伞式流量计响应图版的研究与应用

任大明 (中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300459)

牛朋,赵捷,任哲 (中海油服油田技术事业部，天津 300459)

图1 伞式流量计结构示意图

随着油田开发开采进程的进行，单井产量递减成为必然趋势，同时大斜度井、水平井完井技术日趋成熟，实际生产过程中大斜度、低产量井数正逐渐增加。产出井动态监测对油井生产措施调整具有重要意义[1，2]，而在大斜度、低产井中，受限于井下较低的流体流动速度和大斜度，常规涡轮流量计监测精度大大降低，甚至无法获取可用流量信息[3～6]，大斜度、低产井的生产动态监测和措施调整成为难题。伞式流量计在到达预定层位后，伞面张开，对井下流体产生集流效应，使大斜度、低产井的动态监测成为可能，但同时，目前伞式流量计大多没有相应的响应和解释图版，解释精度受限。为此，笔者在大量试验数据支撑基础上，研究总结了实验室内伞式流量计的响应规律和解释图版，提高了伞式流量计测井解释精度，并在实际测井过程中进行试验图版的验证，取得了良好效果，为大斜度、低产井动态监测提供了一种有效的监测手段。

1 伞式流量计结构与测量过程

伞式流量计主体由封隔器皮囊、金属伞筋和涡轮转子构成(见图1)，适用于中低产自喷井、抽油机井和泵采井，采用定点测量方式，定点的位置在射孔层上下。在斜井中通常也采用伞式流量计，可以避免多相流中各相的分离[7，8]，由于伞式流量计的集流作用，在低流速井中的响应要优于连续流量计[9,10]，测量流量下限更小[11]，测量和资料解释精度更高[12,13]。

图2 伞式流量计单点测量过程示意图

伞式流量计下入油管下的目的层段时，通过地面控制，流量计停在预定深度上，打开马达，使集流器张开将套管封闭，封闭后从地面监测屏看到的记数率明显比集流前要高的多，以此可以判断集流器(或集流伞)是否打开或打开程度。集流器打开后，井筒流体集流通过涡轮，然后又回到井筒中。生产井中，通常将仪器下到最深的测点上，一次测量完成后，集流器关闭；进入第2个测点，然后再打开测量，依次完成所有测量。最后关闭集流器，将仪器收回到地面。测量过程如图2所示。

2 室内试验及图版总结

试验在华北油田公司采油工艺研究院试验检测中心，采用实际测井仪器进行测量并完成。试验过程中的油气水比例通过具有油、气、水流量计量检定、校准的油水气流量综合标定系统进行配置，以模拟油田生产井、注水井中的直井、斜井、水平井的境况，提供准确的流量、含水比率。

2.1 油气水多相流动模拟装置

1)试验系统 模拟井装置由稳压装置、模拟井筒(测试管)、流量控制及分离器部分组成，可以进行变角度、单相、两相和三相流动参数模拟，具体装置见图3。

图3 油气水分离及流量综合标定装置

2)试验仪器 试验采用相同型号的2支伞式流量计分别进行(DBT012-020777、DBT012-040179)，采用现场测井过程中的实际仪器连接方式(加重杆(2根)+通讯短节+万向节(2根)+扶正器+伞式流量计+扶正器，外径38mm，长度4.5m)，以尽量达到或接近实际测井情况。

图4 试验用伞式流量计

图5 试验方案路线示意图

图6 5.5in管柱中纯水条件解释图版

3)试验方法 2支伞式流量计分别在5.5in和7in管柱中，井斜0、35、55°，含水30%、60%、80%、100%条件下进行试验，以模拟海上油田常用5.5in和7in管柱中，直井、一般井斜和大井斜井中的不同含水条件。图5为试验方案路线示意图。

2.2 图版总结

经数据整理分析发现，在不同管柱内径条件下，伞式流量计响应呈现相同规律，反映在图版中为具有相似形态，笔者仅以5.5in管柱中试验为例进行举例分析。

1)纯水条件下试验图版 当试验流体环境为纯水时，分析试验数据发现，不同管柱条件下，井斜变化对伞式流量计涡轮转速影响不大，即图版为线性图版。图6为5.5in管柱中纯水条件下解释图版。

2)油水两相条件下试验图版 在试验流体环境为油水两相时，相同含水情况时，不同井斜下的图版曲线形态基本一致，均呈现明显拐点，即流量小于80.0m3/d时，图版呈非线性变化；大于该流量时涡轮转速受井斜变化、含水变化影响较小，图版呈线性。图7为5.5in管柱中油水两相解释图版。

3)油气水三相条件下试验图版 与油水两相试验相比，当有气体加进入时，油气水三相条件下伞式流量计的涡轮转速明显波动，且气量越大，波动越严重，无法形成解释图版，即伞式流量计解释精度在井下脱气量较大时大大降低。图8为5.5in管柱中油气水三相条件下伞式流量计单点涡轮转速变化示意图。

图7 5.5in管柱中油水两相条件解释图版

3 应用实例

图8 5.5in管柱中油气水三相条件伞式流量计单点响应

为验证试验现象及解释图版的准确性，

在海上油田进行了实测验证。

3.1 X1井应用实例

X1井为渤海某油田一口在产生产井，产量较低，采用套管射孔完井、电潜泵合采的开采方式，测井时该井不产水，井口少量产气，井口计量产液量波动，图9为X1井生产曲线。

为对比常规涡轮与伞式流量计在低产井中的应用效果，该井测井过程中同时下入常规涡轮和伞式流量计。测井过程中先控制伞式流量计伞面不张开，进行4上4下连续测量以录取常规涡轮数据，然后将仪器下放至井底，依次由下往上在射孔层上下定位并进行伞式流量计点测测量，以录取伞式流量计数据，如图10所示。测井完成后，回放连续测井数据发现，常规涡轮流量计ILS在全井段呈现负转，以ILS涡轮数据为基础构建的井下流体视速度Va为负，无法进行井下射孔层的定量解释，即在该井中常规涡轮在流量监测方面失效。

图9 X1井生产曲线

将伞式流量计测井数据回放后发现(见图11)，测量段内由下往上，伞式流量计点测数据变化稳定，整体呈现逐渐增加趋势，依据该测量数据和试验所得解释图版进行射孔层产量定量计算，得到了完整的井下射孔层产出剖面，解决了低产井中常规涡轮流量计无法定量计算的问题，应用效果良好。

3.2 X2井应用实例

X2井同样为渤海海上油田一口低产井，产量仅66.7m3/d，且井下管柱为裸眼防砂完井方式，采用6in筛管，筛管内径大，进而导致井下流速过低，多次涡轮连续测井均无法获得正常产出剖面。

验证过程中，井下仪器除采用伞式流量计外，增加全井眼涡轮流量计CFB加以验证。图12为连续涡轮曲线响应及连续涡轮求取速度剖面，与X1井类似，测量段内速度剖面为负，常规涡轮流量计无法获得准确产出剖面。图13为X2井伞式流量计回放及计算结果，可以明显看出，所有测点均位于零线右侧，且从井底向井口方向伞式流量计转速逐渐升高，可据此和试验图版准确求取产出剖面，伞式流量计在该井中应用效果良好。

图10 X1井常规涡轮流量计ILS数据回放及视速度 图11 X1井伞式流量计数据回放及计算结果

图12 X2井常规涡轮流量计CFB数据回放及视速度 图13 X2井伞式流量计数据回放及计算结果

4 结论

1)纯水条件下，伞式流量计涡轮转速变化基本不受井斜、含水变化影响，解释图版呈线性变化。

2)油水两相条件下，伞式流量计解释图版在较低流量下呈非线性变化，在较高流量下呈线性变化，变化拐点对应流量约80.0m3/d。

3)在油气水三相气量较多情况下，伞式流量计响应值变化较大，定量计算精度降低。

4)伞式流量计在解决低产井动态监测难题方面具有明显优势。

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