摘要：針對(duì)油氣(qì)水三相(xiàng)流條件下産液剖面測(cè)井問(wèn)題，在油田多相(xiàng)流模拟實(shí)驗裝置上進行三相流條(tiáo)件下(xià)阻抗(kàng)式含水率(lǜ)計的響應規律實(shí)驗，考察氣相(xiàng)介入對傘集流渦輪流量(liàng)計 及(jí)阻抗式(shì)含(hán)水率(lǜ)計流(liú)量和含水(shuǐ)率測(cè)量的影響，得到油氣水三(sān)相流情況下渦輪流(liú)量(liàng)計及阻抗含水率(lǜ)傳感器的(de)響應(yīng)特性(xìng)。實驗結(jié)果表明(míng)，氣相介入對傘集流渦輪(lún)流量(liàng)計及(jí)阻抗含水(shuǐ)率計測量液相(xiàng)流量(liàng)和含水(shuǐ)率(lǜ)有較大影(yǐng)響，使流量(liàng)測(cè)量值偏高，含水率測量(liàng)值偏(piān)低；液相流(liú)量越低，二者測量值(zhí)誤差越大。給出了(le)2口(kǒu)井現(xiàn)場測井(jǐng)實例，爲(wèi)現場(chǎng)測井工程(chéng)師在生(shēng)産測井(jǐng)中産氣井(jǐng)的測試提(tí)供(gòng)借鑒。爲(wèi)進一(yī)步提(tí)高油氣水(shuǐ)三相流條(tiáo)件下的産出剖(pōu)面測井質量提(tí)出了建議。
0引言(yán)　
　　油田目前處于高含水(shuǐ)開(kāi)發期，油井(jǐng)中油氣水(shuǐ)三相(xiàng)流現(xiàn)象普(pǔ)遍。對于油水兩相來說，已有成熟的産液剖面(miàn)的測量(liàng)技術，阻抗式(shì)産液(yè)剖面(miàn)測井(jǐng)儀已(yǐ)在産液剖(pōu)面測井中(zhōng)廣泛應(yīng)用，并獲(huò)得了良(liáng)好(hǎo)的效(xiào)果。該儀器(qì)在水(shuǐ)爲連(lián)續(xù)相(xiàng)的高含水(shuǐ)油(yóu)水(shuǐ)兩相流産出剖面測(cè)量中，能正确(què)測(cè)量流(liú)量及含水(shuǐ)率，具有很好的(de)重複(fú)性、一緻性(xìng)，能提供可靠的(de)産液(yè)信(xìn)息。對于(yú)油氣水(shuǐ)三相流，由于(yú)氣液之間密度(dù)差(chà)異(yì)大，氣泡的(de)表面張力(lì)大等因素的影響，導緻(zhì)氣(qì)液混(hùn)合不均勻，油氣(qì)水三相流體的(de)流型、流态複雜，對産液剖(pōu)面(miàn)測(cè)井儀器的(de)測量(liàng)結果(guǒ)造成了複(fú)雜的影(yǐng)響，對産(chǎn)液情況的(de)準确(què)了解(jiě)造成了困難。油田(tián)采用集(jí)流式(shì)流(liú)量(liàng)計和(hé)放射(shè)性密度計(jì)組合測量(liàng)三相流。基于傘集流(liú)渦輪流量(liàng)計與(yǔ)放射性密(mì)度－持(chí)水率(lǜ)計(jì)組合儀(yí)在油(yóu)氣水(shuǐ)三相(xiàng)流模拟實(shí)驗裝(zhuāng)置中的動(dòng)态試(shì)驗結(jié)果(guǒ)，建立了(le)三相流渦(wō)輪流量計(jì)統(tǒng)計(jì)測量(liàng)模型。近年來，陸(lù)續研發了(le)光纖持氣率計［4］、低産(chǎn)液三相流測井(jǐng)儀［5］等(děng)新(xīn)方法和(hé)儀器。光(guāng)纖持氣率計通過(guò)測量(liàng)三相(xiàng)總(zǒng)流(liú)量、持水率(lǜ)和持氣率(lǜ)，結合溫度(dù)、壓力(lì)，采用解釋模(mó)型(xíng)獲得油氣水的(de)分相流量。低産液三(sān)相流測井(jǐng)儀受(shòu)流量(liàng)和含(hán)水率測量範圍的影(yǐng)響隻能在流量較低的低産液井中(zhōng)部分(fèn)應用(yòng)。這(zhè)些(xiē)工作并沒有(yǒu)研究氣(qì)體對兩相(xiàng)流測(cè)井儀(yí)器的定量(liàng)影響(xiǎng)。
　　本文在油田多相流模拟(nǐ)實驗裝置上(shàng)采用阻抗式含水(shuǐ)率計在(zài)油氣水(shuǐ)三相(xiàng)流(liú)條件下進(jìn)行室(shì)内動态(tài)實驗，得到油氣水三相流情況下渦輪流量計及阻抗(kàng)含(hán)水率傳(chuán)感(gǎn)器的響應(yīng)特性(xìng)，定量分析評價(jià)了氣相對流量(liàng)和含(hán)水率(lǜ)測量的影響，并(bìng)結合現場測井(jǐng)實例，爲現(xiàn)場測井工程師(shī)在生産測井(jǐng)中(zhōng)産氣(qì)井測試提(tí)供借鑒(jiàn)。
1實(shí)驗條件及(jí)實驗(yàn)方案(àn)
　　實驗(yàn)在油田多相流(liú)實驗室(shì)油氣水(shuǐ)三相(xiàng)流模拟井(jǐng)中進行。透明有機玻璃井筒内(nèi)徑爲125ｍｍ，實驗(yàn)介質爲自來水、柴油(yóu)和壓縮空氣。實驗(yàn)儀器采用阻(zǔ)抗式(shì)産液(yè)剖面(miàn)測井儀。儀器自(zì)下向上依次爲(wèi)傘式(shì)集流器、渦(wō)輪流量(liàng)計和阻(zǔ)抗式含(hán)水(shuǐ)率傳(chuán)感器，渦(wō)輪(lún)流量計及(jí)阻(zǔ)抗傳感(gǎn)器内徑(jìng)爲(wèi)19ｍｍ。傘式(shì)集流器具(jù)有16根(gēn)金屬(shǔ)傘筋(jīn)，傘布(bù)采用(yòng)高(gāo)強度薄織料(liào)，集流傘撐(chēng)開後(hòu)能夠将内(nèi)徑(jìng)爲(wèi)125ｍｍ的井筒密封，使(shǐ)待測的油(yóu)氣水(shuǐ)混合(hé)流體(tǐ)被集(jí)流(liú)傘集流(liú)後從(cóng)集流傘下(xià)方的(de)進液口流(liú)入測量通(tōng)道。阻抗式含水(shuǐ)率傳(chuán)感器和渦(wō)輪流(liú)量計(jì)依次安裝(zhuāng)在集流傘(sǎn)上部(bù)，油氣水(shuǐ)混(hùn)合流(liú)體流經渦(wō)輪流量計測量流量(liàng)，再流經阻抗式含水(shuǐ)率(lǜ)傳感器(qì)測量(liàng)含水率，然(rán)後由出(chū)液(yè)口流(liú)回到井(jǐng)筒。
　　根據(jù)儀器的工(gōng)作原理及儀器(qì)結構(gòu)等條(tiáo)件(jiàn)，實(shí)驗時(shí)氣體流(liú)量(liàng)設置(zhì)分别(bié)爲0、1、3、5m3/d；油(yóu)水液(yè)相流量範(fàn)圍爲(wèi)3～60m3/d，流量調(diào)節分别(bié)爲3、5、10、20、40、60m3/d，含水率(lǜ)調節範圍(wéi)50％～100％。實驗(yàn)中，先(xiān)固定某(mǒu)一(yī)氣體流量，待氣體流(liú)量穩定後調節(jiē)油水兩相含水(shuǐ)率，流動穩(wěn)定後，進行測量。
2多相(xiàng)流模(mó)拟井(jǐng)中的(de)實驗(yàn)及分析
2.1氣(qì)體對渦輪流量(liàng)計流(liú)量測(cè)量的影響
　　爲考(kǎo)察氣(qì)體對(duì)渦(wō)輪流量(liàng)計流(liú)量測(cè)量的(de)影響，在油氣(qì)水(shuǐ)三相(xiàng)流中(zhōng)不同(tóng)氣相流量下對(duì)渦輪(lún)流量(liàng)計進行了(le)動态實驗(yàn)标定(dìng)。實驗(yàn)時添(tiān)加的(de)氣體流量分别爲(wèi)1、3、5m3/d，油水液(yè)相流量範圍3～60m3/d，含水率調(diào)節範圍(wéi)50％～100％。
　　圖1氣(qì)體(tǐ)流量分(fèn)别爲(wèi)1、3、5m3/d時标(biāo)定的渦輪(lún)流量計在(zài)油氣水三相流(liú)中的(de)響應圖版(bǎn)。液相含(hán)水率從(cóng)100％逐漸(jiàn)遞減(jiǎn)變化到50％，便(biàn)于(yú)對比增(zēng)加了清水中标(biāo)定的(de)渦輪曲線，即氣(qì)體(tǐ)流量爲0m3/d時的渦(wō)輪曲線(xiàn)。

（1）當(dāng)加(jiā)入氣(qì)體流(liú)量1m3/d時(shí)，液相流量(liàng)在10m3/d以上時，渦輪響應(yīng)與液(yè)相流量呈(chéng)線性(xìng)關系；由于(yú)加入的氣(qì)體較少，渦輪響應頻(pín)率略高(gāo)于(yú)沒有加入氣體時清(qīng)水中渦輪(lún)的響應；但在液相流(liú)量10m3/d以(yǐ)下時(shí)，随持(chí)氣率(lǜ)增(zēng)加，渦輪(lún)響應(yīng)明顯(xiǎn)高于(yú)清水(shuǐ)中的渦輪(lún)響應，測量流量明顯高于标準(zhǔn)流量，産生(shēng)了較大測量誤(wù)差［見(jiàn)圖1（ａ）］。
（2）當加入氣體(tǐ)流量3m3/d時，渦(wō)輪響(xiǎng)應頻率明(míng)顯高(gāo)于沒(méi)有(yǒu)加入氣(qì)體(tǐ)時清水(shuǐ)中渦(wō)輪的響(xiǎng)應(yīng)頻率(lǜ)。當加(jiā)入氣(qì)體後(hòu)，渦輪在(zài)低液量(liàng)和高液量時有(yǒu)不同的規律，在(zài)液相流量高于(yú)10m3/d時，渦(wō)輪響應與(yǔ)液相(xiàng)流(liú)量呈線(xiàn)性關系。而在低(dī)液量下（液(yè)相流(liú)量10m3/d以(yǐ)下），渦(wō)輪響(xiǎng)應與(yǔ)液相(xiàng)流量(liàng)呈非(fēi)線性關系(xì)。此時，渦輪響應(yīng)遠遠高于相對(duì)應的(de)液相(xiàng)流量(liàng)，随液(yè)相流量增(zēng)加，渦輪響應增(zēng)加緩(huǎn)慢，幾乎呈一個(gè)平的(de)台階(jiē)，渦輪對液相流(liú)量失去了(le)分辨能力，說明渦輪流量(liàng)計在産氣情況下測量低(dī)液相流量時會(huì)有較(jiào)大誤差［見(jiàn)圖1（ｂ）］。
（3）加入氣(qì)體流(liú)量5m3/d時渦輪響應(yīng)與加入氣體3m3/d時(shí)的響應規律一緻，渦輪響(xiǎng)應要明顯(xiǎn)高于清水和加(jiā)入3m3/d氣(qì)體時(shí)的(de)響應，測量流(liú)量明顯偏(piān)高，渦(wō)輪流量計受氣(qì)體影響更爲嚴重［見圖1（ｃ）］。
（4）液相含(hán)水率(lǜ)從100％變化到(dào)50％時，不(bú)同含水(shuǐ)率(lǜ)下的渦輪(lún)響應曲線(xiàn)近于重合(hé)，即渦(wō)輪受油水(shuǐ)兩相含水率變(biàn)化影響(xiǎng)較(jiào)小，氣(qì)體則是影響渦(wō)輪響應(yīng)明顯偏高的(de)主要因素(sù)。
　　利用清水中渦(wō)輪的刻度方(fāng)程(chéng)計算加入不同(tóng)氣體流(liú)量後渦(wō)輪響應頻(pín)率所對應的(de)流(liú)量，即(jí)爲加入(rù)氣體後(hòu)的測(cè)量流(liú)量，與(yǔ)标準流(liú)量之比(bǐ)得到(dào)相對誤差。計算結果表明，氣體對液(yè)相(xiàng)流量的測量(liàng)産生(shēng)了較(jiào)大的誤差(chà)，隻有流量(liàng)較高(gāo)、氣量較低的測(cè)點相對誤(wù)差在10％以内，其(qí)他(tā)測點(diǎn)的相對誤(wù)差均(jun1)大于(yú)10％。尤(yóu)其在液相流量較低、持氣率較高時，受(shòu)氣相影(yǐng)響(xiǎng)尤爲(wèi)嚴重。液相流量5m3/d時相對測(cè)量誤(wù)差(chà)最大可達135％，液(yè)相流量3m3/d時相對(duì)測量誤差最大(dà)可達(dá)300％。因此，現場測井時液相流(liú)量越低，持氣率(lǜ)越大，氣體(tǐ)對流(liú)量産生的(de)測量誤差(chà)越(yuè)大。
2.2氣體(tǐ)對阻抗含水率(lǜ)計含水率測量(liàng)的影響
　　爲(wèi)考(kǎo)察(chá)氣體對阻抗式含水率計(jì)含水率測(cè)量的影響(xiǎng)，在油氣(qì)水(shuǐ)三相流中不同氣(qì)相流量下對(duì)阻抗(kàng)含水(shuǐ)率計進行(háng)了動态實(shí)驗标(biāo)定。實驗時氣體(tǐ)流量分(fèn)别爲1、3、5m3/d，油(yóu)水液(yè)相流量範(fàn)圍爲3～40m3/d，含(hán)水率調(diào)節範(fàn)圍(wéi)50％～100％。圖2爲加(jiā)入(rù)氣體流量1、3、5m3/d時(shí)标定的阻抗含(hán)水率計在油氣水三(sān)相流中的(de)響應(yīng)圖(tú)版(bǎn)。
（1）加入(rù)氣體流量1m3/d，當液(yè)相流量較高時儀器含水(shuǐ)率響(xiǎng)應略(luè)低于未加(jiā)入氣體時的含(hán)水率響應，受氣(qì)體影(yǐng)響小(xiǎo)；但(dàn)在(zài)液相流量(liàng)較低(dī)（10m3/d以下(xià)）、含(hán)水率較(jiào)高（80％）時，含水(shuǐ)率響(xiǎng)應(yīng)明(míng)顯降低，測(cè)量含水偏(piān)低，受氣體(tǐ)影響嚴重(zhòng)，産生了(le)較大的測量誤差(chà)［見圖2（ａ）］。
（2）加入(rù)氣體流量(liàng)3、5m3/d時，與(yǔ)未加入氣(qì)體的含水(shuǐ)率圖版對(duì)比，加入氣(qì)體後(hòu)相對應的含水(shuǐ)率響應明(míng)顯降低，測(cè)量的(de)含水率明顯低(dī)于标(biāo)準含(hán)水率。氣流量5m3/d的含水(shuǐ)率響應明顯低(dī)于氣流量3m3/d時(shí)的(de)含水(shuǐ)率響(xiǎng)應。尤(yóu)其是(shì)在(zài)低流量(liàng)、高含水(shuǐ)時，氣體對(duì)含(hán)水率測量(liàng)影響(xiǎng)尤爲嚴(yán)重，液相(xiàng)流量(liàng)越低(dī)含水(shuǐ)率(lǜ)響應偏差越(yuè)大；氣體流(liú)量越(yuè)高，含(hán)水率(lǜ)測量(liàng)偏差越(yuè)大(dà)［見圖(tú)2（ｂ）、（ｃ）］。

　　計算(suàn)加入氣體後的(de)含水(shuǐ)率測量誤(wù)差，誤(wù)差計算結(jié)果表(biǎo)明，加入氣(qì)體後含水率測(cè)量誤(wù)差較大，液(yè)相流量越(yuè)低含水率測量誤差(chà)越大，最大測量(liàng)誤(wù)差達到(dào)30％。根據(jù)阻抗式(shì)含水率(lǜ)計的(de)測(cè)量(liàng)原理(lǐ)，含水率傳感器(qì)測量(liàng)油水(shuǐ)混合(hé)相電導(dǎo)率(lǜ)與其(qí)中純水(shuǐ)相電導(dǎo)率之(zhī)比确定含水率。由于氣相(xiàng)爲非(fēi)導電相，當(dāng)加(jiā)入一定(dìng)量氣(qì)體時(shí)，待測(cè)流體的混合電導率降低(dī)，測(cè)量含水(shuǐ)率降(jiàng)低；液相流量越低，氣體所(suǒ)占比例(lì)越(yuè)大(dà)，測量含水率(lǜ)誤差越大(dà)。
3現場測井(jǐng)
　　Ｔ－××－××1井是油(yóu)田采油(yóu)五廠1口水驅産(chǎn)出井(jǐng)，采(cǎi)用(yòng)阻抗(kàng)式含水率計在該井進行了測試。圖3、圖4分别爲(wèi)測點深(shēn)度1097.3ｍ測量的流量及混(hùn)相(xiàng)值曲線圖(tú)。2ｍｉｎ的采樣時(shí)間(jiān)内(nèi)，流量及混相值(zhí)曲線(xiàn)波動(dòng)劇烈，明顯(xiǎn)受井下(xià)産氣(qì)影(yǐng)響，進(jìn)行平(píng)均值計算時隻能取後半(bàn)段較平穩(wěn)的(de)數據，因此，測試時(shí)需延長測(cè)量時(shí)間。錄取不同範(fàn)圍數值時流量及含(hán)水率測量差值較大(dà)，流量平穩(wěn)段爲(wèi)14.81m3/d，高值(zhí)時(shí)達(dá)到23.52m3/d；取(qǔ)不同測(cè)量段的(de)混相值時測量(liàng)含水率最(zuì)大相(xiàng)差12％。重(zhòng)複測量得(dé)到了相同(tóng)的測(cè)量結果(guǒ)。由此可(kě)見，氣體(tǐ)對(duì)流量及(jí)含水率測量(liàng)産生(shēng)了非(fēi)常大的測量誤差。
　　Ｂ2－××－××2井(jǐng)是油田采(cǎi)油一(yī)廠1口水(shuǐ)驅産出(chū)井，該(gāi)井井(jǐng)口計(jì)量産液51.72m3/d，取(qǔ)樣化(huà)驗含水(shuǐ)率(lǜ)81.8％。采用阻抗(kàng)式(shì)含水率計在該井進行(háng)了測試，圖(tú)5爲第(dì)1測點深(shēn)度1068ｍ測量(liàng)的流(liú)量及(jí)混相(xiàng)值曲線圖。圖5的(de)流量(liàng)曲線表明(míng)，流量曲線受氣(qì)體影(yǐng)響(xiǎng)較大，測(cè)量流量波(bō)動較(jiào)大，在25～98m3/d之間波動(dòng)，平均(jun1)值爲58.6m3/d；混相(xiàng)值波(bō)動也很大(dà)，在280～640Ｈｚ之間劇(jù)烈波(bō)動，平均值(zhí)圖5第1測點1068ｍ處流(liú)量曲線和(hé)混相值曲(qǔ)線388Ｈｚ。該井測(cè)量流(liú)量爲65.8m3/d，測量含水(shuǐ)爲51.3％，受井下産氣(qì)影響(xiǎng)明顯，測量流量明(míng)顯高于(yú)井口(kǒu)計量流量(liàng)，測量(liàng)含水(shuǐ)率明(míng)顯低于化驗含(hán)水率。同時，在該井測(cè)井時，使用(yòng)了儀器上(shàng)裝有(yǒu)氣體(tǐ)分離器的阻抗(kàng)式(shì)含水率(lǜ)計在(zài)該(gāi)井進行(háng)測試(shì)，第1測點的(de)流量及混(hùn)相值(zhí)曲線(xiàn)見圖6。由于(yú)氣體分(fèn)離(lí)器将(jiāng)氣體分離(lí)，未進(jìn)入測(cè)量通道，減(jiǎn)小(xiǎo)了(le)氣體對測(cè)量傳(chuán)感器(qì)的(de)影(yǐng)響，測(cè)量(liàng)的(de)流量及混相值(zhí)曲線(xiàn)波動明顯減少，流量(liàng)波動(dòng)爲36～78m3/d，平(píng)均值爲55m3/d；混相(xiàng)值(zhí)波動(dòng)爲211～288Ｈｚ，平均值(zhí)爲228Ｈｚ。測量流(liú)量爲(wèi)54.8m3/d，測量含(hán)水(shuǐ)率爲(wèi)80.4％，與(yǔ)井口計(jì)量非(fēi)常接近。對比(bǐ)測(cè)量結果表(biǎo)明，氣體對(duì)流量及含(hán)水率測量造成(chéng)了非常(cháng)大的測(cè)量誤差(chà)，已(yǐ)不能(néng)進行準(zhǔn)确測量(liàng)。




4結論及建(jiàn)議
（1）産氣井中使用兩(liǎng)相(xiàng)流儀(yí)器(qì)測量流量普遍偏高(gāo)，氣體對流(liú)量測(cè)量産(chǎn)生的相對(duì)誤差普遍大于(yú)10％；液相流量(liàng)較低(dī)時，受氣(qì)相影(yǐng)響(xiǎng)尤爲嚴重，液相流量5m3/d時相(xiàng)對測量誤(wù)差最大可(kě)達135％。在現(xiàn)場(chǎng)測井(jǐng)液相(xiàng)流量越低(dī)，持氣率越(yuè)大時，氣體對流(liú)量産生的測(cè)量誤差(chà)越大。
（2）産氣井中(zhōng)測量含水率普(pǔ)遍偏(piān)低(dī)，氣體對(duì)含水率測量産(chǎn)生了較(jiào)大的測(cè)量誤(wù)差，液相流(liú)量越低(dī)，持氣率(lǜ)越大(dà)時，含水率測量誤差越大，最大測量誤差(chà)達到30％。
（3）爲進一步(bù)提高油氣水(shuǐ)三(sān)相流條(tiáo)件下的産出剖面(miàn)測井(jǐng)質量，開(kāi)發安全(quán)、環(huán)保、可靠的三相流測(cè)井技術(shù)是當務(wù)之急。一方面研究(jiū)基于(yú)光纖持氣(qì)率計(jì)、渦輪(lún)流量計及(jí)阻抗含水率計(jì)多傳(chuán)感器(qì)組合(hé)的測量(liàng)方法和(hé)解釋(shì)方法；另一(yī)方面研究氣相(xiàng)分流(liú)的工(gōng)藝，将(jiāng)三相流(liú)問(wèn)題簡化爲兩相(xiàng)流問題，采用兩相流的(de)技(jì)術解決問(wèn)題。

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