摘要(yao):水平(ping)井産(chan)液剖(pou)面測(ce)試使(shi)用的(de) 渦輪(lun)流量(liang)計 受(shou)啓動(dong)流量(liang)影響(xiang),不适(shi)應于(yu)低液(ye)量水(shui)平井(jing)測試(shi)。研制(zhi)了适(shi)用于(yu)小流(liu)量測(ce)試的(de)井下(xia)存儲(chu)式浮(fu)子流(liu)量計(ji) ,并與(yu)溫度(du)、壓力(li)、含水(shui)測試(shi)傳感(gan)器組(zu)成井(jing)下存(cun)儲式(shi)水平(ping)井産(chan)液剖(pou)面測(ce)試儀(yi),該儀(yi)器随(sui)油管(guan)下人(ren)水平(ping)井段(duan),無需(xu)電纜(lan)和爬(pa)行器(qi),可在(zai)油井(jing)正常(chang)生産(chan)的情(qing)況下(xia)連續(xu)工作(zuo)一個(ge)月,提(ti)高了(le)💔低液(ye)量水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)的正(zheng)确率(lü)✌️率和(he)成功(gong)⛱️率。室(shi)内實(shi)驗和(he)現場(chang)先導(dao)性試(shi)驗表(biao)明,井(jing)下浮(fu)子流(liu)量計(ji)應用(yong)于水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)可行(hang)，爲低(di)滲透(tou)油田(tian)水平(ping)井産(chan)✍️液剖(pou)面的(de)流量(liang)👈測試(shi)提供(gong)了新(xin)途徑(jing)。
0引言(yan)
　　水平(ping)井産(chan)液剖(pou)面測(ce)試技(ji)術是(shi)從油(you)套環(huan)空通(tong)過電(dian)纜或(huo)連續(xu)油💛管(guan)将産(chan)液剖(pou)面測(ce)試儀(yi)器輸(shu)送至(zhi)射孔(kong)🏃‍♂️段，在(zai)抽油(you)機不(bu)停抽(chou)情況(kuang)下采(cai)用渦(wo)輪流(liu)量計(ji)、持水(shui)率儀(yi)實時(shi)監測(ce)流量(liang)、含水(shui)，該技(ji)術的(de)優✍️點(dian)是能(neng)在抽(chou)💯油機(ji)不停(ting)抽的(de)情況(kuang)下獲(huo)得井(jing)下分(fen)段的(de)流量(liang)、含水(shui)率等(deng)數據(ju)[13]。但是(shi),常規(gui)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)在水(shui)平井(jing)中面(mian)臨水(shui)平段(duan)多相(xiang)流體(ti)分層(ceng)、電纜(lan)無法(fa)下人(ren)等問(wen)🍓題,主(zhu)❓要采(cai)用MAPS陣(zhen)列式(shi)測井(jing)儀和(he)爬行(hang)器等(deng)🌐解決(jue)方案(an)[46]。然而(er),産🐉液(ye)剖面(mian)使用(yong)的渦(wo)✌️輪流(liu)量計(ji)在5%in"套(tao)管井(jing)🚶‍♀️中流(liu)量小(xiao)于50m³/d時(shi).渦輪(lun)啓動(dong)困難(nan)門,不(bu)适用(yong)于低(di)液量(liang)水平(ping)井産(chan)✍️液剖(pou)面測(ce)試;爬(pa)行器(qi)受井(jing)簡環(huan)境影(ying)響,測(ce)試成(cheng)功率(lü)不高(gao)且測(ce)試作(zuo)業費(fei)用昂(ang)貴。
　　油(you)田水(shui)平井(jing)日産(chan)液小(xiao)于20m³的(de)井占(zhan)總井(jing)數的(de)87%,平均(jun)單段(duan)日産(chan)液小(xiao)于2m³，低(di)液量(liang)水平(ping)井的(de)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)已成(cheng)爲一(yi)個☂️重(zhong)要難(nan)題。爲(wei)此,本(ben)文開(kai)展了(le)将浮(fu)子流(liu)量🈲計(ji)應用(yong)于水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)的探(tan)索研(yan)究,實(shi)現了(le)無需(xu)電纜(lan)輸送(song)儀👄器(qi)、提高(gao)測試(shi)正确(que)率率(lü)、降低(di)作業(ye)成本(ben)的目(mu)的。
1浮(fu)子流(liu)量計(ji)
1.1結構(gou)和原(yuan)理
　　浮(fu)子流(liu)量計(ji) 由一(yi)個錐(zhui)形管(guan)和一(yi)個置(zhi)于錐(zhui)形管(guan)中可(ke)以上(shang)下自(zi)由移(yi)動的(de)浮🈲子(zi)組成(cheng)(見圖(tu)1)。流量(liang)計本(ben)體兩(liang)端用(yong)法蘭(lan)連接(jie)或螺(luo)紋連(lian)接的(de)🆚方式(shi)垂直(zhi)安裝(zhuang)在測(ce)量管(guan)路上(shang)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼,使流(liu)體自(zi)下而(er)上流(liu)過流(liu)量計(ji)，推動(dong)浮子(zi)。由于(yu)節流(liu)📱作用(yong),使上(shang)下遊(you)産生(sheng)壓差(cha)△p,由于(yu)該壓(ya)差的(de)存在(zai),使得(de)㊙️浮子(zi)受到(dao)迎面(mian)的壓(ya)差阻(zu)🌈力，在(zai)該阻(zu)力的(de)作用(yong)下,浮(fu)子在(zai)錐管(guan)中上(shang)升，流(liu)通面(mian)積A增(zeng)大,環(huan)隙中(zhong)流體(ti)的平(ping)均速(su)度減(jian)小，直(zhi)到該(gai)阻力(li)與浮(fu)子的(de)自重(zhong)和浮(fu)力相(xiang)👌平衡(heng)時，浮(fu)子停(ting)留在(zai)某-高(gao)度。流(liu)量Qv越(yue)大,浮(fu)子停(ting)留的(de)高度(du)h越高(gao)。在穩(wen)定情(qing)況下(xia)，浮子(zi);懸浮(fu)的高(gao)度h與(yu)通過(guo)流量(liang)計的(de)體積(ji)Qv之間(jian)有一(yi)定的(de)比例(li)關系(xi)爲
 
　　式(shi)中,α是(shi)浮子(zi)流量(liang)計的(de)流量(liang)系數(shu);Df是浮(fu)子的(de)最大(da)直徑(jing);Af是⛱️浮(fu)☂️子迎(ying)面流(liu)體面(mian)積;Vf是(shi)浮子(zi)的體(ti)積;ρf是(shi)浮子(zi)材料(liao)密度(du);p是錐(zhui)管的(de)錐角(jiao);ρ是流(liu)體介(jie)質密(mi)度;h是(shi)浮子(zi)高度(du)。
　　對于(yu)一定(ding)的流(liu)量計(ji)和流(liu)體,式(shi)(1)中的(de)Df、Af、Vf、ρf、φ、ρ等均(jun)爲常(chang)數，因(yin)🏃‍♀️此,隻(zhi)❗要保(bao)持α爲(wei)常數(shu),則流(liu)量Qv與(yu)浮子(zi)高度(du)h之間(jian)就存(cun)在近(jin)🏒似線(xian)性關(guan)系。
　　因(yin)此，可(ke)以将(jiang)這種(zhong)對應(ying)關系(xi)直接(jie)刻度(du)在流(liu)量計(ji)的錐(zhui)管上(shang)，根據(ju)浮子(zi)的高(gao)度直(zhi)接讀(du)出流(liu)量值(zhi)，或通(tong)過電(dian)存儲(chu)方式(shi)将流(liu)量👈信(xin)号(即(ji)浮子(zi)的位(wei)置信(xin)号)記(ji)錄。
 
1.2浮(fu)子流(liu)量計(ji)的特(te)點
　　由(you)于浮(fu)子流(liu)量計(ji)在測(ce)量過(guo)程中(zhong)始終(zhong)保持(chi)節流(liu)件前(qian)後👌的(de)壓差(cha)不變(bian)，通過(guo)改變(bian)流通(tong)面積(ji)實現(xian)流量(liang)的測(ce)量。①幾(ji)乎㊙️不(bu)會遇(yu)到砂(sha)卡的(de)現象(xiang)，與渦(wo)輪流(liu)量計(ji)相比(bi)受井(jing)簡環(huan)境的(de)影響(xiang)小;②可(ke)接收(shou)微小(xiao)流量(liang)信号(hao),實;現(xian)低液(ye)量井(jing)流量(liang)測試(shi);③浮子(zi)的高(gao)度取(qu)決于(yu)液體(ti)的💔流(liu)量,氣(qi)體對(dui)❌測量(liang)結果(guo)影響(xiang)很小(xiao)間。
2井(jing)下存(cun)儲式(shi)水平(ping)井産(chan)液剖(pou)面測(ce)試儀(yi)
　　借鑒(jian)常規(gui)浮子(zi)流量(liang)計，同(tong)時考(kao)慮到(dao)水平(ping)井中(zhong)儀器(qi)無法(fa)通過(guo)電🥵纜(lan)在水(shui)平段(duan)下放(fang),使用(yong)爬行(hang)器價(jia)格昂(ang)貴且(qie)受井(jing)💛簡環(huan)境影(ying)響故(gu)障率(lü)高等(deng)因素(su)，設計(ji)了适(shi)用于(yu)低液(ye)量水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)的井(jing)下浮(fu)子流(liu)量計(ji)，同時(shi)與溫(wen)度、壓(ya)☀️力、含(han)水測(ce)試傳(chuan)感器(qi)以及(ji)電路(lu)♌系統(tong)組成(cheng)井下(xia)存儲(chu)式水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)儀，該(gai)儀器(qi)和油(you)管連(lian)接後(hou)一起(qi)下入(ru)到射(she)孔段(duan)，可以(yi)💯連續(xu)🤟監測(ce)多段(duan)📱壓裂(lie)水平(ping)井産(chan)✏️液信(xin)息。
2.1水(shui)平井(jing)井下(xia)浮子(zi)流量(liang)計設(she)計
水(shui)平井(jing)井下(xia)浮子(zi)流量(liang)計由(you)浮子(zi)、推杆(gan)、滑套(tao)、線圈(quan)、彈🏃🏻簧(huang)、流量(liang)護管(guan)、單流(liu)閥等(deng)組成(cheng)(見圖(tu)2)。
 
　　工(gong)作原(yuan)理:給(gei)浮子(zi)感應(ying)線圈(quan)上提(ti)供恒(heng)定的(de)電流(liu)激勵(li)，當井(jing)下流(liu)體通(tong)過過(guo)流通(tong)道，推(tui)動浮(fu)子移(yi)動，銜(xian)鐵☂️發(fa)生位(wei)移,引(yin)起感(gan)應線(xian)圈中(zhong)磁阻(zu)變化(hua),産生(sheng)感應(ying)電動(dong)勢,感(gan)應電(dian)動勢(shi)經濾(lü)🥵波放(fang)大,輸(shu)人單(dan)㊙️片機(ji)内進(jin)行處(chu)理後(hou)測得(de)流量(liang)。流量(liang)測量(liang)線圈(quan)采用(yong)差分(fen)結構(gou),溫🐕漂(piao)小,在(zai)流量(liang)線圈(quan)外加(jia)屏蔽(bi)層,減(jian)少外(wai)部對(dui)流量(liang)測量(liang)的幹(gan)擾;自(zi)☎️感傳(chuan)感器(qi)可以(yi)測量(liang)0.01μm~50mm的機(ji)械位(wei)移,具(ju)有測(ce)量精(jing)度高(gao)、靈敏(min)度高(gao)、線性(xing)好、結(jie)構簡(jian)單、性(xing)能可(ke)靠💞等(deng)優點(dian)。
2.2含水(shui)率、溫(wen)度和(he)壓力(li)測量(liang)設計(ji)
　　含水(shui)率測(ce)試儀(yi)采用(yong)電容(rong)式含(han)水率(lü)傳感(gan)器和(he)阻抗(kang)式🔱含(han)水率(lü)傳感(gan)器組(zu)合設(she)計,分(fen)别測(ce)試流(liu)體的(de)電容(rong)值和(he)電導(dao)率,可(ke)以适(shi)應低(di)含水(shui)和高(gao)含水(shui)傳感(gan)器組(zu)合,可(ke)以精(jing)準測(ce)量含(han)水率(lü)。
　　溫度(du)測量(liang)原理(li):給PT1000提(ti)供恒(heng)流激(ji)勵，當(dang)井溫(wen)變化(hua)時,PT1000的(de)阻值(zhi)也會(hui)發生(sheng)變化(hua),測量(liang)電路(lu)輸出(chu)與溫(wen)度成(cheng)正比(bi)✉️的差(cha)☀️動電(dian)🔞壓信(xin)号,經(jing)過單(dan)片機(ji)AD采集(ji)，得到(dao)溫度(du)信号(hao)。
　　壓力(li)測量(liang)原理(li):壓力(li)傳感(gan)器采(cai)用恒(heng)壓供(gong)電電(dian)路，輸(shu)出🛀🏻與(yu)壓力(li)🎯成正(zheng)比的(de)壓力(li)差動(dong)電壓(ya)信号(hao),經過(guo)單片(pian)機AD采(cai)🈚集,得(de)到壓(ya)力信(xin)号。
2.3儀(yi)器功(gong)耗設(she)計
　　儀(yi)器選(xuan)用容(rong)量爲(wei)9Ah的高(gao)溫電(dian)池，采(cai)樣間(jian)隔有(you)多種(zhong)類🈲型(xing)可供(gong)🍓選擇(ze),最小(xiao)可設(she)置爲(wei)3s。儀器(qi)工作(zuo)30d最大(da)功耗(hao)設🚩計(ji)如✏️下(xia)。
(1)當儀(yi)器采(cai)樣間(jian)隔設(she)置爲(wei)3s時。每(mei)間隔(ge)3s需要(yao)采集(ji)1次數(shu)據🌍,采(cai)集0.8s,此(ci)🆚時總(zong)電流(liu)不超(chao)過25mA。1個(ge)月的(de)耗電(dian)量4.8Ah。
(2)當(dang)儀器(qi)不工(gong)作時(shi),進人(ren)休眠(mian)狀态(tai)。總電(dian)流不(bu)超過(guo)100μA。1個月(yue)耗電(dian)量0.072Ah.
(3)儀(yi)器每(mei)采集(ji)87組數(shu)據(87X3s==261s)進(jin)行一(yi)次數(shu)據存(cun)儲。存(cun)儲時(shi)間爲(wei)0.6s,總電(dian)流不(bu)超過(guo)50mA。1個月(yue)耗電(dian)量0.082Ah。
(4)儀(yi)器1個(ge)月最(zui)大耗(hao)電量(liang)4.954Ah。儀器(qi)可在(zai)井下(xia)連續(xu)工作(zuo)1個🥵半(ban)月以(yi)上。
2.4水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)儀結(jie)構及(ji)原理(li)
　　井下(xia)存儲(chu)式水(shui)平井(jing)産液(ye)剖面(mian)測試(shi)儀由(you)浮子(zi)流量(liang)計、含(han)水💰探(tan)頭、溫(wen)度探(tan)頭.壓(ya)力傳(chuan)感器(qi)、測量(liang)電路(lu)、供電(dian)電池(chi)組成(cheng)(見圖(tu)3)。當正(zheng)常産(chan)液時(shi)，坐封(feng)單向(xiang)閥截(jie)止，流(liu)體通(tong)過進(jin)液口(kou),推動(dong)浮子(zi)移動(dong)，從而(er)測得(de)流量(liang)。流體(ti)由過(guo)流通(tong)道流(liu)經溫(wen)🥵度探(tan)頭、壓(ya)力探(tan)頭與(yu)🈲含水(shui)探頭(tou)時,可(ke)測得(de)流🛀🏻體(ti)含水(shui)率、壓(ya)🛀🏻力與(yu)溫度(du),最後(hou)通過(guo)出液(ye)口流(liu)出。坐(zuo)封時(shi),浮子(zi)保護(hu)單向(xiang)閥截(jie)止,流(liu)體從(cong)隔離(li)管與(yu)外護(hu)管環(huan)空過(guo)流通(tong)道流(liu)過,打(da)開坐(zuo)封單(dan)向閥(fa),實現(xian)坐封(feng)。
3室内(nei)實驗(yan)
3.1含水(shui)率對(dui)流量(liang)測試(shi)的影(ying)響
(1)介(jie)質:柴(chai)油和(he)水兩(liang)相。
(2)方(fang)式:在(zai)垂直(zhi)狀态(tai)下進(jin)行流(liu)量标(biao)定,流(liu)量從(cong)0、1、2.....10m³/d,分别(bie)選擇(ze)含水(shui)率爲(wei)100%、80%、40%進行(hang)流量(liang)測試(shi)實驗(yan)。
(3)對流(liu)量刻(ke)度進(jin)行曲(qu)線拟(ni)合。
實(shi)驗結(jie)果表(biao)明,浮(fu)子流(liu)量計(ji)啓動(dong)流量(liang)爲0.5m/d,可(ke)對低(di)液🔞量(liang)井✍️進(jin)行測(ce)試;不(bu)同含(han)水率(lü)的流(liu)量測(ce)試曲(qu)線基(ji)本重(zhong)合,說(shuo)明浮(fu)子位(wei)置的(de)變💚化(hua)隻與(yu)通過(guo)浮子(zi)流體(ti)的流(liu)量相(xiang)✊關,流(liu)體含(han)水率(lü)對浮(fu)子流(liu)量計(ji)測試(shi)結果(guo)的影(ying)響可(ke)忽略(lue)。.
3.2儀器(qi)傾角(jiao)對流(liu)量測(ce)試的(de)影響(xiang)
(1)介質(zhi):柴油(you)和水(shui)兩相(xiang)。
(2)方式(shi):将儀(yi)器分(fen)别處(chu)于水(shui)平狀(zhuang)态0°和(he)負角(jiao)度一(yi)30°(即進(jin)液口(kou)高于(yu)出液(ye)口)狀(zhuang)态下(xia)，流量(liang)從0、1、2..10m³/d,分(fen)别選(xuan)擇含(han)水率(lü)爲100%、80%、40%進(jin)行流(liu)量測(ce)試實(shi)驗。
(3)對(dui)流量(liang)刻度(du)進行(hang)曲線(xian)拟合(he)。
　　實驗(yan)結果(guo)表明(ming)，當井(jing)簡處(chu)于水(shui)平狀(zhuang)态甚(shen)至負(fu)角度(du)狀态(tai)下,盡(jin)管流(liu)體的(de)型态(tai)爲層(ceng)流或(huo)逆向(xiang)流,但(dan)對浮(fu)子流(liu)量計(ji)和含(han)水率(lü)🐪的測(ce)🔱試結(jie)果影(ying)響較(jiao)小，最(zui)大誤(wu)差僅(jin)4%。分🚶‍♀️析(xi)認爲(wei)這是(shi)由于(yu)浮子(zi)位置(zhi)變化(hua)隻與(yu)進入(ru)🔞錐形(xing)管空(kong)👣間流(liu)體流(liu)量有(you)關,基(ji)🐅本克(ke)服了(le)❌油、水(shui)的分(fen)層流(liu)動使(shi)渦🚩輪(lun)流量(liang)計響(xiang)應變(bian)得複(fu)雜的(de)問題(ti)。當流(liu)😍體經(jing)過電(dian)容🐕+阻(zu)抗式(shi)持水(shui)率儀(yi)時,由(you)于在(zai)圓周(zhou)上配(pei)💃🏻置多(duo).個持(chi)水率(lü)傳感(gan)器,能(neng)夠很(hen)好地(di)解決(jue)常規(gui)儀器(qi)隻能(neng)中心(xin)采樣(yang)不能(neng)㊙️探測(ce)到的(de)全截(jie)面流(liu)體的(de)問題(ti),可以(yi)清楚(chu)地分(fen)辨出(chu)油🛀🏻和(he)水。
 
4現(xian)場應(ying)用
　　2025年(nian)11月在(zai)長慶(qing)油田(tian)CP-X井首(shou)次開(kai)展水(shui)平井(jing)存儲(chu)式浮(fu)子流(liu)量計(ji)井下(xia)先導(dao)性試(shi)驗,該(gai)井射(she)孔9段(duan),測試(shi)前日(ri)産液(ye)16.07m³,含水(shui)100%。爲🐇了(le)驗證(zheng)流量(liang)、含🌐水(shui)測試(shi)正确(que)率,對(dui)該井(jing)射孔(kong)段1進(jin)行雙(shuang)封單(dan)卡江(jiang)藝測(ce)試,同(tong)時地(di)面單(dan)獨測(ce)量該(gai)段産(chan)液量(liang)并化(hua)驗含(han)水,測(ce)試管(guan)柱見(jian)圖4。
 
　　該(gai)井儀(yi)器設(she)置采(cai)樣間(jian)隔爲(wei)10min,35d後起(qi).出,測(ce)試結(jie)果顯(xian)示射(she)孔段(duan)1單層(ceng)❌流量(liang)爲3.77m³/d,含(han)水98.6%(見(jian)圖5);同(tong)時,地(di)面單(dan)獨測(ce)量🔱射(she)孔段(duan)1的日(ri)産🔞液(ye)爲🌈3.58m³,含(han)水100%。測(ce)試流(liu)量和(he)含水(shui)與實(shi)際單(dan)量和(he)化驗(yan)結果(guo)接近(jin),說明(ming)存儲(chu)式産(chan)液剖(pou)面測(ce)試儀(yi)首次(ci)在水(shui)平井(jing)井下(xia)試驗(yan)取得(de)成功(gong),證明(ming)了井(jing)下浮(fu)子流(liu)量計(ji)應用(yong)于低(di)液📱量(liang)水平(ping)井産(chan)液剖(pou)面測(ce)試🐕可(ke)行。
 
5結(jie)論
(1)井(jing)下存(cun)儲式(shi)浮子(zi)流量(liang)計啓(qi)動流(liu)量小(xiao)于0.5m³/d,且(qie)不受(shou)井⚽筒(tong)出砂(sha)影🔴響(xiang)💔,彌補(bu)了渦(wo)輪流(liu)量計(ji)不适(shi)應低(di)液量(liang)水平(ping)井的(de)不足(zu)，提🧑🏾‍🤝‍🧑🏼高(gao)了🏃‍♂️低(di)液量(liang)水平(ping)井測(ce)試結(jie)果的(de)正🤟确(que)率。
(2)室(shi)内動(dong)态實(shi)驗表(biao)明,無(wu)論是(shi)垂直(zhi)、水平(ping)及傾(qing)斜情(qing)況下(xia),浮子(zi)流量(liang)💚計響(xiang)應特(te)性均(jun)不敏(min)感于(yu)含水(shui)率，擁(yong)有✂️非(fei)常好(hao)的不(bu)依賴(lai)于流(liu)型的(de)特性(xing)。
(3)測試(shi)儀器(qi)随油(you)管下(xia)入目(mu)的層(ceng),無需(xu)電纜(lan)和爬(pa)行器(qi)🔞,一🥰趟(tang)管柱(zhu)即🔴可(ke)完成(cheng)水平(ping)井産(chan)液剖(pou)面測(ce)試,大(da)幅度(du)降低(di)了産(chan)液剖(pou)面測(ce)👉試成(cheng)本。
(4)測(ce)試結(jie)果包(bao)含流(liu)量,含(han)水、壓(ya)力和(he)溫度(du)等儲(chu)層流(liu)體❌物(wu)性參(can)數,可(ke)進行(hang)各射(she)孔段(duan)産能(neng)評價(jia).判斷(duan)井簡(jian)出水(shui)位置(zhi),爲低(di)液量(liang)水平(ping)井控(kong)水穩(wen)油措(cuo)施提(ti)供依(yi)據。

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