摘要:水平(píng)井産液剖面測(cè)試使用的 渦輪(lun)流量計 受啓動(dong)流量影響,不适(shì)應于低液量水(shui)平井測試。研制(zhì)了📧适用于小流(liú)量測試的井下(xià)存儲式浮子流(liú)量計 ,并與溫度(du)、壓力、含水測試(shi)傳感器組成井(jing)下存儲式水平(ping)井👈産💘液剖面測(cè)試儀,該儀器随(sui)油管下人水平(ping)井段,無需電纜(lan)和爬🌂行器🌐,可在(zai)油井正常生産(chǎn)的情況下連續(xù)工作一個月,提(ti)高了低液量水(shui)平井産液剖面(mian)測試的正确率(lǜ)率和成功率。室(shi)内實驗和現場(chang)⁉️先導性試驗表(biǎo)明,井下浮子流(liu)量計應💘用于水(shui)平井💃🏻産液剖面(mian)測試可行，爲低(dī)滲透油田水平(píng)井産液剖面的(de)流量測試提供(gòng)了新🧑🏾‍🤝‍🧑🏼途徑。
0引言(yan)
　　水平井産液剖(pōu)面測試技術是(shi)從油套環空通(tong)過電纜或連續(xu)油🈲管将産液剖(pou)面測試儀器輸(shū)送至射孔段，在(zài)🔞抽油機不📐停抽(chōu)情況下采用渦(wo)輪流量計、持水(shui)率儀實時監測(ce)流量、含水，該技(ji)術的優點是能(neng)在抽油機不停(ting)抽的情況✉️下獲(huo)得井下分段的(de)流量、含水率等(deng)數據[13]。但是,常規(gui)産液剖面測試(shì)在水平井中面(mian)❄️臨水平段多👣相(xiàng)流體分層、電纜(lan)無法下人等問(wen)題,主🔱要采用MAPS陣(zhen)列式測井儀和(he)爬行器等解決(jué)方案[46]。然而,産液(yè)剖面使用的渦(wō)輪流量計在5%in"套(tào)管井💯中流量小(xiǎo)于50m³/d時.渦輪啓動(dòng)困難門,不适用(yòng)于低液量水平(píng)井産液剖面測(ce)試;爬行器受井(jing)簡環境影響,測(cè)試成功率不高(gāo)且測試作業費(fèi)用昂貴。
　　油田水(shuǐ)平井日産液小(xiao)于20m³的井占總井(jing)數的87%,平均單段(duàn)🐇日産😄液小于2m³，低(dī)液量水平井的(de)産液剖面測試(shi)已🔞成爲一個重(zhòng)要難題。爲此,本(běn)文開展了将浮(fú)子流量計應用(yòng)于水平井産液(ye)剖面測試的探(tan)索研究,實現了(le)無需電纜輸送(song)儀器、提高測👨‍❤️‍👨試(shi)正确率✉️率、降低(di)作🧑🏾‍🤝‍🧑🏼業成本的目(mù)的。
1浮子流量計(ji)
1.1結構和原理
　　浮(fú)子流量計 由一(yī)個錐形管和一(yī)個置于錐形管(guan)中可以上下自(zì)🚩由移動的浮子(zi)組成(見圖1)。流量(liang)計本體兩端用(yong)法蘭連接🔴或螺(luó)紋連接的方式(shì)✂️垂直安裝在測(ce)量管路上,使流(liu)體自下而上流(liú)過流量計，推動(dong)浮子。由于節流(liú)作用,使上💜下遊(yóu)産生壓差△p,由于(yu)🔱該壓差的存在(zai),使得浮子受到(dào)迎面的壓差阻(zǔ)💔力，在該阻力的(de)作用下,浮子在(zai)錐管中上升，流(liu)通面積A增大,環(huán)隙中流體的平(píng)均速度減小，直(zhi)到該阻力與浮(fú)子的自重和浮(fu)力相平衡時，浮(fu)子停留在某-高(gāo)度。流量Qv越大⭐,浮(fú)子停留的高度(du)h越高。在穩定情(qíng)況下，浮子;懸浮(fu)的高度h與通過(guo)👄流量計的體積(jī)Qv之間有一🙇‍♀️定的(de)比例關系爲
 
　　式(shi)中,α是浮子流量(liang)計的流量系數(shu);Df是浮子的最大(dà)直徑💋;Af是浮子迎(ying)面流體面積;Vf是(shi)浮子的體積;ρf是(shi)浮子材料密度(dù);p是錐管的錐角(jiao);ρ是流體介質密(mi)度;h是浮子高度(du)。
　　對于一定的流(liú)量計和流體,式(shì)(1)中的Df、Af、Vf、ρf、φ、ρ等均爲常(chang)數，因此♌,隻要保(bǎo)持🌈α爲常數,則流(liu)量Qv與浮子高度(du)h之間就存在近(jìn)似線性關系。
　　因(yin)此，可以将這種(zhong)對應關系直接(jie)刻度在流量計(jì)的錐管上，根🧑🏽‍🤝‍🧑🏻據(ju)浮子的高度直(zhi)接讀出流量值(zhi)，或通過🎯電存儲(chǔ)方式将流量信(xin)号(即浮子的位(wèi)置信号)記錄。
 
1.2浮(fu)子流量計的特(te)點
　　由于浮子流(liú)量計在測量過(guò)程中始終保持(chí)節流件前後的(de)壓🌂差不變，通過(guo)改變流通面積(jī)實現流量的測(cè)量✍️。①幾乎不會遇(yu)到砂卡的現象(xiang)，與渦輪流量計(ji)相比受井簡環(huan)境🌂的影響小;②可(kě)接收微小流量(liang)信号,實;現低液(yè)量井流量測✔️試(shì);③浮子的🈲高度取(qǔ)決于液體的💜流(liú)量,氣體對測量(liang)結果影🏒響很小(xiǎo)間。
2井下存儲式(shi)水平井産液剖(pōu)面測試儀
　　借鑒(jian)常規浮子流量(liàng)計，同時考慮到(dào)水平井中儀器(qi)無法通過電纜(lan)在水平段下放(fàng),使用爬行器價(jia)格昂貴且受井(jǐng)簡環境影響故(gu)障率高等因素(sù)，設計了适用于(yu)低液量水平井(jing)産液剖面測試(shì)的🈚井下浮子流(liu)量計，同時❗與溫(wēn)度、壓力、含水測(cè)試傳感器以及(jí)電路系統組成(chéng)井下存儲式水(shui)平井産液剖面(mian)測試儀，該儀器(qì)和油管連接後(hou)一起下入到射(she)孔段，可以連續(xu)監測多段壓裂(lie)水平井産液信(xin)息。
2.1水平井井下(xià)浮子流量計設(shè)計
水平井井下(xià)浮子流量計由(yóu)浮子、推杆、滑套(tào)、線圈、彈簧🔴、流量(liang)☁️護管、單流閥等(děng)組成(見圖2)。
 
　　工作原理:給(gei)浮子感應線圈(quan)上提供恒定的(de)電流激勵，當井(jǐng)下流體通過過(guo)流通道，推動浮(fu)子移動，銜鐵發(fā)生位移,引起感(gǎn)應線圈㊙️中磁阻(zǔ)變化,産生感應(yīng)電動勢,感應電(dian)動勢經濾波放(fàng)大,輸人單片機(ji)内進行🙇🏻處理後(hòu)測得流量。流👣量(liàng)測量線圈采用(yong)差分結構,溫漂(piāo)小,在流量線圈(quān)外加屏蔽層,減(jian)少外🙇🏻部對流量(liàng)測🚩量的幹擾;自(zì)感傳感器可以(yǐ)測😘量0.01μm~50mm的機械位(wei)移,具有測量精(jīng)度🎯高、靈敏度高(gāo)、線🧑🏽‍🤝‍🧑🏻性好、結構簡(jiǎn)單、性能可靠等(deng)優點。
2.2含水率、溫(wēn)度和壓力測量(liang)設計
　　含水率測(cè)試儀采用電容(rong)式含水率傳感(gan)器和阻抗式🧑🏽‍🤝‍🧑🏻含(han)水率傳感器組(zǔ)合設計,分别測(ce)試流體的電容(rong)值和電導率,可(ke)以适應低含水(shui)和高含水傳感(gan)器組合,可以精(jīng)準測量含水率(lü)。
　　溫度測量原理(li):給PT1000提供恒流激(jī)勵，當井溫變化(hua)時,PT1000的阻值也會(hui)❓發生變化,測量(liang)電路輸出與溫(wēn)度成正比的差(cha)動電🧑🏾‍🤝‍🧑🏼壓信号,經(jing)過單片機AD采集(ji)，得到溫度信号(hao)。
　　壓力測量原理(lǐ):壓力傳感器采(cǎi)用恒壓供電電(diàn)路，輸出與壓力(lì)成正比的壓力(li)差動電壓信号(hào),經過單片✏️機AD采(cai)集,得到壓力信(xin)号。
2.3儀器功耗設(she)計
　　儀器選用容(róng)量爲9Ah的高溫電(dian)池，采樣間隔有(yǒu)多種類型🏃🏻‍♂️可㊙️供(gòng)選擇,最小可設(shè)置爲3s。儀器工作(zuò)30d最大功耗設計(ji)如下。
(1)當儀器采(cǎi)樣間隔設置爲(wèi)3s時。每間隔3s需要(yào)采集1次數據,采(cai)集0.8s,此時總電流(liu)不超過25mA。1個月的(de)耗電量4.8Ah。
(2)當儀器(qi)不工作時,進人(rén)休眠狀态。總電(dian)流不超過100μA。1個♍月(yue)🔴耗電量0.072Ah.
(3)儀器每(měi)采集87組數據(87X3s==261s)進(jin)行一次數據存(cun)儲。存儲時間爲(wèi)0.6s,總電流不超過(guo)50mA。1個月耗電量0.082Ah。
(4)儀(yí)器1個月最大耗(hao)電量4.954Ah。儀器可在(zài)井下連續工作(zuò)1個🔞半月以上‼️。
2.4水(shui)平井産液剖面(miàn)測試儀結構及(jí)原理
　　井下存儲(chu)式水平井産液(yè)剖面測試儀由(you)浮子流量計♋、含(han)🏃‍♀️水探頭、溫度探(tàn)頭.壓力傳感器(qì)、測量電路、供電(dian)電池組成(見圖(tú)3)。當正常産☎️液時(shí)，坐封單向閥截(jié)止，流體通過進(jìn)液口,推動浮子(zi)移動，從而測🏃‍♂️得(de)流量。流體🥰由過(guo)流通道流經溫(wēn)度探頭、壓力探(tàn)頭與含水探頭(tou)時,可測得流體(ti)含水率、壓力與(yǔ)溫度,最後通過(guo)出液🔞口流出。坐(zuo)封時,浮子保護(hù)單向閥截止,流(liu)體從隔離管與(yu)外護管環空過(guo)流通道流過,打(da)開坐封單向閥(fá),實現坐封。
3室内(nei)實驗
3.1含水率對(duì)流量測試的影(ying)響
(1)介質:柴油和(hé)水兩相。
(2)方式:在(zài)垂直狀态下進(jìn)行流量标定,流(liú)量從0、1、2.....10m³/d,分别選擇(ze)✂️含水率✔️爲100%、80%、40%進行(háng)流量測試實驗(yan)。
(3)對流量刻度進(jìn)行曲線拟合。
實(shí)驗結果表明,浮(fú)子流量計啓動(dòng)流量爲0.5m/d,可對低(dī)液🔞量井進行測(ce)♻️試;不同含水率(lü)的流量測試曲(qǔ)線基本💔重合,說(shuo)明🌈浮子位置的(de)變✔️化隻與通過(guò)浮子流體的流(liú)量相關,流體含(hán)水率對浮子流(liu)量計💃🏻測試結果(guo)的影響可忽🐉略(luè)。.
3.2儀器傾角對流(liu)量測試的影響(xiang)
(1)介質:柴油和水(shui)兩相。
(2)方式:将儀(yi)器分别處于水(shuǐ)平狀态0°和負角(jiao)度一30°(即進♍液口(kǒu)高于🔆出液口)狀(zhuang)态下，流量從0、1、2..10m³/d,分(fèn)别選擇含水率(lü)爲100%、80%、40%進行流量測(ce)試實驗。
(3)對流量(liang)刻度進行曲線(xian)拟合。
　　實驗結果(guǒ)表明，當井簡處(chù)于水平狀态甚(shen)至負角度㊙️狀态(tai)下,盡管流體的(de)型态爲層流或(huò)逆向流,但對浮(fu)子流量計和含(hán)㊙️水率的測試結(jie)果影響較小，最(zuì)大誤差僅4%。分📱析(xi)認爲這是由于(yú)浮子👣位置變化(hua)隻與進入錐形(xing)管空間流體流(liú)📐量有關,基⭐本克(ke)服了油、水的分(fèn)層流動使渦輪(lún)流量計響應變(biàn)得複雜的問題(ti)。當流體經過電(diàn)容+阻抗式持水(shui)率儀時,由于在(zai)圓周上配🈲置多(duo).個持水率傳感(gǎn)器,能夠很好地(di)解決常規儀器(qi)隻能中心采樣(yang)不能探測到的(de)全截面流🤞體的(de)問題🔴,可以清楚(chǔ)地分辨出油和(hé)水。
 
4現場應用
　　2025年(nián)12月在長慶油田(tian)CP-X井首次開展水(shui)平井存儲式浮(fú)子流量計井下(xia)先導性試驗,該(gai)井射孔9段,測試(shi)前日産🍓液16.07m³,含水(shuǐ)100%。爲🔅了驗✂️證流量(liang)、含水測試正确(què)率,對該井射孔(kǒng)段1進行雙封單(dan)卡江藝測試💜,同(tóng)時地面單獨測(ce)量🈲該段産液量(liang)并化驗含水,測(ce)試管柱見圖4。
 
　　該(gai)井儀器設置采(cǎi)樣間隔爲10min,35d後起(qǐ).出,測試結果顯(xiǎn)示🍓射孔段1單✏️層(ceng)流量爲3.77m³/d,含水98.6%(見(jian)圖5);同時,地面單(dān)獨測量⭐射孔段(duàn)1的日産液爲3.58m³,含(han)水100%。測試流量和(hé)含水與實際單(dan)量和化驗結果(guo)接近,說明存✌️儲(chu)式産液剖面測(ce)試🍉儀首次在水(shui)平井井下試驗(yan)取得成功,證明(míng)了井下♉浮子流(liu)量計應用于低(dī)液量水平井産(chǎn)液剖面測試🌂可(ke)行。
 
5結論
(1)井(jing)下存儲式浮子(zǐ)流量計啓動流(liú)量小于0.5m³/d,且不受(shòu)井筒出砂影響(xiang),彌補了渦輪流(liu)量計不适應低(dī)液量水平井的(de)不🔞足，提高了低(dī)液量水平井測(ce)試結果的正确(què)率。
(2)室内動态實(shí)驗表明,無論是(shi)垂直、水平及傾(qīng)斜情況🌐下,浮子(zi)流量計響應特(te)性均不敏感于(yú)含水率，擁有非(fei)常好的不依賴(lài)于流型的特性(xing)。
(3)測試儀器随油(you)管下入目的層(ceng),無需電纜和爬(pá)行器☁️,一趟♊管柱(zhu)即📱可完成水平(ping)井産液剖面測(ce)試,大幅度降低(di)❌了産👈液剖面測(cè)試成本。
(4)測試結(jié)果包含流量,含(hán)水、壓力和溫度(du)等儲層流體🔞物(wu)性參數,可進行(hang)各射孔段産能(neng)評價.判斷井簡(jian)出水位置,爲低(di)液量水平井控(kòng)水穩油措施提(tí)供依據❓。

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