摘要：針對(duì)油氣水三(san)相流條件(jiàn)下産液剖(pou)面測井問(wèn)🐆題，在油⚽田(tian)多🤟相流模(mo)拟實驗裝(zhuang)置上進行(háng)三相流條(tiáo)件下阻抗(kàng)式含水率(lǜ)計的響應(ying)規律實驗(yan)，考察氣相(xiàng)介入對傘(san)集流渦輪(lún)流量計 及(jí)阻抗式含(hán)水率計流(liu)量和含水(shuǐ)率測量的(de)影響，得到(dào)油氣水三(san)相流情況(kuang)下渦輪流(liu)量計及阻(zu)抗含水率(lǜ)傳感器♉的(de)響應特性(xing)。實驗結果(guǒ)表明，氣相(xiang)介入對傘(san)集流渦輪(lun)流量計及(jí)🔆阻抗含水(shui)率計測量(liàng)液相流量(liàng)和含水率(lü)有較大影(ying)響，使流量(liàng)測量值偏(piān)高，含水👌率(lǜ)測量值偏(pian)低；液相流(liú)量越低，二(er)者測量值(zhí)誤差越大(da)。給出了2口(kou)井現場測(ce)井實例🔞，爲(wèi)現場測井(jǐng)工程師在(zai)生産測井(jing)中産氣井(jing)的測試提(ti)供🌈借鑒。爲(wei)進一步提(tí)高油氣水(shui)三相流㊙️條(tiáo)件下的産(chǎn)出剖面測(cè)井質量提(tí)出了建議(yì)。
0引言　
　　油田(tián)目前處于(yú)高含水開(kāi)發期，油井(jing)中油氣水(shuǐ)三相流現(xiàn)象普遍。對(duì)于油水兩(liǎng)相來說，已(yi)有成熟的(de)産液🈲剖面(mian)的測量技(jì)術，阻抗式(shì)産液剖面(mian)測井儀已(yǐ)在産液剖(pōu)面💯測井中(zhōng)廣泛應用(yong)，并獲得了(le)良✉️好的效(xiào)果。該儀器(qi)在水爲連(lián)續相的高(gāo)含水油水(shuǐ)兩相流産(chan)出剖面測(ce)量中，能正(zhèng)确測量流(liú)量及含水(shui)率，具有很(hen)好的💞重複(fu)性、一緻性(xìng)，能提供可(ke)靠的産液(ye)信息。對于(yú)油氣🚶水三(sān)相流，由于(yu)氣液之間(jiān)密度差異(yi)大，氣泡的(de)表面張力(lì)大等因素(sù)的影響，導(dǎo)緻氣液混(hùn)合不均勻(yun)，油氣水三(sān)相流體的(de)流型、流态(tai)複雜，對産(chan)液剖面測(cè)井儀器的(de)測量結果(guǒ)造成了複(fu)👅雜的影響(xiǎng)，對産液情(qíng)況的準确(què)了解造成(chéng)了困難。油(yóu)田采用集(jí)流式流量(liang)計和🥵放射(shè)🔱性密度計(jì)組合測量(liàng)三相流。基(ji)于傘集流(liú)渦輪流量(liàng)計與放射(she)性密度－持(chí)水率計組(zu)合儀在油(yóu)氣水三相(xiang)流模拟實(shi)驗裝置中(zhong)的動态試(shì)驗結果，建(jian)立了㊙️三相(xiàng)流渦輪流(liú)量計統計(ji)測量🏒模型(xíng)。近年來，陸(lu)續研發了(le)光纖持氣(qì)率計［4］、低産(chan)液三相流(liú)測井儀［5］等(děng)新方法和(hé)儀器。光纖(xian)持氣率計(jì)🥵通過測量(liang)三相總流(liú)量、持🔅水率(lü)和持氣率(lü)，結合溫度(du)、壓力，采用(yong)解釋模型(xing)獲得油氣(qi)水的分相(xiang)流量。低産(chǎn)液三相流(liu)測井儀受(shou)流💚量👉和含(han)水率測量(liàng)範圍的影(yǐng)響隻能在(zai)流量較低(dī)的低産液(ye)井中部分(fèn)應用。這些(xie)工作并沒(mei)有研究✨氣(qi)體對☔兩相(xiàng)流測井儀(yi)器的定量(liàng)影響。
　　本文(wén)在油田多(duō)相流模拟(ni)實驗裝置(zhi)上采用阻(zǔ)抗式含☀️水(shuǐ)🐆率計在油(you)氣水三相(xiàng)流條件下(xià)進行室内(nèi)動态實驗(yàn)😄，得到油氣(qì)水三🔴相流(liu)情況下渦(wō)輪流量計(jì)及阻抗含(hán)水率傳感(gan)器的響應(ying)特性🏃‍♂️，定量(liàng)分析評價(jià)了氣相對(duì)流量和含(hán)水率測量(liàng)的影響，并(bing)結合現場(chang)測井實例(li)，爲現場測(cè)井工程師(shi)❌在生産測(ce)井中産氣(qi)井測🔞試提(tí)供借鑒。
1實(shí)驗條件及(jí)實驗方案(an)
　　實驗在油(yóu)田多相流(liú)實驗室油(you)氣水三相(xiang)流模拟井(jǐng)中進行💰。透(tou)明有機玻(bo)璃井筒内(nei)徑爲125ｍｍ，實驗(yàn)介質爲自(zì)來水⛹🏻‍♀️、柴油(you)和壓縮空(kōng)⛹🏻‍♀️氣。實驗儀(yí)器采用阻(zǔ)抗式産液(yè)剖面測井(jing)儀。儀器自(zi)下向上依(yi)次爲傘式(shì)集流器、渦(wo)輪流量計(jì)和阻抗式(shì)含水率傳(chuán)感器，渦輪(lun)流量計及(ji)♍阻抗傳感(gǎn)器内徑爲(wei)19ｍｍ。傘式集流(liú)器具有16根(gen)金屬傘筋(jīn)，傘布采用(yong)高強度薄(báo)織料，集流(liu)傘撐開後(hòu)能夠将内(nei)徑爲125ｍｍ的井(jǐng)筒密封，使(shǐ)待測的油(you)氣水混合(hé)流體被集(ji)流傘集流(liú)後從集流(liú)傘下方的(de)進液口流(liu)入測量通(tōng)道。阻抗式(shì)含水率傳(chuan)感器和渦(wō)🍉輪流量計(jì)依次安裝(zhuāng)在集流傘(san)上部，油氣(qi)水混合流(liú)體流經渦(wō)輪流量計(ji)🌏測量流量(liàng)，再流經阻(zǔ)抗式含水(shuǐ)率傳感器(qi)測量含水(shuǐ)率，然後由(yóu)出液口流(liu)回到井筒(tǒng)🏃🏻‍♂️。
　　根據儀器(qi)的工作原(yuan)理及儀器(qi)結構等條(tiáo)件，實驗時(shi)氣體流量(liang)設♻️置分别(bié)爲0、1、3、5m3/d；油水液(yè)相流量範(fàn)圍爲3～60m3/d，流量(liàng)🆚調節分别(bié)爲3、5、10、20、40、60m3/d，含水率(lǜ)調節範圍(wei)50％～100％。實驗中，先(xian)固定某一(yi)氣體流量(liang)，待氣㊙️體流(liú)量穩定後(hòu)調節油水(shuǐ)兩相含水(shuǐ)率，流動穩(wen)定後，進行(háng)測量。
2多相(xiàng)流模拟井(jǐng)中的實驗(yàn)及分析
2.1氣(qì)體對渦輪(lun)流量計流(liú)量測量的(de)影響
　　爲考(kao)察氣體對(duì)渦輪流量(liang)計流量測(cè)量的影響(xiǎng)，在油氣水(shuǐ)三相流中(zhong)不同氣相(xiàng)流量下對(dui)渦輪流量(liang)計進🔞行了(le)動态實驗(yàn)🌈标定🐪。實驗(yàn)時添加的(de)氣體流量(liàng)分别🌏爲1、3、5m3/d，油(you)水液相流(liu)量範圍3～60m3/d，含(han)水率調節(jie)範圍50％～100％。
　　圖1氣(qì)體流量分(fèn)别爲1、3、5m3/d時标(biāo)定的渦輪(lún)流量計在(zai)油氣水三(san)相流🈲中的(de)響應圖版(bǎn)。液相含水(shuǐ)率從100％逐漸(jian)遞減變化(hua)到50％，便于對(duì)比增加了(le)清水中标(biao)定的渦輪(lun)曲線，即氣(qì)體流量爲(wei)0m3/d時的渦輪(lún)曲線。

（1）當加入氣(qi)體流量1m3/d時(shí)，液相流量(liang)在10m3/d以上時(shí)，渦輪響應(yīng)與㊙️液🙇🏻相流(liú)量呈線性(xing)關系；由于(yú)加入的氣(qì)體較少，渦(wō)輪響應頻(pin)❗率略高于(yú)沒有加入(rù)氣體時清(qīng)水中渦輪(lún)的響應；但(dan)在液🌈相流(liú)量10m3/d以下時(shí)，随持氣率(lü)增加，渦輪(lun)響應明顯(xian)高于清水(shuǐ)中的渦輪(lun)響應，測量(liàng)流量明顯(xiǎn)高于标準(zhun)流量，産生(shēng)了較🏃‍♀️大測(ce)量誤差［見(jiàn)圖1（ａ）］。
（2）當加入(rù)氣體流量(liàng)3m3/d時，渦輪響(xiang)應頻率明(míng)顯高于沒(méi)有加入🔴氣(qi)體💃🏻時🎯清水(shuǐ)中渦輪的(de)響應頻率(lǜ)。當加入氣(qì)體後，渦輪(lun)在低液量(liàng)和高液量(liang)時有不同(tóng)的規律，在(zài)液♊相流量(liang)高于10m3/d時，渦(wō)輪響應與(yu)液相流量(liang)呈線性關(guan)系。而在低(dī)液🌈量下（液(ye)相流量10m3/d以(yi)下），渦輪響(xiǎng)應與液相(xiang)流量呈非(fēi)線性關系(xì)。此時，渦輪(lun)響應遠遠(yuan)💞高于相對(duì)應🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的液相(xiang)流量，随液(yè)相流量增(zeng)加，渦輪響(xiang)應增加緩(huan)慢，幾乎呈(chéng)一個平的(de)台階，渦輪(lún)對液相流(liú)量失去了(le)分辨能力(lì)，說明渦輪(lun)流量計在(zai)産氣情況(kuang)下測量低(di)液相流量(liang)時會有較(jiào)大誤差［見(jiàn)圖1（ｂ）］。
（3）加入氣(qì)體流量5m3/d時(shí)渦輪響應(ying)與加入氣(qì)體3m3/d時的響(xiang)應規律一(yī)緻，渦輪響(xiǎng)應要明顯(xian)高于清水(shuǐ)和加入3m3/d氣(qì)體時的🔴響(xiǎng)應，測量流(liú)量明顯偏(piān)高，渦輪流(liu)量計受氣(qi)體影響更(geng)爲嚴重［見(jian)圖1（ｃ）］。
（4）液相含(han)水率從100％變(biàn)化到50％時，不(bú)同含水率(lü)下的渦輪(lún)響應🔞曲線(xian)💋近🔆于🈲重合(hé)，即渦輪受(shòu)油水兩相(xiàng)含水率變(biàn)化影響較(jiào)小，氣體則(ze)是影響渦(wō)輪響應明(ming)顯偏高的(de)主要因素(su)。
　　利用清水(shuǐ)中渦輪的(de)刻度方程(chéng)計算加入(ru)不同氣體(ti)🍓流量後㊙️渦(wo)輪響應頻(pín)率所對應(ying)的流量，即(jí)爲加入氣(qì)體後的測(cè)量流😘量，與(yǔ)标準流量(liang)之比得到(dao)相對誤差(cha)。計算結果(guǒ)表明，氣體(tǐ)對液相流(liu)量的測量(liàng)産生了較(jiao)🏃大的誤差(cha)，隻有流量(liàng)較高、氣量(liàng)較低的測(ce)點相對誤(wu)差在10％以内(nei)，其他測點(diǎn)的相對誤(wù)差均大于(yú)10％。尤其在液(yè)相流量較(jiào)低、持🤩氣率(lü)較高時，受(shou)氣相影響(xiang)尤爲嚴重(zhong)。液相流量(liang)5m3/d時相對測(ce)量誤差最(zuì)大可達135％，液(yè)相流量3m3/d時(shi)🐕相對測量(liang)誤差最大(da)😄可達300％。因此(cǐ)，現場測井(jing)🙇🏻時液相流(liu)量越低，持(chí)氣率越大(dà)，氣體對流(liú)量産生的(de)測量誤差(chà)越大。
2.2氣體(ti)對阻抗含(han)水率計含(hán)水率測量(liang)的影響
　　爲(wei)考察氣體(tǐ)對阻抗式(shì)含水率計(ji)含水率測(ce)量的影🐪響(xiang)，在油氣水(shuǐ)三相流中(zhōng)不同氣相(xiàng)流量下對(dui)阻抗含💋水(shui)率計進💃🏻行(hang)了動态實(shi)驗标定。實(shí)驗時氣體(ti)流量分别(bié)爲1、3、5m3/d，油水液(ye)相流量範(fan)🌍圍爲3～40m3/d，含🧑🏽‍🤝‍🧑🏻水(shuǐ)率調節範(fan)圍50％～100％。圖2爲加(jia)入氣體流(liú)量1、3、5m3/d時标定(ding)的阻抗含(hán)水率計在(zài)油氣水三(sān)相流中的(de)響應圖版(bǎn)。
（1）加入氣體(tǐ)流量1m3/d，當液(ye)相流量較(jiao)高時儀器(qì)含水率響(xiǎng)應略低于(yu)未🈚加入氣(qi)體時的含(han)水率響應(yīng)，受氣體影(ying)響小；但在(zai)液相流量(liàng)較低（10m3/d以下(xia)）、含水率較(jiào)高（80％）時，含水(shuǐ)率響應明(ming)顯降低，測(ce)量含水偏(pian)低，受氣體(ti)影響嚴重(zhong)，産生了較(jiao)⭐大的測量(liang)誤差［見圖(tú)2（ａ）］。
（2）加入氣體(tǐ)流量3、5m3/d時，與(yu)未加入氣(qì)體的含水(shui)率圖版對(duì)比💁，加入氣(qì)體😍後相對(dui)應的含水(shuǐ)率響應明(ming)顯降低，測(ce)量的含水(shui)‼️率明顯低(di)👄于标準含(hán)水率。氣流(liú)量5m3/d的含水(shuǐ)率響應明(míng)顯低于氣(qi)流✂️量3m3/d時的(de)含水率響(xiǎng)應。尤其是(shi)在低流量(liang)、高含水時(shi)💔，氣體對含(han)水率測量(liàng)影響尤爲(wèi)嚴重，液相(xiàng)流量越低(di)含水率響(xiǎng)應偏差越(yue)大；氣體流(liú)👣量越高，含(han)水率測量(liàng)偏差越大(dà)［見圖2（ｂ）、（ｃ）］。

　　計算(suan)加入氣體(ti)後的含水(shuǐ)率測量誤(wù)差，誤差計(jì)算結🌈果表(biǎo)🤩明，加入氣(qì)體後含水(shuǐ)率測量誤(wu)差較大，液(ye)相流😍量越(yue)低含水率(lü)測量誤差(chà)越大，最大(da)測量誤差(cha)達到30％。根據(ju)阻抗式含(han)🤩水率計的(de)測量🐅原理(lǐ)，含水率傳(chuán)感器測量(liang)油水混合(he)相電導率(lǜ)與其中純(chun)水相🚩電導(dǎo)率之比确(què)定含水率(lǜ)。由于氣相(xiàng)爲非導電(diàn)相，當加入(rù)一定量氣(qi)體時，待測(ce)流體的混(hùn)合電導率(lǜ)降低，測量(liàng)含水率降(jiàng)低；液相流(liú)量越低，氣(qì)體所占比(bi)👨‍❤️‍👨例越大，測(cè)量含水率(lǜ)誤差越大(da)。
3現場測井(jing)
　　Ｔ－××－××1井是油田(tian)采油五廠(chǎng)1口水驅産(chǎn)出井，采用(yong)阻抗式含(hán)水率計在(zài)該🈲井進行(háng)了測試。圖(tú)3、圖4分别爲(wei)測點深度(du)📐1097.3ｍ測量的流(liu)量及混相(xiàng)值曲線圖(tú)。2ｍｉｎ的采樣時(shi)間内，流量(liang)及混相值(zhí)曲線波動(dong)劇烈，明顯(xiǎn)受井下産(chan)氣影響，進(jìn)行平均值(zhí)計算時隻(zhi)🏒能取後半(bàn)段較平穩(wen)💛的數據，因(yīn)此，測試時(shi)需延長測(ce)量時間。錄(lù)取不同範(fan)圍數值時(shí)流量及含(han)水率測量(liàng)差值較大(dà)，流量平穩(wen)段爲14.81m3/d，高值(zhí)時達到23.52m3/d；取(qǔ)😄不同測量(liang)段的混相(xiang)值時測量(liang)含水率最(zui)大💯相差12％。重(zhong)複測量得(de)💰到了相同(tong)的測量結(jié)果。由此可(kě)見，氣體對(duì)流量及含(hán)水率測量(liàng)産生了非(fēi)常大☁️的測(ce)量誤差。
　　Ｂ2－××－××2井(jǐng)是油田采(cai)油一廠1口(kou)水驅産出(chū)井，該井井(jing)口計量産(chǎn)🔱液51.72m3/d，取樣化(hua)驗含水率(lü)81.8％。采用阻抗(kang)式含水率(lǜ)計在該井(jǐng)進行了測(cè)試，圖5爲第(di)1測點深度(dù)1068ｍ測量的流(liu)量及混相(xiang)值曲線圖(tú)。圖5的流量(liang)曲線表明(ming)，流量曲線(xian)受氣體影(ying)響較大，測(cè)量流量波(bō)動較大☁️，在(zai)25～98m3/d之間波🏒動(dòng)，平均值爲(wei)58.6m3/d；混相值波(bō)動也很大(da)，在280～640Ｈｚ之間劇(jù)烈波💰動，平(ping)均值圖5第(di)1測點1068ｍ處流(liú)㊙️量曲線和(hé)混相值🛀🏻曲(qǔ)線388Ｈｚ。該井測(cè)量流量爲(wei)65.8m3/d，測量含水(shui)爲51.3％，受井下(xia)産♋氣影響(xiǎng)明⭐顯，測量(liàng)流量明顯(xian)高于井口(kǒu)計量流🆚量(liang)，測量含水(shui)率明顯💞低(di)于化驗含(han)水率。同時(shí)，在該井測(ce)井時，使用(yòng)了儀器上(shang)裝有氣體(ti)分離器的(de)阻抗式含(hán)水率計在(zài)該井進🔞行(háng)測試，第1測(ce)點的流量(liàng)🌈及混相值(zhí)曲線見圖(tu)6。由于氣體(ti)分離器♻️将(jiang)氣💜體分離(lí)，未進入測(cè)量通道🤞，減(jiǎn)🈲小了氣體(ti)對測量傳(chuan)感器的影(yǐng)響，測量的(de)流量及混(hun)🐪相值曲線(xian)波動明顯(xian)減少，流量(liàng)波動爲🔱36～78m3/d，平(ping)均值爲55m3/d；混(hun)相值波動(dong)爲211～288Ｈｚ，平均值(zhi)爲228Ｈｚ。測量流(liu)量爲54.8m3/d，測量(liàng)含水率爲(wèi)80.4％，與井🌂口計(jì)量非常接(jie)近。對比測(cè)量結果表(biǎo)明🛀🏻，氣體對(duì)流量及🚩含(hán)水率測⛹🏻‍♀️量(liang)造成了非(fēi)常大的測(cè)量誤差🐅，已(yi)不能進行(hang)準确測量(liang)。




4結論及建(jiàn)議
（1）産氣井(jǐng)中使用兩(liǎng)相流儀器(qi)測量流量(liang)普遍偏高(gāo)，氣體對🌈流(liú)量測量産(chǎn)生的相對(duì)誤差普遍(bian)大于10％；液相(xiàng)流量較低(dī)時，受氣🌏相(xiàng)影響尤♍爲(wei)嚴重，液相(xiang)流量5m3/d時相(xiang)對❗測量誤(wu)差最大可(kě)達135％。在現場(chǎng)測井液相(xiang)流量越低(dī)，持氣率越(yue)大時，氣體(tǐ)對流量産(chan)生的測量(liàng)誤💃差越大(dà)。
（2）産氣井中(zhōng)測量含水(shui)率普遍偏(pian)低，氣體對(dui)含水率測(cè)量産🔴生了(le)♻️較大的測(ce)量誤差，液(yè)相流量越(yue)低，持氣率(lǜ)⭕越大時，含(han)水率測量(liàng)誤差越大(da)，最大測量(liang)誤差達到(dao)30％。
（3）爲進一步(bù)提高油氣(qi)水三相流(liu)條件下的(de)産出剖面(miàn)測井🔞質👅量(liang)，開發安全(quan)、環保、可靠(kào)的三相流(liú)測井技術(shù)🈲是當🌈務之(zhi)✂️急。一方面(miàn)研究基于(yu)光纖持氣(qi)率計、渦輪(lún)流量計♍及(ji)阻抗含水(shuǐ)率計多傳(chuan)感器組💘合(hé)的測量方(fang)法和解釋(shì)方法；另一(yī)方面研究(jiū)氣相分流(liu)👉的工藝，将(jiāng)三相流問(wèn)題簡化爲(wèi)兩相流問(wen)題，采用兩(liang)相流的技(jì)術解決問(wèn)題。

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