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    水平井井下浮子流量计的研制
    发布时间2019-04-09

    摘要低渗透油田水平井产液量低目前使用的水平井产液剖面测井仪器的流量测量下限偏高造成低渗透油藏水平井测量结果偏差较大影响了测井资料的准确性为此设计了水平井井下浮子流量计该流量计克服了涡轮流量计不适应低液量水平井的不足确保了分段流量测试结果的准确性水平井井下浮子流量计室内实验及现场应用均取得了良好效果流量测试结果不受含水率和井斜角的影响启动排量仅为0.5m3/d流量测量误差在4%以内解决了现有的涡轮流量计在流量低时测量结果不准确甚至涡轮不启动的问题
    随着开发的不断深入流量测量在油田动态监测中的地位变得越来越重要[1]国内的低渗透油田水平井普遍存在改造段数多单井产量低[2-3]等问题部分油田单井产液量为110m3/d有的甚至低于5m3/d目前使用的产液剖面测井仪器的流量测量下限偏高造成低渗透油藏水平井测量结果偏差较大影响测井资料的准确性[4-5]
    针对上述问题借鉴直井中使用的浮子流量计创新研制了水平井井下浮子流量计该流量计克服了常规涡轮流量计在流量低时测量结果不准确甚至不启动的问题[6]实现了低渗透油藏水平井流量分段测试
    1水平井井下浮子流量计设计
    1.1结构设计与工作原理
    水平井井下浮子流量?#24179;?#26500;如图1所示流量护管为锥形孔结构加大了浮子与流量护管的间隙提高了浮子流量计井下运行的可靠性采用螺线管线圈式自感传感器原理可以测量0.01m~50mm的机械位移同时浮子采用钛合金材质提高了密封性
    水平井井下浮子流量?#24179;?#26500;图
    测试期间给浮子感应线圈提供恒定的电流激励水平状态下利用弹簧弹性力使得流体流经浮子前后产生压差被测介质通过过流通道克服弹簧弹性力推动套在推杆上的浮子组件移动带动浮子组件上的滑套外部衔铁发生位移不同流量下浮子稳定在一定的相应位置引起感应线圈中磁阻变化产生感应电动势感应电动势经滤波放大输入单片机内进行处理从而测出流量值图2
    水平井井下浮子流量计位移监测原路图示
    1.2主要技术参数与性能特点
    仪器最大外径89mm工作温度150棬最大工作压力60MPa流量测量?#27573;?~45m3/d测量误差5%采样间隔3s
    流量计的主要性能特点如下
    1为了适应水平井井下恶劣的工作条件在水平井井下浮子流量?#24179;?#28082;口增加割缝筛管以降低砂卡程度同时设计时充分考虑高压密封性及防震抗冲击性确保了仪器在井下工作的长期稳定
    2流量计采用桥式双通道结构液压坐封时流体?#27833;?#31649;?#36879;?#31163;管之间的环?#23637;?#27969;通道流过此时浮子保护单向阀单向截止保证坐封液压力不影响浮子组件生产时本层产液从过桥孔经底部进液口进入从隔离管与仪器环空空间流过其他层产液从隔离管与外管环空空间流过互不干扰确保了多段压裂水平井测试顺利
    3水平状态下浮子采用了钛合金材质和浮子+弹簧式结构不同流量下浮子稳定在一定的位置从而提高密封性同时增加浮子限位结构过流通道采用锥形结构可加大浮子与流量护管间隙防止浮子运动时卡死
    2室内实验
    2.1含水率响应
    在油水?#36739;?#20171;质下进行了含水率响应实验在浮子流量计垂直状态下进行流量检定流量为01210m3/d分别选择含水率为100%80%40%进行流量测试对流量刻度进行曲线拟合图3

    实验结果表明当流经浮子流量计的流量超过0.5m3/d?#20445;?#22312;相同含水率情况下不同流量的计数响应呈很好的线性关系确定浮子流量计启动流量为0.5m3/d另外在一定井筒角度不同流量的情况下当含水率发生变化?#20445;?#27833;水界面的变化并不明显且不同含水率下的流量测试曲线基本重合?#24471;?#21547;水率对浮子流量计的影响可忽略
    2.2倾角响应
    将仪器分别处于水平90㣩?#36879;?#35282;度-30㣩即进液口低于出液口状态下流量为01210m3/d分别选择含水率为100%80%40%进行流量测试实验对流量刻度进行曲线拟合图4图5


    实验结果表明在水平90㣩?#36879;?#35282;度-30㣩状态下流量响应不受流动管道倾斜角度的影响仪器标定只需在水平条件下刻度即可
    同时在多角度下对浮子流量?#24179;?#34892;实验结果表明在水平与垂直状态流量测量最大误差4%在负角度下由于浮子本身质量的原因误差高达13%样机通过测量并转换而来的平均相关流速与标准流量呈很好的线性关系表1

    3现场应用
    在室内实验取得成功的基础上为了验证新研制的水平井井下浮子流量计流量测试的准确性于2016年在长庆华庆油田CP-X井上进行了现场试验利用油管和双封单卡工艺将水平井井下浮子流量计输送到水平井井段对该井喷点1进行了测试同时对地面单量进行液量验证
    该井射孔7段测试前日产液16.07m3含水率100%仪器设置采样间隔为10min6天后起出测得喷点1单层流量为3.77m3/d地面单量喷点1的日产液为3.61m3/d测试流量与?#23548;实?#37327;结果接近流量测试误差4.3%图6

    4结论
    水平井井下浮子流量计满足了低渗透油藏水平井低产液量分段流量测试的需要解决了常规流量计启动排量低的问题使用该流量计提高了低流量水平井产液量测试的准确性可为掌握水平井生产层段产液信息及油藏合理开采提供依据

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