阻抗式产出剖面测井仪动态测全水机构设计及应用

房 乾 郑 旭 倪 莉 李凯峰 徐艳梅

(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

阻抗式产出剖面测井仪在大庆油田已经累计测井近2 万口，应用该方法占产出井测井总数的86%以上，成为油田高含水测井的主导技术［1］。阻抗式产出剖面测井仪含水率测量由全水值和混相值两个关键的因素决定［2］，目前静态法测量混相值是在流体集流的状况下通过多点累计测量，即使井内脱气，通过分流气相［3］获取理想的混相值相，测量成功率较高，但是全水值需要在油水分离完全后测量，在不同流量和含水时，测量结果会出现较大的偏差，通过对测量原理和仪器结构分析认为阻抗式仪器全水值测量效果不理想主要存在以下问题:1)取样筒内油水利用比重不同自然分离，受流道内部机构和原油沾污影响，油水分离不彻底;2)测量全水过程中，部分油水混合物进入取样筒内;3)进液口上方聚集的原油在油水分离前被收合的集流伞压入取样筒。

为了实现在液体流动状态下测量全水值，以克服静态法测量全水的缺点，本文提出了一种动态测量全水的方法。

1 仪器总体结构

基于动态法测量全水而设计的阻抗式产出剖面测井仪结构如图1 所示，仪器从上到下依次为电路、出液口、阻抗传感器、涡轮流量计、排油口、上进液口、集流伞、下进液口、丝杠和电机。图1 中的5、6、7、8、9、10及其内部的推动机构构成动态测全水总成。

图1 阻抗式产出剖面测井仪结构

2 动态测量全水原理

动态测量全水的思路是在液体流动状态下实现油水的自动分离，从而完成全水值的测量。在测量混相值时，使油水从流道内通过，到达阻抗传感器;当测量全水值时，保证流入阻抗传感器的液体只有单相的水流。该方案需要解决取样筒密闭、集流伞的开关与动态测量机构行程配合的问题。

动态测量全水机构如图2 所示，其中集流伞由上伞(右侧)和下伞(左侧)两部分组成，上伞负责混相流体的集流，下伞阻止集流伞下方的油泡进入下进液口，保证其周围形成死水区。

图2 动态测全水机构

测量混相值时，集流伞打开，油和水同时从上下两个进液口进入仪器，此时可以进行流量和混相值的测量;测量全水值时，自锁机构卡住下伞支座，集流伞集流状态不变，丝杠带动中心杆将滑套向左拉动，关闭上进液口，重质相的水从下进液口压入流道。当电机继续收合，自锁机构弹开，下伞支座快速弹回，上、下进液口快速关闭，电机带动集流伞收合，完成流体的全水值取样。

3 动态实验效果分析

动态实验是在油水两相流模拟井装置中进行的，流量测量点选择3 m3/d、5 m3/d、10 m3/d、20 m3/d、40 m3/d 和60 m3/d，对于每个流量点含水率刻度点依次选择50%、60%、70%、80%、90%和100%，混相值和全水值分别测量三次，取其平均值计算含水指数，表1 至表3 分别为40 m3/d、20 m3/d 和5 m3/d 时动态实验结果。

表1 40 m3/d 动态实验数据

表2 20 m3/d 动态实验数据

表3 5 m3/d 动态实验数据

表4 各流量不同含水时全水值测量数据

上述测量的全水值，在同一流量和同一含水配比下，三次测量结果一致性好、偏差很小。仪器在6 个流量点和不同含水时测量的全水平均值如表4 所示，从表中数据可以看出不同流量点下不同含水配比时，仪器所测得的全水值差距亦不大。

由式(1)计算各流量点下全水值的最大相对误差，各流量点下测量结果如表5 所示，最大相对误差3.6%，最小为0.36%，误差分布如图3 所示。

表5 各流量不同含水时全水值最大相对误差

图3 全水值最大相对误差分布

图4 含水刻度图版

通过各测得的混相值和全水值计算阻抗仪器含水指数，如表6 所示，绘制含水刻度图版如图4 所示。

表6 模拟井含水刻度数据

4 现场应用

2013 年6 月24 日在采油三厂ZD251－SE57 井采用动态测全水机构的阻抗式产出剖面测井仪进行了含水率测量，图5 至图8 分别是该井S210 ～S210 和G211 ～G211 两个层位测量的混相测量曲线和全水测量曲线，从图中可以看出采用动态测全水机构测量全水值波动小，取值时间短。

图5 S210 ～S210 层混相测量曲线

图6 S210 ～S210 层全水测量曲线

图7 G211 ～G211 层混相测量曲线

图8 G211 ～G211 层全水测量曲线

2013 年6 月5 日完成B1－4－E37 井的测试，该井井口量油44.31 m3/d ，化验含水81.7%，实际测量产量50.2 m3/d，合层含水81.6%。测井成果表如表7 所示，测井成果图如图9 所示。

表7 B1－4－E37 井测井成果表

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2013 年6 月15 日完成G129－F412 井的测试，该井井口量油26. 1 m3/d ，化验含水97%，实际测量产量29.3 m3/d，合层含水92.6%。测井成果表如表8 所示，测井成果图如图10 所示。

表8 G129－F412 井测井成果表

图9 B1－4－E37 解释成果图

图10 G129－F412 测井成果图

以上两口井测井结果与井口落实产量和含水一致性较好，说明采用动态取全水装置在现场测井的过程中测得的全水值真实、准确。

5 结 论

基于动态法测量而设计的阻抗仪器全水值的取样是在液体流动状态下完成的，解决了静态法含水测量过程中油水分离不彻底及原油沾污的问题。通过模拟井动态实验和现场应用证明全水值取样迅速、测得的数值稳定、刻度曲线理想，提高了仪器的可靠性和使用时效，该动态测全水机构可应用于现有阻抗仪器，有利于仪器的进一步推广应用。

［1］胡金海，刘兴斌，张玉辉，等.阻抗式产液剖面测井仪［J］.石油科技论坛，2011，30(1)

［2］胡金海，刘兴斌，张玉辉，等. 阻抗式含水率计及其应用［J］. 测井技术，1999，23(增刊)

［3］高 尚，刘兴斌，李 雷，等.分流式阻抗产液剖面测井仪的设计研究［J］. 石油仪器，2013，27(2)