會(hui)發生變(bian)化,測量(liàng)電路輸(shu)出與溫(wen)度成正(zheng)比的差(chà)💔動電壓(yā)信号,經(jing)🌈過單片(pian)機AD采集(jí)，得到溫(wēn)度信号(hao)。
　　壓力測(cè)量原理(lǐ):壓力傳(chuan)感器采(cai)用恒壓(ya)供電電(diàn)路，輸⚽出(chu)與壓力(lì)成正比(bǐ)的壓力(li)差動電(diàn)壓信号(hao),經過單(dan)片機AD采(cǎi)集,得到(dào)壓力信(xìn)号。
2.3儀器(qì)功耗設(she)計
　　儀器(qì)選用容(rong)量爲9Ah的(de)高溫電(diàn)池，采樣(yang)間隔有(yǒu)多種類(lèi)🚩型可供(gòng)♋選擇,最(zuì)小可設(she)置爲3s。儀(yí)器工作(zuò)30d最大功(gōng)耗設計(jì)如下。
(1)當(dāng)儀器采(cai)樣間隔(gé)設置爲(wei)3s時。每間(jian)隔3s需要(yao)采集1次(ci)數據,采(cai)集0.8s,此時(shí)總電流(liú)不超過(guò)25mA。1個月的(de)耗電量(liàng)4.8Ah。
(2)當儀器(qì)不工作(zuò)時,進人(rén)休眠狀(zhuang)态。總電(dian)流不超(chao)過100μA。1個月(yue)耗電量(liang)🈲0.072Ah.
(3)儀器每(mei)采集87組(zu)數據(87X3s==261s)進(jin)行一次(cì)數據存(cún)儲。存儲(chǔ)時間爲(wei)0.6s,總電流(liu)不👅超過(guo)50mA。1個月耗(hao)電量0.082Ah。
(4)儀(yí)器1個月(yue)最大耗(hào)電量4.954Ah。儀(yi)器可在(zai)井下連(lián)續工作(zuo)1個🍓半月(yuè)以上。
2.4水(shui)平井産(chǎn)液剖面(miàn)測試儀(yi)結構及(jí)原理
　　井(jing)下存儲(chǔ)式水平(píng)井産液(yè)剖面測(ce)試儀由(yóu)浮子流(liu)量計、含(han)水探頭(tou)、溫度探(tàn)頭.壓力(li)傳感器(qi)、測量電(dian)路、供電(diàn)🏃電池組(zu)成(見圖(tú)3)。當正常(cháng)産液時(shí)，坐封單(dan)向閥截(jie)止，流體(ti)通過💋進(jìn)液口,推(tui)動浮子(zi)移動，從(cóng)而測得(dé)流量。流(liú)體由過(guo)流通道(dao)流經溫(wen)度探頭(tóu)、壓力探(tan)頭與含(hán)水探頭(tou)時,可測(cè)得流體(tǐ)含水率(lü)、壓力與(yǔ)溫度,最(zuì)後通過(guo)出液口(kou)流出。坐(zuò)封時👄,浮(fú)子保護(hu)單向💜閥(fá)截止,流(liu)體從隔(gé)離管與(yǔ)外護管(guǎn)環空過(guo)流通道(dao)流過,打(da)開坐封(feng)單向閥(fa),實⛱️現坐(zuò)封。
3室内(nei)實驗
3.1含(han)水率對(duì)流量測(cè)試的影(ying)響
(1)介質(zhi):柴油和(hé)水兩相(xiang)。
(2)方式:在(zai)垂直狀(zhuàng)态下進(jìn)行流量(liang)标定,流(liu)量從0、1、2.....10m³/d,分(fèn)别選🔴擇(ze)含水率(lü)爲100%、80%、40%進行(hang)流量測(cè)試實驗(yan)。
(3)對流量(liang)刻度進(jìn)行曲線(xian)拟合。
實(shí)驗結果(guo)表明,浮(fu)子流量(liàng)計啓動(dong)流量爲(wei)0.5m/d,可對低(di)液量井(jing)進🏃‍♂️行測(ce)試;不同(tóng)含水率(lǜ)的流量(liàng)測試曲(qǔ)線基本(ben)重合,說(shuō)明浮子(zi)位置的(de)變⭕化隻(zhī)與通過(guò)浮子流(liu)體的流(liú)量相🎯關(guan),流體含(han)水率對(dui)浮子流(liú)量計🏃🏻測(cè)試結果(guǒ)的🌈影響(xiang)可忽略(luè)。.
3.2儀器傾(qing)角對流(liú)量測試(shì)的影響(xiang)
(1)介質:柴(chái)油和水(shuǐ)兩相。
(2)方(fāng)式:将儀(yi)器分别(bie)處于水(shui)平狀态(tai)0°和負角(jiǎo)度一30°(即(ji)進液口(kǒu)高于出(chu)液口)狀(zhuang)态下，流(liú)量從0、1、2..10m³/d,分(fèn)别選擇(ze)含水率(lǜ)☎️爲100%、80%、40%進行(háng)流量測(cè)試實❌驗(yan)。
(3)對流量(liang)刻度進(jìn)行曲線(xiàn)拟合。
　　實(shi)驗結果(guo)表明，當(dāng)井簡處(chu)于水平(píng)狀态甚(shen)至負角(jiao)度狀态(tai)下,盡💯管(guan)流體的(de)型态爲(wei)層流或(huò)逆向流(liu),但對浮(fu)子流量(liàng)計和含(hán)水率的(de)測試結(jie)果影響(xiang)較小，最(zui)大誤差(cha)僅4%。分析(xī)認爲這(zhe)是由于(yú)浮子🔞位(wèi)置變化(hua)隻與進(jin)入錐形(xing)管空間(jiān)流體流(liu)量有關(guan),基本克(kè)服了油(you)、水的分(fèn)層流動(dong)使渦輪(lun)流量計(ji)響應變(bian)得複雜(za)的問題(tí)。當流體(tǐ)經過電(diàn)容+阻抗(kang)式持水(shuǐ)率儀時(shi),由于在(zai)圓周上(shang)配置多(duō).個持水(shuǐ)率傳🎯感(gan)器,能✨夠(gou)很好地(di)解決常(chang)規儀器(qì)隻能中(zhōng)心采樣(yang)不能💃探(tàn)測到的(de)全截面(miàn)流體的(de)問題,可(kě)以清楚(chǔ)🤞地分辨(bian)出油和(he)水。
 
4現場(chǎng)應用
　　2025年(nian)12月在長(zhǎng)慶油田(tián)CP-X井首次(ci)開展水(shui)平井存(cun)儲式浮(fu)子流量(liang)計井下(xià)先導性(xìng)試驗,該(gāi)井射孔(kǒng)9段,測試(shì)前日産(chǎn)液16.07m³,含💃水(shuǐ)100%。爲了驗(yan)證流量(liàng)、含水測(ce)試正确(que)率,對該(gāi)井射孔(kǒng)段1進行(hang)雙封單(dān)卡江藝(yi)測試,同(tong)時地面(miàn)單獨測(ce)量該段(duàn)産液量(liàng)并化驗(yan)含水,測(ce)試管柱(zhu)見圖4。
 
　　該(gai)井儀器(qì)設置采(cai)樣間隔(ge)爲10min,35d後起(qi).出,測試(shì)結果顯(xiǎn)示射孔(kong)段♻️1單層(céng)流量爲(wei)3.77m³/d,含水98.6%(見(jian)圖5);同時(shí),地面單(dān)獨測量(liàng)射孔段(duan)1的日産(chan)液爲🐇3.58m³,含(han)水100%。測試(shì)流量和(hé)含水與(yǔ)實際單(dān)量和化(huà)驗結⭐果(guǒ)接近,說(shuō)明存儲(chǔ)式産液(ye)剖面測(cè)試儀首(shou)次在水(shui)平井井(jǐng)下試驗(yàn)取得成(cheng)功,證☀️明(míng)了井下(xià)浮子流(liu)量計應(yīng)用于低(dī)液量水(shuǐ)平井産(chan)液剖面(miàn)測試🏃‍♀️可(kě)行。
 
5結論
(1)井(jing)下存儲(chǔ)式浮子(zǐ)流量計(jì)啓動流(liu)量小于(yú)0.5m³/d,且不受(shou)井筒出(chū)砂影響(xiang),彌補了(le)渦輪流(liu)量計不(bu)适應低(dī)液量水(shui)平井的(de)不足，提(tí)高了低(dī)液量水(shui)平井測(ce)試結果(guǒ)的正确(que)率。
(2)室内(nei)動态實(shi)驗表明(míng),無論是(shì)垂直、水(shuǐ)平及傾(qing)斜情況(kuàng)下,浮子(zǐ)流量計(jì)響應特(tè)性均不(bu)敏感于(yu)含水率(lü)，擁有非(fei)常好的(de)不依賴(lai)于流型(xíng)的特性(xìng)。
(3)測試儀(yi)器随油(yóu)管下入(rù)目的層(ceng),無需電(dian)纜和爬(pa)行器,一(yi)趟管♉柱(zhù)即可完(wan)成水平(píng)井産液(ye)剖面測(ce)試,大幅(fú)度降低(di)了産液(yè)剖🍓面測(ce)👄試成本(běn)。
(4)測試結(jié)果包含(han)流量,含(han)水、壓力(lì)和溫度(du)等儲層(ceng)流體物(wù)性參數(shù),可進行(hang)各射孔(kǒng)段産能(néng)評價.判(pan)斷井簡(jiǎn)出㊙️水位(wèi)置,爲低(di)液量水(shuǐ)平井控(kong)水穩油(yóu)措施提(ti)供依據(ju)。

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