水平注水井高壓電磁流量計注入剖面測井技術(shù)試驗研究
點(diǎn)擊次數：1659 發(fā)布時(shí)間：2021-01-01 12:02:50
摘要: 水平井注水井注入剖面測井需要解決兩方面問(wèn)題，一方面是水平管流的流量測量問(wèn)題，另一方面是水平段儀器輸送問(wèn)題。為此，采用高壓電磁流量計進(jìn)行流量測量，利用 Sondex 公司的牽引器輸送測井儀器。實(shí)驗表明，利用電磁流量計測量水流量結果不受井眼角度影響，電磁流量計可以用于水平井注水井流量測量?，F場(chǎng)試驗成功錄取到水平井注水井注入剖面測井資料。采用牽引器輸送電磁流量計可以解決水平井籠統注水井注入剖面測井問(wèn)題。
引言
水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在大慶油田已經(jīng)開(kāi)始規模應用，并在大慶外圍油田開(kāi)發(fā)中見(jiàn)到良好的開(kāi)發(fā)效果。近幾年，利用水平井進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)已經(jīng)在油田開(kāi)發(fā)中得到應用。由于水平井井身結構和井內注入流體的流動(dòng)狀態(tài)復雜性，導致水平井的注入剖面測井技術(shù)與傳統的直井測試技術(shù)相比有著(zhù)顯著(zhù)的不同。直井可以直接依靠?jì)x器自身重量或帶加重桿起下，而水平井必須借助外力把儀器送到目的層位，適用于直井流量測量的技術(shù)不能滿(mǎn)足水平注水井的需要，因此，水平注水井剖面測試的難點(diǎn)主要是解決儀器在水平段的輸送問(wèn)題和水平條件下的流量測量問(wèn)題。垂直井注入剖面測井技術(shù)主要有同位素吸水剖面、渦輪流量計、脈沖中子氧活化測井儀和電磁流量計。其中，高壓電磁流量計廣泛應用于垂直井注入剖面測井，具有測量精度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。本文利用電磁流量計開(kāi)展了不同傾斜角度條件下的模擬實(shí)驗，實(shí)驗結果證明，電磁流量計測量水流量不受井眼角度影響，可以用于水平管流的流量測量。因此，利用高壓電磁流量計研制了水平井注入剖面測井儀器。水平井生產(chǎn)測井工藝主要有油管輸送工藝、連續管輸送工藝、硬電纜輸送工藝和牽引器輸送工藝。本文采用牽引器研究并試驗了適用于水平井籠統注入井的測井工藝技術(shù)，實(shí)現了測井儀與牽引器的配接，形成了適合水平注水井的注入剖面測井技術(shù)，進(jìn)行了現場(chǎng)試驗并獲得成功，為水平井注入剖面的動(dòng)態(tài)監測提供了有效的技術(shù)手段。
1 水平井注入剖面測井組合儀
水平井注入剖面測井組合儀是針對水平井籠統注水井注入剖面測井專(zhuān)門(mén)研制的，儀器結構如圖 1 所示。井下儀器主要包括通用短節( 遙測、溫度、壓力和 CCL) 、高壓電磁流量計和滾輪式扶正器。測量參數包括流量、溫 度、壓力、自然伽馬和深度。流量計采用的是非集流電磁流量計和集流型電磁流量計，對于注入量較大的井采用非集流電磁流量計，注入量較小的井采用集流型高壓電磁流量計，測量方式采用定點(diǎn)測量。儀器采用遙測技術(shù)實(shí)現了多參數同時(shí)測量和傳輸，儀器外徑 38 mm，耐壓80 MPa，耐溫150 ℃，流量測量范圍為1 ～ 800 m3 /d，測量精度 ± 5% 。
2 不同角度情況下的室內實(shí)驗
為了考察井眼斜度變化對電磁流量計測量流量的影響，開(kāi)展了非集流高壓電磁流量計在不同斜度情況下的流量測量模擬實(shí)驗。模擬實(shí)驗在大慶油田多相流實(shí)驗室進(jìn)行，儀器外徑 38 mm，模擬井筒內徑為 124 mm，實(shí)驗介質(zhì)是水，傾斜角度分別為 0°、40°、80°和 90°( 水平) ，流量范圍為 5 ～ 850 m3 /d。實(shí)驗結果表明，在儀器居中條件下，井眼斜度變化對電磁流量計的儀表常數沒(méi)有影響，滿(mǎn)量程誤差不大于 4% ，因此可以應用高壓電磁流量計進(jìn)行水平井注水剖面測量。不同角度情況下的實(shí)驗結果如圖 2 所示。
3 水平井注入剖面測井工藝
水平井注水井注入剖面測井工藝原理如圖 3 所示。在垂直井段，儀器在重力作用下可以通過(guò)注入管柱下入到井內，注入管柱下端須裝有喇叭口，且喇叭口應在造斜點(diǎn)以上，保證測井完成后儀器順利起出，不發(fā)生卡儀器問(wèn)題。儀器通過(guò)喇叭口以后在重力作用下繼續向下移動(dòng)，當儀器不能靠重力下移時(shí)，啟動(dòng)牽引器，利用牽引器將儀器推送到井底，上提電纜過(guò)程中進(jìn)行測井。
牽引器采用的是 Sondex 公司的牽引器，如圖 4所示。儀器外徑 54 mm，長(cháng)度 7．4 m，牽引力 273 kg，耐壓103 MPa，耐溫 150 ℃，牽引速度 540 m/h。牽引器連接于電纜頭和測井儀器之間。在水平段和造斜段儀器不能靠自重下放，利用牽引器可以將儀器推送到測井目的層段。井下?tīng)恳饔蓛山M呈 90°交叉分布的驅動(dòng)臂和扶正器組成。在進(jìn)行井下儀器牽引時(shí)，首先打開(kāi)牽引器驅動(dòng)臂，使驅動(dòng)臂端部的驅動(dòng)輪支撐到套管壁并保持足夠的正壓力，然后驅動(dòng)輪旋轉實(shí)現對儀器的推送。井下儀器牽引過(guò)程可在地面進(jìn)行人工控制，通過(guò)控制命令和調整供電電壓可控制井下?tīng)恳俣群头较?。該牽引器提供了多種井下測量參數，包括電纜頭電壓和張力、牽引速度、接箍深度等數據，所有這些沿井身測量到的參數均可在地面顯示出來(lái)，使施工具有安全性和可操作性。當斷開(kāi)電源時(shí)，驅動(dòng)臂在外力作用下可收回，保證儀器安全取出。
4 現場(chǎng)試驗及分析
2017 年 9 月在大慶油田采油八廠(chǎng)肇 X － 平 X 水平井注水井中首次進(jìn)行了水平井注入剖面測井現場(chǎng)試驗。該井斜深2 055． 42 m，水平段長(cháng)度為568． 46 m，試驗目的是通過(guò)注入剖面測井了解該井各層段的注水情況，同時(shí)對水平井測井工藝、儀器的適用性、井下?tīng)恳骷熬谳o助裝置等設備的工作有效性和可靠性進(jìn)行評價(jià)?，F場(chǎng)試驗中，在密閉條件下錄取到了該井的注入剖面測井資料，進(jìn)行了重復測量，重復測量結果在誤差允許范圍內，測井成果見(jiàn)表 1。該井施工壓力 6． 0 MPa，注入量45． 4 m3 /d，有 7 個(gè)射孔層，分 8 個(gè)測點(diǎn)測量，2 個(gè)層有吸入顯示，其中，P13( 1) ( 1 734 ～ 1 767 m) 層絕對吸入量4． 5 m3 /d，相對吸入量為9． 91 %，P13( 1) ( 1 899 ～1 943 m)層絕對吸入量 40． 9 m3 /d，相對吸入量為 90． 09% ，測井成果見(jiàn)表 1。通過(guò)與甲方的交流，再結合該井的動(dòng)靜態(tài)資料及周?chē)墓ぷ鳡顩r，采油廠(chǎng)的地質(zhì)人員認為本次測井結果能比較準確地反映該井的注入情況。
5 結論
1) 室內實(shí)驗表明，在儀器居中條件下，單相水流隨著(zhù)井眼斜度變化對高壓電磁流量計的儀表常數沒(méi)有影響，即井眼斜度變化對電磁流量計的流量測量結果沒(méi)有明顯影響，電磁流量計能夠滿(mǎn)足水平注水井注入剖面測井要求。
2) 現場(chǎng)試驗證明，本文所研究的測井工藝和測井儀器能夠滿(mǎn)足水平井籠統注水井注入剖面的測井要求，目前現場(chǎng)已投入小規模應用，為水平井開(kāi)發(fā)提供了有效的注入剖面監測手段。
引言
水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在大慶油田已經(jīng)開(kāi)始規模應用，并在大慶外圍油田開(kāi)發(fā)中見(jiàn)到良好的開(kāi)發(fā)效果。近幾年，利用水平井進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)已經(jīng)在油田開(kāi)發(fā)中得到應用。由于水平井井身結構和井內注入流體的流動(dòng)狀態(tài)復雜性，導致水平井的注入剖面測井技術(shù)與傳統的直井測試技術(shù)相比有著(zhù)顯著(zhù)的不同。直井可以直接依靠?jì)x器自身重量或帶加重桿起下，而水平井必須借助外力把儀器送到目的層位，適用于直井流量測量的技術(shù)不能滿(mǎn)足水平注水井的需要，因此，水平注水井剖面測試的難點(diǎn)主要是解決儀器在水平段的輸送問(wèn)題和水平條件下的流量測量問(wèn)題。垂直井注入剖面測井技術(shù)主要有同位素吸水剖面、渦輪流量計、脈沖中子氧活化測井儀和電磁流量計。其中，高壓電磁流量計廣泛應用于垂直井注入剖面測井，具有測量精度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。本文利用電磁流量計開(kāi)展了不同傾斜角度條件下的模擬實(shí)驗，實(shí)驗結果證明，電磁流量計測量水流量不受井眼角度影響，可以用于水平管流的流量測量。因此，利用高壓電磁流量計研制了水平井注入剖面測井儀器。水平井生產(chǎn)測井工藝主要有油管輸送工藝、連續管輸送工藝、硬電纜輸送工藝和牽引器輸送工藝。本文采用牽引器研究并試驗了適用于水平井籠統注入井的測井工藝技術(shù)，實(shí)現了測井儀與牽引器的配接，形成了適合水平注水井的注入剖面測井技術(shù)，進(jìn)行了現場(chǎng)試驗并獲得成功，為水平井注入剖面的動(dòng)態(tài)監測提供了有效的技術(shù)手段。
1 水平井注入剖面測井組合儀
水平井注入剖面測井組合儀是針對水平井籠統注水井注入剖面測井專(zhuān)門(mén)研制的，儀器結構如圖 1 所示。井下儀器主要包括通用短節( 遙測、溫度、壓力和 CCL) 、高壓電磁流量計和滾輪式扶正器。測量參數包括流量、溫 度、壓力、自然伽馬和深度。流量計采用的是非集流電磁流量計和集流型電磁流量計，對于注入量較大的井采用非集流電磁流量計，注入量較小的井采用集流型高壓電磁流量計，測量方式采用定點(diǎn)測量。儀器采用遙測技術(shù)實(shí)現了多參數同時(shí)測量和傳輸，儀器外徑 38 mm，耐壓80 MPa，耐溫150 ℃，流量測量范圍為1 ～ 800 m3 /d，測量精度 ± 5% 。
2 不同角度情況下的室內實(shí)驗
為了考察井眼斜度變化對電磁流量計測量流量的影響，開(kāi)展了非集流高壓電磁流量計在不同斜度情況下的流量測量模擬實(shí)驗。模擬實(shí)驗在大慶油田多相流實(shí)驗室進(jìn)行，儀器外徑 38 mm，模擬井筒內徑為 124 mm，實(shí)驗介質(zhì)是水，傾斜角度分別為 0°、40°、80°和 90°( 水平) ，流量范圍為 5 ～ 850 m3 /d。實(shí)驗結果表明，在儀器居中條件下，井眼斜度變化對電磁流量計的儀表常數沒(méi)有影響，滿(mǎn)量程誤差不大于 4% ，因此可以應用高壓電磁流量計進(jìn)行水平井注水剖面測量。不同角度情況下的實(shí)驗結果如圖 2 所示。
3 水平井注入剖面測井工藝
水平井注水井注入剖面測井工藝原理如圖 3 所示。在垂直井段，儀器在重力作用下可以通過(guò)注入管柱下入到井內，注入管柱下端須裝有喇叭口，且喇叭口應在造斜點(diǎn)以上，保證測井完成后儀器順利起出，不發(fā)生卡儀器問(wèn)題。儀器通過(guò)喇叭口以后在重力作用下繼續向下移動(dòng)，當儀器不能靠重力下移時(shí)，啟動(dòng)牽引器，利用牽引器將儀器推送到井底，上提電纜過(guò)程中進(jìn)行測井。
牽引器采用的是 Sondex 公司的牽引器，如圖 4所示。儀器外徑 54 mm，長(cháng)度 7．4 m，牽引力 273 kg，耐壓103 MPa，耐溫 150 ℃，牽引速度 540 m/h。牽引器連接于電纜頭和測井儀器之間。在水平段和造斜段儀器不能靠自重下放，利用牽引器可以將儀器推送到測井目的層段。井下?tīng)恳饔蓛山M呈 90°交叉分布的驅動(dòng)臂和扶正器組成。在進(jìn)行井下儀器牽引時(shí)，首先打開(kāi)牽引器驅動(dòng)臂，使驅動(dòng)臂端部的驅動(dòng)輪支撐到套管壁并保持足夠的正壓力，然后驅動(dòng)輪旋轉實(shí)現對儀器的推送。井下儀器牽引過(guò)程可在地面進(jìn)行人工控制，通過(guò)控制命令和調整供電電壓可控制井下?tīng)恳俣群头较?。該牽引器提供了多種井下測量參數，包括電纜頭電壓和張力、牽引速度、接箍深度等數據，所有這些沿井身測量到的參數均可在地面顯示出來(lái)，使施工具有安全性和可操作性。當斷開(kāi)電源時(shí)，驅動(dòng)臂在外力作用下可收回，保證儀器安全取出。
4 現場(chǎng)試驗及分析
2017 年 9 月在大慶油田采油八廠(chǎng)肇 X － 平 X 水平井注水井中首次進(jìn)行了水平井注入剖面測井現場(chǎng)試驗。該井斜深2 055． 42 m，水平段長(cháng)度為568． 46 m，試驗目的是通過(guò)注入剖面測井了解該井各層段的注水情況，同時(shí)對水平井測井工藝、儀器的適用性、井下?tīng)恳骷熬谳o助裝置等設備的工作有效性和可靠性進(jìn)行評價(jià)?，F場(chǎng)試驗中，在密閉條件下錄取到了該井的注入剖面測井資料，進(jìn)行了重復測量，重復測量結果在誤差允許范圍內，測井成果見(jiàn)表 1。該井施工壓力 6． 0 MPa，注入量45． 4 m3 /d，有 7 個(gè)射孔層，分 8 個(gè)測點(diǎn)測量，2 個(gè)層有吸入顯示，其中，P13( 1) ( 1 734 ～ 1 767 m) 層絕對吸入量4． 5 m3 /d，相對吸入量為9． 91 %，P13( 1) ( 1 899 ～1 943 m)層絕對吸入量 40． 9 m3 /d，相對吸入量為 90． 09% ，測井成果見(jiàn)表 1。通過(guò)與甲方的交流，再結合該井的動(dòng)靜態(tài)資料及周?chē)墓ぷ鳡顩r，采油廠(chǎng)的地質(zhì)人員認為本次測井結果能比較準確地反映該井的注入情況。
5 結論
1) 室內實(shí)驗表明，在儀器居中條件下，單相水流隨著(zhù)井眼斜度變化對高壓電磁流量計的儀表常數沒(méi)有影響，即井眼斜度變化對電磁流量計的流量測量結果沒(méi)有明顯影響，電磁流量計能夠滿(mǎn)足水平注水井注入剖面測井要求。
2) 現場(chǎng)試驗證明，本文所研究的測井工藝和測井儀器能夠滿(mǎn)足水平井籠統注水井注入剖面的測井要求，目前現場(chǎng)已投入小規模應用，為水平井開(kāi)發(fā)提供了有效的注入剖面監測手段。