坐封式超声波流量计设计及现场应用

王东红

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆)

0 引 言

随着油田开发的进行，油田对储层动用状况提出了更高的要求，搞好层内细分精细注水是提高储层动用最经济和便捷的手段。大庆油田采用污水回注方法维持地层压力，但由于污水处理的不彻底，注水井管柱长期腐蚀结垢，在井内存在不同程度的死油、结蜡，管柱缩径现象普遍存在。因此，我们对井下流量测试仪器提出了更高的要求。目前，大庆油田注水井分层流量测试仪器主要为非集流式超声波流量计，依据差分数字检测技术计算出流速，进而根据管柱的横截面积计算出流量。但受井下管柱复杂性影响，注水井分层流量测试结果常常不能反映注水井实际情况，甚至出现流量反梯度现象，低流量测试结果失真。本文依据验封仪测试密封段工作原理，做了坐封式超声波流量计设计方案，进行了两种仪器的室内模拟井实验和现场对比试验进行介绍。

1 坐封式超声波流量计结构设计

本设计主要目的把非集流式超声波流量计改进成集流定位式流量计，定名为坐封式超声波流量计。坐封式超声波流量计主要包括四部分:流量计工作电路筒、密封段、定位爪和凸轮，其结构如图1 所示。设计时不改变仪器工作原理，只改进仪器结构。安装密封段起集流作用，密封段内仪器外窍周围钻孔，由于憋压作用使密封段胀封，通过安装凸轮、定位爪使仪器定位测试。密封段皮碗外径(仪器最大外径)46.5 mm，仪器全长(不包括电池)1. 12 m，皮碗至凸轮距离为0.278 m和0.331 m。

图1 坐封式超声波流量计结构示意图

2 坐封式超声波流量计测量原理

当仪器进入偏心配水管柱中，下入到球座后，应用球座进行深度校正。然后上提仪器划开凸轮，从而打开定位爪，再下放仪器定位爪定位后此时两对密封皮碗正好定位于配水器最细处密封管道，从而形成集流，使油管内的全部水流进入超声波流量计的进液孔［1］。由于油管内的全部液体都通过流量计导流腔，导流腔内径规则均匀，从而消除了结蜡、死油造成的油管内严重缩径对测试结果的影响，同时因水流全部从仪器内部流过，流道变小，水流速度变大，提高了仪器响应。

3 坐封式超声波流量计室内实验［2］

表1 坐封式超声流量计与非集流式超声波流量计标定数据表

表2 坐封式超声流量计与非集流式超声波流量计检定数据表

4 现场测试效果分析

应用上述两种仪器我们开展了6 井次的现场对比试验。两种仪器测试的复合率为66.67%。葡115－58 井为其中一口测试井，配注68 m3/d，油管压力为9.4 MPa。坐封式流量计测试结果自上往下偏I 合层流量为69 m3/d、偏Ⅱ为39 m3/d、偏Ⅲ0 m3/d，非集流式流量计测试结果自上往下偏I 合层流量为48 m3/d、偏Ⅱ为21 m3/d、偏Ⅲ0 m3/d，依据递减法绘制见表3。

表3 葡115－58 井坐封式流量计与非集流式流量计测试结果对比

从表3 可知，坐封式流量计测试的全井注入量为69 m3/d，更接近水井的实际配注量，后来查阅井史资料发现，该井已经有5 个月没有洗井和冲干线，导致非集流式超声波流量计流量测试不准确。

从表4 可以看出坐封式超声波流量计测试出偏Ⅱ、偏Ⅲ不吸水，非集流式超声波流量计测试出只有偏Ⅱ不吸水。全井注入量坐封式超声波流量计测试结果为21 m3/d，而非集流式超声波流量计测试结果为18 m3/d。通过现场拔出偏Ⅱ、偏Ⅲ堵塞器，我们发现偏Ⅱ、偏Ⅲ水嘴都为死嘴子，所以偏Ⅱ、偏Ⅲ不吸水是正确的。通过核实配水间注入量为22 m3/d，这与坐封式超声波流量计测试结果更接近。因此，我们认定坐封式超声波流量计的测试结果比非集流式超声波流量计测试结果准确的多。

表4 葡10－2－51 井坐封式流量计与非集流式流量计测试结果对比

5 结 论

1)室内实验和现场试验对比表明设计的超声波流量计响应远远高于非集流式超声波流量计，其检定数据表明其测试误差远小于非集流式超声波流量计，准确度又远高于非集流式超声波流量计。

2)坐封式超声波流量计克服了非集流超声波流量计因井下管柱结蜡、死油等造成的缩径而产生的测试误差，消除了流量计测停位置变化造成的测试误差。

［1］王 琳.桥式偏心分层注水测试管柱平衡密封段的研制［J］.石油机械，2006，34(11)

［2］高振海. 注水井非集流流量测试技术［J］. 油气井测试，2004，15(5)