摘要：為確定內(nèi)流式電磁流量計(jì)在水平井中測量油水兩相流流量的效果，采用集流的方式在油水兩相流模擬井水平井中進(jìn)行了流量測量及標(biāo)定。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在集流的條件下，高流量、高含水率時(shí)，內(nèi)流式電磁流量計(jì)的流量測量結(jié)果不受含水率變化的影響，并與清水中的標(biāo)定結(jié)果無明顯差別；流量較低時(shí)，用清水中的標(biāo)定結(jié)果計(jì)算油水兩相流流量誤差大，可以采取分流的方法減小誤差并拓寬流量測量下限。另外，目前的兩電極內(nèi)流式電磁流量計(jì)在水平井中進(jìn)行測量時(shí)，測量結(jié)果不受測量電極所處位置的影響。結(jié)果表明，可以采用集流式內(nèi)流式電磁流量計(jì)進(jìn)行水平井油水兩相流流量的測量，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。
　　水平井中油水兩相流流量測量時(shí)常采用渦輪流量計(jì)，其測量誤差為±5%。由于進(jìn)行水平井測井時(shí)測井儀器工作時(shí)間較長，測井工藝復(fù)雜，測量環(huán)境惡劣[1]，常常導(dǎo)致渦輪葉片被卡，影響測井成功率。而重新更換儀器時(shí)間長，工作量大，因此，提高水平井測井成功率具有重要的意義。
　　電磁法測量流體流量廣泛應(yīng)用于油田注水井、注聚井的注入剖面測井中，儀器工作穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)重復(fù)性好，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠[2-3]。采用集流方式的內(nèi)流式電磁流量計(jì)在垂直管流中測量油水兩相流流量的方法已進(jìn)行模擬井，并進(jìn)行了數(shù)值仿真和理論上的測量機(jī)理，也進(jìn)行了現(xiàn)場應(yīng)用�，F(xiàn)場應(yīng)用表明，電磁法在集流的條件下可以應(yīng)用于垂直管流中測量高含水率下的油水兩相流流量[7]。在高流量、高含水率的垂直井中進(jìn)行流量測量時(shí)，用集流方式的內(nèi)流式電磁流量計(jì)在清水中的標(biāo)定結(jié)果來計(jì)算油水兩相流中的流量，其誤差在±5%以內(nèi)�，F(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)顯示，電磁法測量高含水油井的流量具有重復(fù)性好、結(jié)果準(zhǔn)確可靠的優(yōu)點(diǎn)，且因無可動(dòng)部件而避免了砂卡問題的發(fā)生，顯著提高了測井成功率，因此進(jìn)行電磁法測量水平管流油水兩相流流量的實(shí)驗(yàn)研究尤為重要。模擬井實(shí)驗(yàn)研究及水平井現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，可以采用內(nèi)流式電磁流量計(jì)進(jìn)行油水兩相流流量的測量，測量結(jié)果準(zhǔn)確可靠，在水平井測井時(shí)可作為渦輪流量計(jì)測量的補(bǔ)充方法以提高測井成功率。
1實(shí)驗(yàn)樣機(jī)及傳感器結(jié)構(gòu)
　　實(shí)驗(yàn)樣機(jī)采用集流的測量方式和內(nèi)流式電磁流量傳感器。儀器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示，儀器自上而下為出液口、電磁流量傳感器、傘式集流器。測量工藝為：儀器到達(dá)測量點(diǎn)后，撐開集流器，密封儀器與套管之間的環(huán)形空間，使得油水兩相混合流體由進(jìn)液口流入，流經(jīng)電磁流量傳感器，電磁流量傳感器隨流量不同有相應(yīng)的頻率輸出，油水混合流體經(jīng)電磁流量傳感器檢測后由出液口流出，完成流量測量。

　　傳感器由2個(gè)發(fā)射磁極和2個(gè)測量（接收）電極構(gòu)成（圖2），由內(nèi)向外分別為絕緣內(nèi)襯、金屬內(nèi)壁、液壓油、金屬外壁。2個(gè)測量接收電極與2個(gè)發(fā)射磁極在圓周上相互垂直均勻分布，接收電極鑲嵌在絕緣內(nèi)襯壁上，直接接觸測量流體。磁極由磁芯和線圈兩部分組成，即在每個(gè)磁極磁芯的外側(cè)均包裹一層線圈，用來產(chǎn)生交變磁場，當(dāng)導(dǎo)電流體從流道內(nèi)流過時(shí)將切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢。

2模擬井實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
　　為明確集流條件下內(nèi)流式電磁流量計(jì)在水平管流油水兩相流中的響應(yīng)規(guī)律，，實(shí)驗(yàn)所用集流器為布傘集流器，流量點(diǎn)為0、5、10、……、300m3/d，各流量下含水率調(diào)節(jié)為50%～100%，含水率間隔10%。同時(shí)進(jìn)行了測量流體分流實(shí)驗(yàn)和傳感器測量電極處于不同位置。
2.1水平條件下的室內(nèi)模擬井實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
　　圖4為該儀器在油水兩相流中測量流量的相對誤差（相對誤差即為標(biāo)準(zhǔn)流量與測量流量之差與標(biāo)準(zhǔn)流量的百分比）分布情況。相對誤差越小，儀器測量精度越高[8]。從圖3可以看出，在流量相同的情況下，當(dāng)含水率高于70%時(shí)，儀器響應(yīng)頻率基本一致，表明在該實(shí)驗(yàn)條件下，當(dāng)流量高于20m3/d、含水率高于70%時(shí)，傘集流內(nèi)流式電磁流量計(jì)在水平井筒中油水兩相情況下標(biāo)定結(jié)果與含水率無關(guān)，并與清水中標(biāo)定結(jié)果基本一致。從圖4可以看出，當(dāng)含水率高于80%、流量大于150m3/d時(shí)，測量相對誤差在±5%以內(nèi)。當(dāng)含水率高于60%、流量大于40m3/d時(shí)，測量相對誤差在±10%以內(nèi)。分析圖3、圖4表明，集流條件下，可以考慮使用內(nèi)流式電磁流量計(jì)進(jìn)行水平井中油水兩相流流量的測量。當(dāng)流量低于40m3/d時(shí)，流量測量誤差大，超過±10%。為滿足水平井的測試需要，必須采取措施減小集流式內(nèi)流式電磁流量計(jì)的測量誤差。


2.2分流情況下實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
　　為減小低流量時(shí)的測量誤差，改善低流量時(shí)的測量效果，采取了在布傘集流器上部位置打孔分流流量的方法[9]，通過打孔使分流流量達(dá)到20%[10]，分流使聚集在傘跟部的油漏失一部分，從而有效提高流過傳感器的含水率。流道內(nèi)含水率高有利于儀器更好地進(jìn)行測量。圖5為水平井筒中1#儀器采取分流流量方法在油水兩相流中進(jìn)行測量的相對誤差分布情況。從圖5可以看出，當(dāng)含水率高于80%、流量大于40m3/d時(shí)，測量相對誤差在±5%以內(nèi)。對比圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn)：在含水率高于80%、測量誤差在±5%以內(nèi)時(shí)，流量測量下限由原來的150m3/d降低到40m3/d，明顯拓寬了流量測量下限，儀器可應(yīng)用的測量范圍更廣泛；分流后在流量大于40m3/d時(shí)測量相對誤差由原來的±10%減小到±5%，顯著降低了測量誤差�？梢姡�采取分流的方法拓寬了流量測量下限并減小了測量誤差，分流測量方法是可行的。

2.3測量電極處于位置不同的實(shí)驗(yàn)及結(jié)果
　　集流型內(nèi)流式電磁流量計(jì)采用2個(gè)測量電極的結(jié)構(gòu)，2個(gè)測量電極與2個(gè)發(fā)射磁極在圓周上相互垂直均勻分布。實(shí)際測井時(shí)，測量電極和磁極的位置在周向上是隨機(jī)且無法控制的。水平井中油水兩相流動(dòng)形態(tài)復(fù)雜[11]，分別將測量電極在水平管流中以縱向排列和水平排列位置進(jìn)行設(shè)置，來確定測量電極在水平管流中所處位置對測量結(jié)果的影響（圖6）。從圖6可以看出，在相同流量及含水率下，測量電極縱向排列（c）設(shè)置與水平（s）設(shè)置測量得到的數(shù)據(jù)點(diǎn)基本重合，表明內(nèi)流式電磁流量計(jì)測量結(jié)果不受測量電極在水平管流中所處位置的影響。

3現(xiàn)場應(yīng)用試驗(yàn)
　　利用傘式集流內(nèi)流式電磁流量計(jì)在冀東油田的廟XX平7井進(jìn)行了水平井測井現(xiàn)場試驗(yàn)，該井采用篩管完井，井段為2079.58～2240.28m，有效長度160.7m，深度2247.08m，套管直徑177.8mm，人工井底2244.8m，造斜點(diǎn)1680.12m。測試前正常生產(chǎn)時(shí)產(chǎn)液量46.06m3/d，含水率99％。
　　廟XX-平7井為機(jī)采水平井，在日常生產(chǎn)條件下沒有測試通道，無法開展測試。為了實(shí)現(xiàn)產(chǎn)出剖面測試，給ACP堵水提供可靠的資料，在測試時(shí)改變舉升生產(chǎn)工藝，采用氣舉舉升方式模擬水平井正常生產(chǎn)條件，從而實(shí)現(xiàn)分段流量測試。
　　圖7、圖8分別為該井在2087m、2127m深度處的流量點(diǎn)測試結(jié)果。從圖7、圖8可以看出，在進(jìn)行流量測試過程中，儀器輸出頻率波動(dòng)較小，表明儀器工作狀態(tài)較好，并且井的產(chǎn)液量較穩(wěn)定。表1為該井的測井解釋成果。表1顯示在2110～2160層段，分層產(chǎn)液量為21.2m3/d，占全井產(chǎn)液的49.7%，結(jié)合井溫測井資料可以確定該層為主產(chǎn)液層。冀東油田采取了ACP堵水作業(yè)后該井增油1m3/d，增油效果明顯。

　　傘式集流內(nèi)流式電磁流量計(jì)可以應(yīng)用于水平井進(jìn)行油水兩相流流量的測量，利用傘式集流內(nèi)流式電磁流量計(jì)測試結(jié)果可以準(zhǔn)確確定主產(chǎn)液層，為油田挖潛改造提供可靠數(shù)據(jù)。
4結(jié)論
（1）在集流的條件下，采用內(nèi)流式內(nèi)流式電磁流量計(jì)在水平井油水兩相流中測量，當(dāng)流量高于20m3/d、含水率高于70%時(shí)，內(nèi)流式電磁流量計(jì)儀器響應(yīng)不受含水率變化影響，并與清水中儀器響應(yīng)基本無差別。另外，內(nèi)流式電磁流量計(jì)測量結(jié)果不受測量電極在水平管流中所處位置的影響。
（2）對于測量上限為300m3/d的儀器，在含水率高于80%的情況下，測量誤差在±5%以內(nèi)時(shí)，分流后流量測量下限由原來的150m3/d降低到40m3/d；在流量大于40m3/d時(shí)，測量相對誤差由原來的±10%提高到±5%。采取分流流量的方法可以改善測量效果并拓寬流量測量下限。
（3）應(yīng)用集流式內(nèi)流式電磁流量計(jì)進(jìn)行水平井油水兩相流流量測量，為油田挖潛改造提供可靠數(shù)據(jù)。

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