1、引言
在油田開(kāi)發(fā)中,注入剖面測(cè)井是一項(xiàng)十分重要的工作。在注入井監(jiān)測(cè)上主要有電磁流量測(cè)井、注入剖面五參數(shù)測(cè)井、氧活化測(cè)井、連續(xù)相關(guān)測(cè)井等手段,不同測(cè)井項(xiàng)目具有不同的適應(yīng)性。目前,籠統(tǒng)井注入剖面測(cè)井主要使用外流式電磁流量計(jì)進(jìn)行測(cè)井,外流式電磁流量計(jì)在注入量高,井況好的注入井中具有較好的測(cè)量效果,由于儀器分辨率低,在注入量低的井中無(wú)法有效分辨各層的吸水情況。在井內(nèi)粘污嚴(yán)重,尤其是注聚井內(nèi)有粘污導(dǎo)致套管縮徑的情況下,還會(huì)使外流式電磁流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果出現(xiàn)較大的誤差。受限于外流電磁流量計(jì)的結(jié)構(gòu),對(duì)儀器進(jìn)行改進(jìn)所取得的效果十分有限。在電磁流量測(cè)井過(guò)程中進(jìn)行井徑校正,需要加掛儀器同時(shí)非常規(guī)的井徑測(cè)量辦法目前尚不成熟。因此,需要一種新型的儀器以滿足低注入量籠統(tǒng)井注入剖面尤其是注聚剖面的精細(xì)測(cè)量工作。集流式電磁流量計(jì)由于測(cè)量精度高線性度好,在籠統(tǒng)井注入剖面測(cè)井上取得了很好的測(cè)井效果。you效解決了二、三類油層注入剖面測(cè)量的問(wèn)題。目前集流式電磁流量計(jì)的日常校準(zhǔn)是在清水介質(zhì)中完成的,而集流式電磁流量計(jì)用于了注水,注聚,注三元籠統(tǒng)井的注入剖面測(cè)井工作,三種介質(zhì)流動(dòng)特性各不相同,因此需要研究其在聚合物等介質(zhì)中的響應(yīng)規(guī)律,指導(dǎo)生產(chǎn)應(yīng)用。同時(shí)由于集流式電磁流量計(jì)大量應(yīng)用于低注入量井,集流壓差是否會(huì)對(duì)各吸水層的吸水條件造成影響也是需要了解的問(wèn)題。
2、聚合物在儀器測(cè)量通道中流型的判斷
對(duì)于被測(cè)量流體的不同流型,其流動(dòng)規(guī)律差別很大,對(duì)儀器的輸出也有較大影響,因此,必須首先判斷出流型,才能對(duì)儀器進(jìn)行正確刻度,保證其測(cè)量的精度儀器測(cè)量通道為圓管,根據(jù)非牛頓流體力學(xué)理論阿,聚合物的流動(dòng)特性符合冪律流體的特性。以冪律流體在圓管中的流
動(dòng)特性為基礎(chǔ),可以運(yùn)用Z值法來(lái)判斷聚合物在圓管中的流態(tài)。判斷冪律流體在圓管中流型的計(jì)算公式如下所示。
圓管直徑,ρ為流體密度,K為流體的稠度系數(shù),n為流體的流性指數(shù),μN為平均流速。對(duì)于聚合物等非牛頓流體在Z<808時(shí)流態(tài)為層流,在Z>808時(shí)流態(tài)為紊流。本次實(shí)驗(yàn)中聚合物濃度為1000p0m,密度p=1000kg/m3,稠度系數(shù)K=0094,流性指數(shù)n=0.560,儀器內(nèi)流道直徑D=20×103m。由此可以計(jì)算出聚合物從層流變化為紊流的流量界限為26.75m3/d,在兩種流態(tài)下儀器具有不同的儀器常數(shù)。隨著聚合物溶液濃度升高,層流與紊流過(guò)渡的臨界流量降低。
為確定集流式電磁流量計(jì)在聚合物中的響應(yīng)特性和集流器的集流壓差在模擬井系統(tǒng)上設(shè)計(jì)了流量標(biāo)定實(shí)驗(yàn)。在模擬井中分別在清水和三種不同濃度的聚合物介質(zhì)中對(duì)集流式電磁流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定并測(cè)量了集流壓差
3.1儀器在清水介質(zhì)中的響應(yīng)特性
在清水中集流式電磁流量計(jì)在全量程內(nèi)具有很好的線性,線性度達(dá)到0.9998(如圖1所示),儀器全量程測(cè)量精度達(dá)到0.8%。在低流量段(10m3/d以下)也具有高的精度(如圖2所示)
圖1 集流式電磁流量計(jì)校準(zhǔn)曲線（清水）
圖2 集流式電磁流量計(jì)校準(zhǔn)曲線（清水、低流量）
3.2儀器在聚合物介質(zhì)中的響應(yīng)特性
圖3 集流式電磁流量計(jì)校準(zhǔn)曲線（聚合物1000mg/L)
儀器在注聚合物介質(zhì)(濃度為1000pm)中的實(shí)際響應(yīng)見(jiàn)圖3,在26m3/d測(cè)量點(diǎn)左右的曲線斜率發(fā)生變化,與理論計(jì)算流型發(fā)生變化的流量一致,流型從層流過(guò)度到紊流,給儀器的頻率響應(yīng)特性造成影響,故儀器頻率響應(yīng)特性出現(xiàn)了斜率變化。
對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)進(jìn)行分段線性回歸,即將0m3/d-26m3/d的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為一組進(jìn)行線性回歸,其余的測(cè)量點(diǎn)的數(shù)據(jù)作為另一組進(jìn)行線性回歸,處理后得到兩個(gè)線性方程,結(jié)果如圖4所示。采用分段線性回歸后,兩段響應(yīng)曲線的線性度均達(dá)到0.999以上,儀器精度達(dá)到1.09%FS
圖5 集流式電磁流量計(jì)校準(zhǔn)曲線(聚合物，分段回歸）
3.3儀器在不同濃度聚合物介質(zhì)中的響應(yīng)差別
圖5 集流式電磁流量計(jì)在不同濃度聚合物中的響應(yīng)特性
在聚合物溶液中儀器在0m3d~70m3/d范圍內(nèi)具有較好的線性度和較高的精度。(如圖5所示)。儀器在不同濃度的聚合物中的頻率響應(yīng)特性也趨于一致。儀器在聚合物介質(zhì)中的零流量輸出頻率與清水中的零流量輸出頻率一致誤差在±1Hz。
3.4清水標(biāo)定測(cè)量結(jié)果的校正
日前在用的儀器全部在清水介質(zhì)中進(jìn)行標(biāo)定,必須進(jìn)行儀器常數(shù)的校正。根據(jù)標(biāo)定結(jié)果和理論計(jì)算得出:當(dāng)聚合物流量低于2675m3d時(shí),儀器的K值與清水中的K值相近,可直接用清水刻度數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算;當(dāng)聚合物流量高于26.75m3/d時(shí)儀器的K值低于清水中的K值,K/K水k。將儀器在清水中標(biāo)定所得的刻度系數(shù)K值乘以一定系數(shù)即得到儀器在聚合物中的K值即Kg-k×K水,由此可以得到流量校正公式:Q=(f-b)/(K水×k)。運(yùn)用此公式處理流量為2675m3/d以上的儀器輸出頻率可得到更為準(zhǔn)確的結(jié)果
3.5集流壓差影響分析
圖6 實(shí)時(shí)集流壓差示意圖
通過(guò)在儀器集流器上下加掛兩只堵塞式壓力計(jì),記錄了儀器標(biāo)定過(guò)程中集流前后壓力的變化,見(jiàn)圖6,集流傘在測(cè)井過(guò)程中造成的集流器前后壓差隨著流量的增加而增加,但都很小。對(duì)應(yīng)0-130m3d的流量變化,在清水介質(zhì)中壓差變化為0MPa^0.02MPa,在注聚合物介質(zhì)中集流壓差變化為0MPa-0.035MPa。由此可以確定,在測(cè)井過(guò)程中由于集流傘張開(kāi)所帶來(lái)的壓力影響極小,不會(huì)對(duì)井內(nèi)各層的吸水情況造成影響。
4、結(jié)論
2.集流式電磁流量計(jì)在聚合物介質(zhì)中在0m3/d-70m3/d范圍內(nèi)具有較高的精度和線性度。儀器在不同濃度的聚合物溶液中的頻率響應(yīng)趨于一致,同一 流量點(diǎn)儀器在聚合物中的輸出頻率要高于在清水中的輸出頻率。
3.儀器測(cè)量聚合物時(shí),在量程范圍內(nèi)流型發(fā)生了變化,儀器響應(yīng)特性發(fā)生變化。
4.用清水標(biāo)定儀器,測(cè)量聚合物流量時(shí),應(yīng)對(duì)K值進(jìn)行校正。
5.儀器在測(cè)井過(guò)程中集流壓差較低僅為0.02MPa~0.035MPa,在開(kāi)傘測(cè)井的過(guò)程中對(duì)井中注入壓力影響十分微小。
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