摘要(yào):水平井産(chǎn)液剖面測(cè)試使用的(de) 渦輪流量(liang)計 受啓動(dòng)流量影響(xiang),不适應于(yú)低液量水(shui)平井測試(shì)。研制了♻️适(shi)用于小流(liú)量測試的(de)井下存儲(chu)式浮子流(liu)量計 ,并與(yu)溫度、壓力(li)、含水測試(shi)傳感器組(zu)成井下存(cun)儲式🚩水🏃平(ping)井産⁉️液㊙️剖(pōu)面測試儀(yi),該儀器随(sui)油管下人(rén)水平井段(duàn)📞,無需電纜(lǎn)和爬行器(qi)🎯,可在油井(jing)正常生産(chan)的情況下(xia)連續工作(zuo)💋一個月,提(ti)高了💋低液(ye)量📱水平井(jing)産液剖面(mian)測試🏃🏻的正(zheng)确率率和(hé)成功率。室(shì)内實驗和(he)現場先導(dao)性試驗表(biǎo)明,井下浮(fu)子流量計(ji)應用于水(shuǐ)平井🍓産液(yè)剖面測試(shì)可行，爲低(di)滲透油田(tian)水平井産(chan)😍液剖面的(de)流量測試(shi)提供了新(xin)途徑。
0引言(yan)
　　水平井産(chan)液剖面測(cè)試技術是(shì)從油套環(huan)空通過電(diàn)纜🏃或連續(xù)油管将産(chǎn)液剖面測(ce)試儀器輸(shu)送至射孔(kǒng)段，在抽油(you)機不🌏停抽(chōu)情況下采(cǎi)用渦輪流(liu)量計、持水(shui)率儀實🏃‍♀️時(shí)監測🥵流量(liàng)、含水，該技(jì)術的優點(dian)是能在抽(chou)油機不停(tíng)抽的情況(kuang)下獲得井(jǐng)下分段的(de)流量、含水(shuǐ)率等數據(ju)[13]。但💋是,常規(guī)産液剖面(mian)測試在水(shui)平井中面(mian)臨水平段(duan)多相流體(tǐ)分層、電纜(lan)無法下人(ren)等問題,主(zhu)📱要采用MAPS陣(zhèn)列式測井(jing)儀和爬行(hang)器等解決(jue)方案[46]。然而(ér),産液剖面(miàn)使用的渦(wo)輪流量計(ji)在5%in"套管井(jǐng)❤️中流量小(xiao)于50m³/d時.渦輪(lun)啓動困難(nán)門,不适用(yòng)于低液量(liàng)水平井産(chǎn)液剖面測(cè)試;爬行器(qì)受井簡環(huán)境影響,測(ce)試成功率(lü)不高且測(ce)試作業費(fèi)用昂貴。
　　油(yóu)田水平井(jǐng)日産液小(xiao)于20m³的井占(zhàn)總井數的(de)87%,平均單段(duan)日産液🏃‍♀️小(xiao)于2m³，低液量(liang)水平井的(de)産液剖面(miàn)測試已🌏成(chéng)爲一個重(zhong)要難題。爲(wèi)此,本文開(kai)展了将浮(fú)子流量計(ji)應用于水(shuǐ)平井産液(ye)剖面測試(shi)的探索研(yan)究,實現🔆了(le)無需電纜(lan)輸送儀器(qi)、提高測試(shì)正确率率(lü)、降低作業(yè)成本的目(mù)的。
1浮子流(liú)量計
1.1結構(gòu)和原理
　　浮(fú)子流量計(ji) 由一個錐(zhui)形管和一(yī)個置于錐(zhui)形管中可(ke)以上下自(zi)🏃🏻‍♂️由移動的(de)浮子組成(chéng)(見圖1)。流量(liang)計本體兩(liǎng)端用法蘭(lán)連接🈲或螺(luo)👌紋連接的(de)方式垂直(zhi)安裝在測(ce)量管路上(shàng),使流體自(zì)下而上流(liu)過流量計(jì)，推動浮子(zi)。由于節流(liu)作用,使上(shàng)🍉下遊産生(sheng)壓差△p,由于(yú)該壓差的(de)存在,使得(de)浮子受到(dào)迎面的壓(yā)差阻力，在(zai)該阻力的(de)作用下,浮(fu)子在錐管(guan)中上升，流(liu)通面積A增(zeng)大,環隙中(zhong)流體的平(píng)均速度減(jiǎn)小，直到該(gai)阻力與浮(fú)子的㊙️自重(zhòng)和浮力相(xiang)平📞衡時，浮(fú)子停留在(zài)某-高度。流(liú)量Qv越大,浮(fu)子停留的(de)高度h越高(gāo)。在穩定情(qíng)況㊙️下，浮子(zǐ);懸浮的高(gao)度h與通過(guo)♌流量計的(de)體積Qv之間(jian)有一定的(de)比例關系(xi)爲
 
　　式中,α是(shi)浮子流量(liang)計的流量(liang)系數;Df是浮(fu)子的最大(da)直徑;Af是浮(fú)子🔴迎面流(liu)體面積;Vf是(shì)浮子的體(tǐ)積;ρf是浮子(zǐ)材料密🐅度(dù);p是錐管🈚的(de)錐角;ρ是流(liú)體介質密(mì)度;h是浮子(zi)高🔞度。
　　對于(yú)一定的流(liú)量計和流(liu)體,式(1)中的(de)Df、Af、Vf、ρf、φ、ρ等均爲常(cháng)數，因🈲此,隻(zhi)要⚽保持α爲(wei)常數,則流(liú)量Qv與浮子(zǐ)高度h之間(jian)就存✂️在近(jin)似線性關(guān)系。
　　因此，可(kě)以将這種(zhong)對應關系(xì)直接刻度(dù)在流量計(jì)的錐管上(shang)，根據浮子(zi)的高度直(zhi)接讀出流(liú)量值，或通(tong)過電存儲(chǔ)方式将☔流(liú)量信号(即(ji)浮子的位(wèi)置信号)記(ji)錄❄️。
 
1.2浮子流(liú)量計的特(te)點
　　由于浮(fú)子流量計(jì)在測量過(guo)程中始終(zhong)保持節流(liu)件前後的(de)💯壓差不變(bian)，通過改變(biàn)流通面積(ji)實現流量(liàng)的♉測量。①幾(ji)乎☂️不會遇(yù)到砂卡的(de)現象，與渦(wō)輪流量計(ji)相📐比受井(jǐng)簡環境的(de)影響小;②可(kě)接收微小(xiǎo)流量信号(hào),實;現低液(yè)量井流量(liang)測試;③浮子(zǐ)的🌏高度取(qu)決于液體(ti)的📧流量,氣(qi)體對測量(liàng)結果影響(xiang)很小間。
2井(jǐng)下存儲式(shi)水平井産(chan)液剖面測(ce)試儀
　　借鑒(jian)常規浮子(zi)流量計，同(tóng)時考慮到(dao)水平井中(zhōng)儀器無法(fa)通過電纜(lan)在水平段(duan)下放,使用(yong)爬行器價(jia)格昂貴且(qie)受井簡環(huán)境影🌈響故(gu)障率高等(deng)因素，設計(ji)了适用于(yú)低液量水(shuǐ)平井産液(ye)剖面測試(shì)的井下浮(fu)子流量計(ji)，同時與溫(wēn)度、壓😘力、含(han)水測試傳(chuán)感器🏃🏻‍♂️以及(jí)電路🐪系統(tong)組成井下(xia)存儲式水(shuǐ)平井産液(ye)剖面測試(shi)儀，該儀器(qi)和油管🔞連(lián)🔴接後一起(qi)下入到射(she)孔段，可以(yi)🌈連續監測(cè)多段壓裂(lie)水🌂平井産(chan)🚩液信息。
2.1水(shuǐ)平井井下(xià)浮子流量(liang)計設計
水(shui)平井井下(xià)浮子流量(liàng)計由浮子(zǐ)、推杆、滑套(tào)、線圈、彈簧(huáng)、流量護管(guan)、單流閥等(deng)組成(見圖(tú)2)。
 
　　工(gōng)作原理:給(gei)浮子感應(ying)線圈上提(tí)供恒定的(de)電流激勵(lì)，當井下流(liu)體通過過(guò)流通道，推(tuī)動浮子移(yí)動，銜鐵發(fā)生位移,引(yǐn)起感應線(xian)圈中磁阻(zǔ)變化,産生(shēng)感應電動(dong)勢,感應電(diàn)動勢經濾(lǜ)🥰波放大,輸(shu)人單片機(ji)内進行處(chù)理後測得(dé)流量。流量(liang)測量線圈(quān)采用差分(fèn)結構,溫漂(piāo)小,在流量(liàng)🌈線圈外加(jiā)屏蔽層,減(jiǎn)少外部對(dui)流量測🚶‍♀️量(liàng)的幹擾;自(zì)感傳感器(qì)可以測量(liang)0.01μm~50mm的機械位(wèi)移,具有測(ce)量精度高(gāo)、靈敏✍️度高(gāo)、線💃性好、結(jié)構簡單、性(xìng)能可靠等(deng)優點。
2.2含水(shui)率、溫度和(hé)壓力測量(liàng)設計
　　含水(shui)率測試儀(yi)采用電容(róng)式含水率(lü)傳感器和(he)阻抗式🌍含(han)水🐉率傳感(gan)器組合設(shè)計,分别測(ce)試流體的(de)電容😄值和(he)電導率,可(kě)☀️以适🌍應低(di)含水和高(gāo)含水傳感(gan)器組合,可(kě)以精準測(ce)量含水率(lǜ)。
　　溫度測量(liàng)原理:給PT1000提(ti)供恒流激(ji)勵，當井溫(wēn)變化時,PT1000的(de)阻✂️值也會(hui)發生變化(huà),測量電路(lù)輸出與溫(wēn)度成正比(bi)的差動電(diàn)📧壓信号,經(jing)過單片機(jī)AD采集，得到(dào)溫度信号(hào)。
　　壓力測量(liang)原理:壓力(lì)傳感器采(cǎi)用恒壓供(gong)電電路，輸(shu)出🔆與壓力(li)成正比的(de)壓力差動(dong)電壓信号(hào),經過單片(piàn)🍓機AD采😍集,得(dé)到壓力信(xìn)号。
2.3儀器功(gōng)耗設計
　　儀(yí)器選用容(rong)量爲9Ah的高(gāo)溫電池，采(cai)樣間隔有(yǒu)多種類型(xíng)可供選擇(ze),最小可設(shè)置爲3s。儀器(qi)工作30d最大(da)功耗設計(ji)如下。
(1)當儀(yí)器采樣間(jiān)隔設置爲(wei)3s時。每間隔(ge)3s需要采集(ji)1次數據💃🏻,采(cai)集0.8s,此時總(zong)電流不超(chao)過25mA。1個月的(de)耗電量4.8Ah。
(2)當(dāng)儀器不工(gong)作時,進人(ren)休眠狀态(tài)。總電流不(bú)超過100μA。1個㊙️月(yuè)耗電量0.072Ah.
(3)儀(yí)器每采集(jí)87組數據(87X3s==261s)進(jin)行一次數(shù)據存儲。存(cun)儲時間爲(wei)0.6s,總電流不(bú)超過50mA。1個月(yue)耗電量0.082Ah。
(4)儀(yi)器1個月最(zuì)大耗電量(liang)4.954Ah。儀器可在(zài)井下連續(xu)工作1個半(ban)月以上。
2.4水(shui)平井産液(ye)剖面測試(shi)儀結構及(jí)原理
　　井下(xià)存儲式水(shui)平井産液(ye)剖面測試(shì)儀由浮子(zi)流量計、含(han)水探頭、溫(wēn)度探頭.壓(ya)力傳感器(qì)、測量電路(lù)、供電電池(chi)組成(見圖(tú)3)。當正常産(chǎn)液時，坐封(fēng)單向閥截(jié)止，流體通(tong)過🔴進液口(kou)⛱️,推動浮子(zǐ)移動🌂，從而(er)測得流量(liàng)。流體由過(guo)流通道流(liu)經溫度探(tàn)頭、壓力探(tàn)頭與🙇🏻含水(shui)探頭時,可(ke)測得流體(ti)含水率、壓(ya)力與溫度(dù),最🍓後通過(guo)出液口流(liú)出。坐封時(shi),浮子保護(hu)單向閥截(jie)止,流體從(cóng)⚽隔離管與(yu)外護管環(huan)空過流通(tong)🔞道流過,打(da)開坐封單(dān)向閥,實現(xian)坐封。
3室内(nei)實驗
3.1含水(shuǐ)率對流量(liàng)測試的影(yǐng)響
(1)介質:柴(chai)油和水兩(liǎng)相。
(2)方式:在(zai)垂直狀态(tai)下進行流(liú)量标定,流(liu)量從0、1、2.....10m³/d,分别(bié)選擇😘含水(shuǐ)率爲100%、80%、40%進行(háng)流量測試(shì)實驗。
(3)對流(liú)量刻度進(jin)行曲線拟(ni)合。
實驗結(jié)果表明,浮(fú)子流量計(jì)啓動流量(liang)爲0.5m/d,可對低(dī)液量井進(jin)行測試;不(bu)同含水率(lü)的流量測(ce)試曲線基(jī)本重合,說(shuō)明浮子🏃位(wei)置的變化(hua)隻與通過(guò)浮子流體(tǐ)的流量相(xiang)🌈關,流體含(han)水率對浮(fu)子流量計(jì)測試結果(guo)的影響可(kě)忽略。.
3.2儀器(qì)傾角對流(liú)量測試的(de)影響
(1)介質(zhì):柴油和水(shui)兩相。
(2)方式(shì):将儀器分(fèn)别處于水(shuǐ)平狀态0°和(he)負角度一(yi)30°(即進液口(kǒu)高于🏃‍♂️出液(yè)口)狀态下(xia)，流量從0、1、2..10m³/d,分(fèn)别選擇含(han)水率☁️爲100%、80%、40%進(jin)行流量測(cè)🌂試實驗。
(3)對(duì)流量刻度(dù)進行曲線(xiàn)拟合。
　　實驗(yàn)結果表明(míng)，當井簡處(chu)于水平狀(zhuàng)态甚至負(fù)角度狀态(tài)🌈下,盡管流(liu)體的型态(tai)爲層流或(huò)逆向流,但(dan)對浮子流(liú)量計和含(hán)水率的測(ce)試結果影(yǐng)響較小，最(zui)大誤🔅差僅(jin)4%。分析認爲(wei)這是由于(yu)浮子✂️位置(zhì)變化隻與(yu)進入錐形(xing)管空間流(liu)體流🙇🏻量有(you)關,基本克(ke)服了油、水(shui)的分層流(liu)動使渦輪(lún)流量計響(xiǎng)應變得複(fú)雜的問題(tí)。當流體經(jing)過電容+阻(zǔ)抗式持水(shuǐ)率儀時,由(you)于在圓周(zhōu)上配置多(duo).個持水率(lǜ)傳感器,能(néng)🆚夠很好地(dì)解決常規(gui)儀器隻能(néng)中心采樣(yang)不能🈲探測(cè)到的全截(jie)面流體的(de)問題,可以(yi)清楚地分(fen)辨出油📐和(he)水。
 
4現場應(yīng)用
　　2025年12月在(zài)長慶油田(tián)CP-X井首次開(kai)展水平井(jǐng)存儲式浮(fú)子流量計(jì)井下先導(dao)性試驗,該(gai)井射孔9段(duàn),測試前日(rì)産液16.07m³,含水(shui)100%。爲了驗證(zhèng)流量、含水(shuǐ)測試正确(què)率,對該井(jing)射孔段1進(jin)🈲行雙封單(dan)卡江藝測(ce)試🧡,同時地(di)面單獨測(ce)量該段産(chan)液量并化(hua)驗含水,測(ce)試管柱見(jiàn)圖4。
 
　　該(gāi)井儀器設(shè)置采樣間(jian)隔爲10min,35d後起(qǐ).出,測試結(jié)果顯示👅射(she)孔段1單層(céng)流量爲3.77m³/d,含(han)水98.6%(見圖5);同(tong)時,地面單(dān)獨測量射(she)孔❗段1的日(ri)産液爲3.58m³,含(hán)水100%。測試流(liu)量和含水(shuǐ)與實際單(dan)量和化驗(yàn)結果接近(jìn),說明存✌️儲(chǔ)式産液剖(pou)面測試儀(yí)首次在水(shuǐ)平井井🔴下(xia)試驗取得(dé)成功,證明(míng)了井下浮(fú)子流量計(jì)📧應用于低(dī)液量水平(ping)井産液剖(pōu)面測試可(kě)行。
 
5結(jié)論
(1)井下存(cún)儲式浮子(zǐ)流量計啓(qi)動流量小(xiǎo)于0.5m³/d,且不受(shou)井筒出砂(shā)🔞影響🛀🏻,彌補(bǔ)了渦輪流(liú)量計不适(shi)應低液量(liang)水平井的(de)不足，提高(gāo)了低液⭐量(liàng)水平井測(ce)試結果的(de)正确率。
(2)室(shì)内動态實(shí)驗表明,無(wu)論是垂直(zhí)、水平及傾(qīng)斜情況㊙️下(xia),浮子流量(liàng)💯計響應特(te)性均不敏(mǐn)感于含水(shuǐ)率，擁有非(fēi)常🌍好的不(bu)依賴于流(liú)型的特性(xìng)。
(3)測試儀器(qi)随油管下(xia)入目的層(céng),無需電纜(lan)和爬行器(qì),一趟管柱(zhù)即可完成(cheng)水平井産(chan)液剖面測(cè)試,大幅度(dù)降低了産(chǎn)🌐液剖面測(cè)試成本。
(4)測(ce)試結果包(bao)含流量,含(han)水、壓力和(hé)溫度等儲(chǔ)層流體物(wu)性參☎️數,可(kě)進行各射(she)孔段産能(neng)評價.判斷(duàn)井簡出水(shui)位置,爲低(dī)液量水平(ping)井控水穩(wěn)油措施提(tí)供依據。

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