0 引言
通过分析近几年国内注水开发油田的三参数注水剖面测井资料,表现出来的主要问题是:伽马本底高、沾污严重、测试遇阻情况多、地层大孔道、井筒及管柱漏失等等,另外,由于注水管柱复杂,井下水流方面认识不清,无法分析配水器、封隔器等工具的工作状况,影响了资料的应用情况[1、2]。针对复杂的注水井,必须开展多参数、多样化的吸水部面测井技术,满足油田的开发需要。
1 超声波流量计测井技术
1.1 测量原理
采用超声波相位差原理,设计了A、B两个特征相似的超声波传感器,距离为L,如图1所示,设超声波频率为f,波长为λ,则声速V=f×λ,波数N=L/λ=L×f/V,由于L、f为常量,则N与V成反比。
相位差△b=△n×360o=720oL×f×U/(V2-U2),因为V>>U,则△b»720oL×f×U/V2,由于L、f、V为常量,则相位差△b和流体流速U之间为近似线性关系。
因此测出超声波相位差△b,即可计算出流体流速U,进而可以计算出已知管子内径的流量。
1.2 仪器特点
测井项目:磁定位、伽马、井温、压力和超声波流量计五参数组合测井。
仪器指标:外径38mm,总长度4.5m,耐温150°C,耐压70MPa,在2.5in(1in=25.4mm)的油管内测量范围0~370m3/d左右,在5.5in的套管内测量范围0~1800m3/d左右。
适用范围:适用管柱内径大于40mm的分层注水井、空井筒及喇叭口在射孔层段上部的笼统注水井。
1.3 施工方法
将超声波流量计与磁定位、伽马、井温、压力组合后下入井内,关井2h~4h左右,测量注水井相对静止时的井温、伽马、磁定位、压力,然后恢复正常注水,稳定后在射孔层上部200m左右释放同位素,待同位素分配好后,测量至少两条重复性较好的同位素、井温、压力、磁定位以及超声波连续曲线;再根据测量的超声波连续曲线以及注水管柱,分别在距离井口200m左右、在各配水器的上、下10m左右、超声波连续曲线有异常的井段上、下10m左右、射孔层段上、下2m左右、遇阻点上5m左右等测量超声波定点流量,定点测量时间不少于120s。如果超声波定点流量曲线有明显波动,或者根据超声波定点流量值查图版计算的水流量出现异常情况,要重复定点验证。
2 解释方法
2.1 解释图版
在仪器出厂投入使用前,在规范的油管和套管中进行流量刻度和标定,根据标定值制作解释图版,并用最小二乘法回归流量与相位差之间的计算公式,如图2所示。如果仪器使用时间过长,出现零漂和误差较大时,要重新进行刻度和标定。
根据测量超声波定点流量相或连续流量的相位差值,代入如图2中的回归公式均可计算该处流量,根据定点相位差计算的流量不含测井速度的影响,计算出来的流量直接反应定点深度处管子内流体的实际流量;而根据连续相位差计算的流量包含测井速度的影响,需要减去测速相同时在死水区连续相位差计算的流量,才能反应该深度处管子内流体的实际流量。
2.3 计算分层吸水量[3]
首先选出射孔层上下、配水器上下等评价井段,再根据超声波定点或连续相位差,按3.2的方法计算各评价井段管子内的流量,其上下评价井段内流量的差值就是射孔层的吸水量或配水器的进水量。
对于分层注水井,若封隔器密封完好,按配注井段将各射孔层分为若干个解释单元,先根据超声波流量曲线计算各配水器实际注水量的大小,然后将其按同位素吸水面积的大小,精确评价各小层的吸水量。其特点:可以检查并精确计算各配水器的实际配注情况;结合多参数分析,可以准确判断封隔器的密封情况。
对于笼统注水井,若射孔层之间的间隔较大(一般大于2m),超声波流量曲线在层间有明显的变化,可直接根据流量计曲线进行定量解释。若射孔层之间的间隔较小,流量计曲线在层间变化不明显,则可将这些射孔层划分为一个解释单元,根据流量曲线计算该单部分同位素沿大孔道进行地层元的总吸水量,然后将其按同位素吸水面积的大小,精确评价各小层的吸水量。对于有窜槽现象的,将窜槽井段内各层划分为一个解释单元,用流量曲线计算该单元总的吸水量,再将其按同位素吸水面积的大小,精确评价各小层的窜吸量。
3 应用实例分析
1)识别大孔道地层
当地层存在大孔道时,常规的同位素载体粒径比孔道直径小,会随注入水进入地层深部,导致测量同位素曲线与伽马本底对比时差异较小甚至没有差异,仅依据同位素曲线解释小层吸水量,会得出与实际情况相差较大的结论。如果结合超声波流量计,则能很好地反映地层的真实吸水情况。如GX110-7井2009年10月21日测的吸水剖面如图3所示,该井的注水层段为13号层,射孔井段1886.0m~1902.0m,厚度16.0m,注水管柱下至1859.4m,注水油压9.0MPa,注水量约100m3/d,所用同位素载体粒径300μm~600μm,粒密度1.02g/cm3。从图中可以看出,同位素示踪曲线在13号层顶部(1885.3m~1887.3m)有较弱吸水显示,解释的吸水量占23.52%,但是超声波流量曲线在此处有大幅度异常,解释的吸水量占68.98%,说明此处存在大孔道,大深部。 [page]
在分层配注井中,测量超声波流量计曲线,可以准确判断封隔器的封隔效果。如L15-**井是一口注水井,注水层位Es33,注水井段3079.6m~3082.3m,40.0m/8层。该井为一级两段分注,上段投80m3/d的定量水嘴,下段未投水嘴。2010年4月9日进行超声波流量计注水剖面测井,如图4所示,从同位素曲线分析,封隔器上下两段均有吸水显示,与设计的配注情况基本吻合。但超声波流量曲线显示,注入水全部从上段水嘴进入,一部分水进入封隔器上部的射孔层,另一部分水通过封隔器进入下部射孔层,下段水嘴未进水,充分验证了封隔器失效。
在长期的注水剖面测井施工中,常常会遇到套管变形、油管未下到位、井下工具堵塞、井底有落物或沉砂等现象,同位素注水剖面测井解释时,有些井不能定性分析遇阻层是否吸水,更无法定量解释遇阻层的吸水量,常规处理方法是:定量解释时不考虑遇阻层的吸水量,从而影响本井吸水层的定量解释精度。如果进行超声波流量计测井,不仅能准确分析遇阻层的吸水情况,而且能提高该井的定量解释精度。
L90-**井是一口注水井,注水层位Es2+3,注水井段2629.0m~2666.8m,13.2m/4层。该井为笼统注水,全井日配注量100m3/d。2010年4月11日对该井进行了同位素注水剖面测井,施工过程中测井仪器在2662.0m遇阻,最后一个层未测出,从监测曲线分析遇阻层吸水。于是,现场施工人员及时与地质人员联系,改用超声波流量计测井,如图5,根据超声波流量曲线计算的遇阻层吸水量占全井注水量的95.49%,充分发挥了超声波流量计的优势,为采油厂提供了可靠的测井资料。
在分层配注井中,对不同的层系设计了不同大小的配水器水嘴希望按计划注水,如果想检查各配水器的实际注水情况,可进行超声波流量计测井。L1-*井是一口注水井,注水层位Es32+3,注水井段2516.0m~2646.8m,目前注水方式为两级三段分注,有三个配水器和两个封隔器,井口注水量为106m3/d左右,设计配水器1为死嘴,配水器2未投水嘴,配水器3投60m3/d的水嘴。2010年4月11日进行超声波流量计测井,配水器1不吸水,配水器2进水量为58.27m3/d,配水器3进水量为48.00m3/d,测试结果与实际配注情况基本吻合。
4 结束语
超声波流量计在注水剖面测井中,能识别大孔道及微裂缝地层、揭示层间矛盾、检查井下注水管柱工作情况、判断浅部套管漏失、提高自然伽马本底高的井测井成功率及遇阻井注水剖面解释精度等,解决了普通的同位素注水剖面测井技术存在的诸多难题。
参考文献
[1]李俊舫,夏竹君.复杂注水井吸水剖面流量计测井技术[J].石油仪器,2005,19(6)
[2] 王祥,夏竹君.利用注水剖面测井资料识别大孔道的方法研究[J].测井技术,2002,26(2)
[3]夏竹君.利用脉冲中子氧活化测井技术评价管外窜槽[J].天然气技术,2008,23(2)(end)
关键字:超声波流量计 注水剖面 测井技术
引用地址:超声波流量计在注水剖面中的应用
通过分析近几年国内注水开发油田的三参数注水剖面测井资料,表现出来的主要问题是:伽马本底高、沾污严重、测试遇阻情况多、地层大孔道、井筒及管柱漏失等等,另外,由于注水管柱复杂,井下水流方面认识不清,无法分析配水器、封隔器等工具的工作状况,影响了资料的应用情况[1、2]。针对复杂的注水井,必须开展多参数、多样化的吸水部面测井技术,满足油田的开发需要。
1 超声波流量计测井技术
1.1 测量原理
采用超声波相位差原理,设计了A、B两个特征相似的超声波传感器,距离为L,如图1所示,设超声波频率为f,波长为λ,则声速V=f×λ,波数N=L/λ=L×f/V,由于L、f为常量,则N与V成反比。
图1 流量传感器的测量模型示意图
相位差△b=△n×360o=720oL×f×U/(V2-U2),因为V>>U,则△b»720oL×f×U/V2,由于L、f、V为常量,则相位差△b和流体流速U之间为近似线性关系。
因此测出超声波相位差△b,即可计算出流体流速U,进而可以计算出已知管子内径的流量。
1.2 仪器特点
测井项目:磁定位、伽马、井温、压力和超声波流量计五参数组合测井。
仪器指标:外径38mm,总长度4.5m,耐温150°C,耐压70MPa,在2.5in(1in=25.4mm)的油管内测量范围0~370m3/d左右,在5.5in的套管内测量范围0~1800m3/d左右。
适用范围:适用管柱内径大于40mm的分层注水井、空井筒及喇叭口在射孔层段上部的笼统注水井。
1.3 施工方法
将超声波流量计与磁定位、伽马、井温、压力组合后下入井内,关井2h~4h左右,测量注水井相对静止时的井温、伽马、磁定位、压力,然后恢复正常注水,稳定后在射孔层上部200m左右释放同位素,待同位素分配好后,测量至少两条重复性较好的同位素、井温、压力、磁定位以及超声波连续曲线;再根据测量的超声波连续曲线以及注水管柱,分别在距离井口200m左右、在各配水器的上、下10m左右、超声波连续曲线有异常的井段上、下10m左右、射孔层段上、下2m左右、遇阻点上5m左右等测量超声波定点流量,定点测量时间不少于120s。如果超声波定点流量曲线有明显波动,或者根据超声波定点流量值查图版计算的水流量出现异常情况,要重复定点验证。
2 解释方法
2.1 解释图版
在仪器出厂投入使用前,在规范的油管和套管中进行流量刻度和标定,根据标定值制作解释图版,并用最小二乘法回归流量与相位差之间的计算公式,如图2所示。如果仪器使用时间过长,出现零漂和误差较大时,要重新进行刻度和标定。
图2 超声波流量计在2.5in油管内标定图版
根据测量超声波定点流量相或连续流量的相位差值,代入如图2中的回归公式均可计算该处流量,根据定点相位差计算的流量不含测井速度的影响,计算出来的流量直接反应定点深度处管子内流体的实际流量;而根据连续相位差计算的流量包含测井速度的影响,需要减去测速相同时在死水区连续相位差计算的流量,才能反应该深度处管子内流体的实际流量。
2.3 计算分层吸水量[3]
首先选出射孔层上下、配水器上下等评价井段,再根据超声波定点或连续相位差,按3.2的方法计算各评价井段管子内的流量,其上下评价井段内流量的差值就是射孔层的吸水量或配水器的进水量。
对于分层注水井,若封隔器密封完好,按配注井段将各射孔层分为若干个解释单元,先根据超声波流量曲线计算各配水器实际注水量的大小,然后将其按同位素吸水面积的大小,精确评价各小层的吸水量。其特点:可以检查并精确计算各配水器的实际配注情况;结合多参数分析,可以准确判断封隔器的密封情况。
对于笼统注水井,若射孔层之间的间隔较大(一般大于2m),超声波流量曲线在层间有明显的变化,可直接根据流量计曲线进行定量解释。若射孔层之间的间隔较小,流量计曲线在层间变化不明显,则可将这些射孔层划分为一个解释单元,根据流量曲线计算该单部分同位素沿大孔道进行地层元的总吸水量,然后将其按同位素吸水面积的大小,精确评价各小层的吸水量。对于有窜槽现象的,将窜槽井段内各层划分为一个解释单元,用流量曲线计算该单元总的吸水量,再将其按同位素吸水面积的大小,精确评价各小层的窜吸量。
3 应用实例分析
1)识别大孔道地层
当地层存在大孔道时,常规的同位素载体粒径比孔道直径小,会随注入水进入地层深部,导致测量同位素曲线与伽马本底对比时差异较小甚至没有差异,仅依据同位素曲线解释小层吸水量,会得出与实际情况相差较大的结论。如果结合超声波流量计,则能很好地反映地层的真实吸水情况。如GX110-7井2009年10月21日测的吸水剖面如图3所示,该井的注水层段为13号层,射孔井段1886.0m~1902.0m,厚度16.0m,注水管柱下至1859.4m,注水油压9.0MPa,注水量约100m3/d,所用同位素载体粒径300μm~600μm,粒密度1.02g/cm3。从图中可以看出,同位素示踪曲线在13号层顶部(1885.3m~1887.3m)有较弱吸水显示,解释的吸水量占23.52%,但是超声波流量曲线在此处有大幅度异常,解释的吸水量占68.98%,说明此处存在大孔道,大深部。 [page]
图3 GX110-7井超声波流量计注水剖面成果图
在分层配注井中,测量超声波流量计曲线,可以准确判断封隔器的封隔效果。如L15-**井是一口注水井,注水层位Es33,注水井段3079.6m~3082.3m,40.0m/8层。该井为一级两段分注,上段投80m3/d的定量水嘴,下段未投水嘴。2010年4月9日进行超声波流量计注水剖面测井,如图4所示,从同位素曲线分析,封隔器上下两段均有吸水显示,与设计的配注情况基本吻合。但超声波流量曲线显示,注入水全部从上段水嘴进入,一部分水进入封隔器上部的射孔层,另一部分水通过封隔器进入下部射孔层,下段水嘴未进水,充分验证了封隔器失效。
图4 L15-**井超声波流量计注水剖面成果图
在长期的注水剖面测井施工中,常常会遇到套管变形、油管未下到位、井下工具堵塞、井底有落物或沉砂等现象,同位素注水剖面测井解释时,有些井不能定性分析遇阻层是否吸水,更无法定量解释遇阻层的吸水量,常规处理方法是:定量解释时不考虑遇阻层的吸水量,从而影响本井吸水层的定量解释精度。如果进行超声波流量计测井,不仅能准确分析遇阻层的吸水情况,而且能提高该井的定量解释精度。
L90-**井是一口注水井,注水层位Es2+3,注水井段2629.0m~2666.8m,13.2m/4层。该井为笼统注水,全井日配注量100m3/d。2010年4月11日对该井进行了同位素注水剖面测井,施工过程中测井仪器在2662.0m遇阻,最后一个层未测出,从监测曲线分析遇阻层吸水。于是,现场施工人员及时与地质人员联系,改用超声波流量计测井,如图5,根据超声波流量曲线计算的遇阻层吸水量占全井注水量的95.49%,充分发挥了超声波流量计的优势,为采油厂提供了可靠的测井资料。
图5 L90-**井超声波流量计注水剖面成果图
在分层配注井中,对不同的层系设计了不同大小的配水器水嘴希望按计划注水,如果想检查各配水器的实际注水情况,可进行超声波流量计测井。L1-*井是一口注水井,注水层位Es32+3,注水井段2516.0m~2646.8m,目前注水方式为两级三段分注,有三个配水器和两个封隔器,井口注水量为106m3/d左右,设计配水器1为死嘴,配水器2未投水嘴,配水器3投60m3/d的水嘴。2010年4月11日进行超声波流量计测井,配水器1不吸水,配水器2进水量为58.27m3/d,配水器3进水量为48.00m3/d,测试结果与实际配注情况基本吻合。
4 结束语
超声波流量计在注水剖面测井中,能识别大孔道及微裂缝地层、揭示层间矛盾、检查井下注水管柱工作情况、判断浅部套管漏失、提高自然伽马本底高的井测井成功率及遇阻井注水剖面解释精度等,解决了普通的同位素注水剖面测井技术存在的诸多难题。
参考文献
[1]李俊舫,夏竹君.复杂注水井吸水剖面流量计测井技术[J].石油仪器,2005,19(6)
[2] 王祥,夏竹君.利用注水剖面测井资料识别大孔道的方法研究[J].测井技术,2002,26(2)
[3]夏竹君.利用脉冲中子氧活化测井技术评价管外窜槽[J].天然气技术,2008,23(2)(end)
上一篇:如何确定磁流量计一体式与分体式的选用
下一篇:工业中如何合理利用电磁流量计搭配泥浆泵工作
推荐阅读最新更新时间:2024-03-30 22:39
超声波流量计原理说明
适合作流动物质中含有较多杂质的流体的流速测量,超声多普勒法只是其中一种 ,超声波流量计还有频差法和时差法等等。 时差法测量沿流体流动的正反两个不同方向发射的超声播到达接收端的时差。需要突出解决的难题是这种情况下,由于声速参加运算(作为分母,公式不好写,我积分不够没法贴图),而声速收温度的影响变化较大,所以不适合用在工业环境下等温度变化范围大的地方。 频差法是时差法的改进,可以把分母上的声速转换到分子上,然后在求差过程中约掉,这就可以避开声速随温度变化的影响,但测频由于存在正负1误差,对于精度高的地方,需要高速计数器。 还有就是回鸣法了,可以有效改进由于计数器正负1误差带来的测量误差。 以上这些都是
[测试测量]
正确安装外夹式超声波流量计的方法步骤及产品接线图
在工业生产中的流量计测量,除了正常的固定式的管道类型的流量测量装置,也经常会遇到一些并不适用于管道安装,或者是临时性,机动性的流量测量需求,在这种情况下 外夹式超声波流量计 就可以有用武之地了,因为超声波流量计是一种非接触式测量仪表,可用来测量不易接触、不易观察的流体流量和大管径流量。它不会改变流体的流动状态,不会产生压力损失,且便于安装,所以受到普遍的欢迎。不过,超声波流量计的安装条件较为严格,安装方法的正确与否也对于数据的测量有着重要的影响。以下就为朋友做相关的介绍: 外夹式传感器(也就是两个探头)的安装方式在一般的情况下有两种,分别是V型安装和Z型安装。 Z法DN200mm-6000mm的管道优先选用
[测试测量]
带插接定位的超声波流量计的原理及设计
内容说明 本发明涉及流量测量技术领域,具体的说是一种带插接定位的超声波流量计。 发明背景 众所周知,现有的超声波流量计是由流量管体、测量管体、换能器安装管体、定位元件、反射镜安装座、反射镜和换能器组成,所述流量管体侧壁设有两个换能器安装管体和定位孔,所述流量管体内设有测量管体,所述换能器安装管体与流量管体相连通,所述流量管体经定位元件与测量管体相固定,所述换能器管体内设有换能器,所述测量管体两端分别安装反射镜安装座,所述反射镜安装座上设有反射镜,所述反射镜与换能器相对应,这种结构的不足是:一、由于定位元件直径尺寸较小,造成定位不够精确,在水流的反复冲击下,反射镜安装座在测量管段内定位不可靠。二、流量管体和测量管段上都需要加工定
[测试测量]
超声波流量计测量管道有气泡和有强干扰等其他问题的解决
问、管道内有气泡的时候超声波流量计测量是否准确? 答:管道内有气泡的时候,如气泡影响信号的下降,就会影响计量的准确。 解决方法:先排掉气泡后再测量。 问: 超声波流量计 在现场强干扰下无法使用? 答:供电电源波动范围较大,周围有变频器或强磁场干扰,接地线不正确。 解决方法:给超声波流量计提供稳定的供电电源,流量计安装远离变频器和强磁场干扰,有良好的接地线。 问:超声波插入式传感器使用一段时间后信号降低? 答:可能超声波插入式传感器发生偏移或传感器表面水垢厚。 解决方法:重新调整超声波插入式传感器位置,清冼传感器发射面。 问:超声波外夹式流量计信号低? 答:管径过大,管道结垢严重,或选择安装方式不对。 解决方法:对于管径过
[测试测量]
超声波流量计精度的影响因素
超声波流量计作为一种测量仪器,最重要的就是精度了,高精度的超声波流量计有着更重要的应用,那么超声波流量计的精度的影响因素有哪些呢?下面中国传感器交易网的专家来给大家介绍一下超声波流量计的影响因素。 电磁流量计是根据法拉第电磁感应定律的原理来工作的,具有导电性能的导体在磁场中做切割磁力线运动时,在其上、下游会产生感应电动势,方向按照右手定则。所以一般电磁流量计的应用场合,对流体的电导率有一定的要求,应用过程中以5us/cm作为分界线。 电磁流量计和超声波流量计等都属于速度式流量计,所有其精度的受影响因素都包括:流体的絮流情况(流体是否均匀分布),衬里内垢。 1、流体的絮流引起的误差: 液体在管道内流速V为轴对称分布时,且在均匀磁场中
[测试测量]
超声波流量计安装规范及要点
超声波流量计安装要求在所有流量计的安装中是最简单便捷的,只要选择一个合适的测量点,把测量点处的管道参数输入到流量计中,然后把探头固定在管道上即可。 两个传感器必须安装在管道轴面的水平方向上,并且在轴线水平位置 45o范围内安装,以防止上部有不满管、气泡或下部有沉淀等现象影响传感器正常测量。如果受安装地点空间的**而不能水平对称安装时,可在保证管内上部分无气泡的条件下,垂直或有倾角地安装传感器 在安装探头之前,选择出管材致密部分进行探头安装,须把管外欲安装探头的区域清理干净,除去一切锈迹油漆,最好用角磨机打光,再用干净抹布蘸丙酮或酒精擦去油污和灰尘,然后在探头的中心部分和管壁涂上足够的耦合剂 超声波流
[测试测量]
噪声对超声波流量计测量准确性的不利影响
超 声波流量计 在当今的工业生产中用途越来越广,涉及的工业应用类型也越来越丰富,我们注意到特别是气体超声波流量计在天然气管道计量中得到了越来越广泛的应用,因为超声波的测量原理是利用了超声波的传导的特性工作的,换言之,超声波流量计实际是在用声波进行工作,由于在输气生产过程中会产生不必要的的超声噪声,这将直接影响超声波流量计的正常运行,为超声波流量计的准确测量带来不利的影响。 天然气流量计量作为天然气管道工业中极其重要的一部分,其测量数据的准确与否直接影响到生产企业的经济效益和用户利益。最近几年,许多用户开始使用多声道超声波流量计作为天然气计量仪表,利用传播时间差法原理来测量天然气流量,这已经得到天然气工业界越来越广泛的认可,未来的
[测试测量]
超声波流量计的基本原理及类型
超声波在流动的流体中传播时就载上流体流速的信息。因此通过接收到的超声波就可以检测出流体的流速,从而换算成流量。根据检测的方式,可分为传播速度差法、多普勒法、波束偏移法、噪声法及相关法等不同类型的超声波流量计。起声波流量计是近十几年来随着集成电路技术迅速发展才开始应用的一种非接触式仪表,适于测量不易接触和观察的流体以及大管径流量。它与水位计联动可进行敞开水流的流量测量。使用超声波流量比不用在流体中安装测量元件故不会改变流体的流动状态,不产生附加阻力,仪表的安装及检修均可不影响生产管线运行因而是一种理想的节能型流量计。 众所周知,目前的工业流量测量普遍存在着大管径、大流量测量困难的问题,这是因为一般流量计随着测量管径的增大会带来制造和
[测试测量]
- 热门资源推荐
- 热门放大器推荐
最新测试测量文章
更多精选电路图
更多热门文章
更多每日新闻
更多往期活动
厂商技术中心
随便看看