1.引言

據(jù)1999年的相關(guān)資料統(tǒng)計(jì),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(jì)進(jìn)行分層測試。這是一種機(jī)械式流量計(jì),由于被測流量與浮子彈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(yàn)證注水井管柱的漏失情況?？偟膩碚f浮子流量計(jì)的測試資え質(zhì)量不高。當(dāng)年的統(tǒng)計(jì)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(jì)測井技術(shù)(以下簡稱電磁流量計(jì))用于注水井的分層測試,并在當(dāng)時(shí)的試采公司和采油廠作了試驗(yàn)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**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(jì)的原理與結(jié)構(gòu)

電磁流量計(jì)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(xiàng)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(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)回放線組成。計(jì)算機(jī)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(bào)告的生成。數(shù)據(jù)回放線是實(shí)現(xiàn)井下儀器和計(jì)算機(jī)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(jì)算機(jī)聯(lián)接2?。井下儀器與計(jì)算機(jī)聯(lián)接好以后,在專用數(shù)據(jù)處理軟件的控制下實(shí)現(xiàn)井下儀器存儲數(shù)據(jù)的接收,畫出測試卡片,用人機(jī)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(jì)、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(gè)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(jī)械活動(dòng)部件,所以它有以下技術(shù)優(yōu)點(diǎn):

(1)測量啟動(dòng)值小,實(shí)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(jì)測井技術(shù)主要包括井下流量計(jì)、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(jì)是這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。電磁流量計(jì)測井時(shí),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(diǎn)測量和從下往上逐點(diǎn)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(gè)壓力點(diǎn)下的各層吸入量。儀器一次下井能完成幾個(gè)注入壓力下的分層吸水量的測試,在調(diào)壓時(shí)不必將儀器提出井筒,能大幅度提高勞動(dòng)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(jì)算機(jī)自動(dòng)畫出流量卡片,上面包含井號、測井日期、測量起始時(shí)間、實(shí)時(shí)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(shí)際情況選擇適當(dāng)?shù)牧髁繀^(qū)間,輸入壓力值,自動(dòng)計(jì)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(bào)告。整個(gè)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(jì)的測試資料主要用在以下兩個(gè)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(yàn)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(shí)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(jì)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(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。當(dāng)時(shí)試采公司使用浮子流量計(jì)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(jì),成功地解決了分層測試問題,全年共試驗(yàn)10井次,成功率****,使注水合格率也提高到****。

(2)檢驗(yàn)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(diǎn)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(jì)測試時(shí)發(fā)現(xiàn)全井流量與地面計(jì)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(jì)無法驗(yàn)證,下入電磁流量計(jì)測量,測量結(jié)果如圖3所示。圖3上10時(shí)40分到11時(shí)07分間的幾個(gè)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(jì)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(gè)問題及對策

電磁流量計(jì)應(yīng)用中主要存在以下幾點(diǎn)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(jì)量是靠絞車上的深度計(jì)數(shù)器來完成。深度計(jì)數(shù)器計(jì)量結(jié)果的精度不但與計(jì)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(gè)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(jì)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(shí)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(shí)要扣除因管徑變化引起的測量誤差。大量實(shí)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(shí)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(gè)問題。在實(shí)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(jì)如果能連續(xù)測量管柱內(nèi)的流動(dòng)剖面,就能直觀地反映出整個(gè)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(jì)上的缺陷,電磁流量計(jì)目前還不能完全實(shí)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(jì)在河南油田的應(yīng)用情況分析,發(fā)現(xiàn)該技術(shù)完全適應(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(diǎn),資料應(yīng)用效果好。這種技術(shù)是取代浮子流量計(jì)進(jìn)行分層測試的理想技術(shù)。