董勇 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100

長(zhǎng)江大學(xué)信息與數(shù)學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434023

郭海敏 (油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100)

李夢(mèng)霞 (長(zhǎng)江大學(xué)信息與數(shù)學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434023)

時(shí)新磊 (中海油天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津 300452)

關(guān)于電容陣列儀應(yīng)用的問(wèn)題及兩點(diǎn)注記

董勇 油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100

長(zhǎng)江大學(xué)信息與數(shù)學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434023

郭海敏 (油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 (長(zhǎng)江大學(xué)),湖北 武漢 430100)

李夢(mèng)霞 (長(zhǎng)江大學(xué)信息與數(shù)學(xué)學(xué)院,湖北 荊州 434023)

時(shí)新磊 (中海油天津分公司渤海油田勘探開(kāi)發(fā)研究院,天津 300452)

針對(duì)電容陣列儀(capacitance array tool,簡(jiǎn)稱CAT)在水平井多相流監(jiān)測(cè)中暴露的不足,即CATView軟件成像失真和油水兩相流時(shí)有時(shí)漏失油相信號(hào),首先分析了產(chǎn)生不足的原因,一是已有的成像算法沒(méi)有充分考慮流型的特點(diǎn),二是測(cè)量方式?jīng)]有考慮儀器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn);然后指出了流動(dòng)成像算法的改進(jìn)思路,提出在實(shí)際使用CAT時(shí)應(yīng)添加扶正器。

電容陣列儀;多相流動(dòng);成像算法;生產(chǎn)測(cè)井

電容陣列儀(capacitance array tool,簡(jiǎn)稱CAT)具有12個(gè)微型電容探頭,每個(gè)探頭能夠準(zhǔn)確探測(cè)其周圍流體的相持率/屬性值(其探測(cè)距離大約是0.3mm)[1]。測(cè)量時(shí)12個(gè)探頭在井筒同一橫截面上徑向分布,如圖1所示,對(duì)水平井中的多相流具有較好的測(cè)量反映能力。但是,該儀器在流動(dòng)試驗(yàn)中暴露出了一些需要注意的問(wèn)題:CATView軟件回放失真,油水兩相流情形下有時(shí)漏失油相信號(hào)。為此,筆者詳細(xì)分析了問(wèn)題的產(chǎn)生原因,指出了使用CAT的兩點(diǎn)注記。

圖1 CAT探頭及其在井筒中的分布

1 主要問(wèn)題

筆者所在的實(shí)驗(yàn)室曾進(jìn)行過(guò)水平井三相流動(dòng)模擬測(cè)量研究,在井筒中放入生產(chǎn)測(cè)井儀器串,進(jìn)行實(shí)際測(cè)量模擬。對(duì)油水兩相流動(dòng)CAT測(cè)量資料,利用CATView軟件回放的結(jié)果并不總能準(zhǔn)確反映水平管中的流動(dòng)狀態(tài),如圖2所示。后來(lái)又進(jìn)行了水平管及近水平管油水兩相流流動(dòng)試驗(yàn)。在井管內(nèi)直接放入CAT,儀器靜止在井筒中,但部分情形下,尤其是上坡流時(shí),儀器沒(méi)有測(cè)得油相信號(hào)。

圖2 CATView軟件回放失真

2 原因分析

2.1 CATView軟件回放不準(zhǔn)確的原因

____CATView軟件回放的本質(zhì)就是進(jìn)行可視化顯示,其基礎(chǔ)是對(duì)某深度點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行成像,其目的是為了直觀地顯示井筒內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)。成像與實(shí)際是否相符關(guān)鍵在于從實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)產(chǎn)生圖像的成像算法是否合理。所以CATView軟件回放不準(zhǔn)確的原因是成像算法不合理。但CATView軟件的成像算法沒(méi)有披露出來(lái),無(wú)從分析其算法的合理性。未見(jiàn)討論CAT數(shù)據(jù)成像算法的外文文獻(xiàn),中文文獻(xiàn)只有文獻(xiàn)[2]、[3],文獻(xiàn)[2]中算法的不足在文獻(xiàn)[3]中已有說(shuō)明。文獻(xiàn)[3]中的算法對(duì)三相流模擬試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示出了較好的成像效果。分析認(rèn)為,開(kāi)發(fā)合理的成像算法必須充分考慮多相流流型的特點(diǎn)[4,5]。

2.2 油相信號(hào)漏失的原因

油相信號(hào)漏失的直接原因是電容探頭在整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中都沒(méi)有接觸到油相。經(jīng)仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)其本質(zhì)原因有二:一是因?yàn)閮x器本身的機(jī)械結(jié)構(gòu);二是因?yàn)榫碥壽E導(dǎo)致的上坡流的相態(tài)分布特點(diǎn)。

儀器的機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖3所示,探頭和弓形彈簧都安裝在同一個(gè)環(huán)形結(jié)構(gòu)上,這樣12個(gè)弓形彈簧是聯(lián)動(dòng)關(guān)系,當(dāng)一個(gè)彈簧臂受擠壓而彎曲程度減弱時(shí),其余彈簧臂因聯(lián)動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)彎曲度減弱;或者說(shuō)一個(gè)彈簧臂受擠壓將導(dǎo)致彈簧臂的張開(kāi)程度變小,進(jìn)而探頭徑向分布的半徑會(huì)變小,12個(gè)探頭所在的圓的半徑會(huì)變小。再考慮到儀器的偏心,將出現(xiàn)如圖4所示的探頭分布狀態(tài) (儀器旋轉(zhuǎn)角度為0°),此時(shí),在CAT的1號(hào)探頭上方將出現(xiàn)較大的測(cè)量盲區(qū)。

圖5給出了水平管及近水平管油水兩相流流動(dòng)試驗(yàn)的部分結(jié)果,結(jié)果表明,上坡流 (圖5中井斜角度85、87、89°)時(shí),因重力分異導(dǎo)致油相的持率嚴(yán)重偏小,管子截面上油相僅占據(jù)了截面上部的極小區(qū)域。實(shí)際水平井的井身軌跡不可能是完全水平的,其水平段井斜角度一般在85～95°之間變化,必然出現(xiàn)上坡流。結(jié)合圖4中所示的測(cè)量盲區(qū)的概念可知,當(dāng)油相從盲區(qū)經(jīng)過(guò)時(shí),探頭不會(huì)有響應(yīng),于是出現(xiàn)了油相信號(hào)丟失。

圖3 CAT的機(jī)械結(jié)構(gòu) 圖4 CAT受擠壓偏心測(cè)量示意圖

圖5 油水兩相流動(dòng)試驗(yàn)圖片對(duì)比(總流量30m3/d)

3 兩點(diǎn)注記

1)應(yīng)開(kāi)發(fā)基于流

型劃分的成像算法,因?yàn)楹侠淼某上袼惴☉?yīng)該是基于流型劃分的,所以首先需要進(jìn)一步弄清多相流流型的劃分,提高流型預(yù)測(cè)方法的準(zhǔn)確度和適應(yīng)性。

2)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)時(shí),在CAT的兩端串聯(lián)扶正器,這樣一方面可改善儀器的偏心程度,另一方面可防止彈簧臂受擠壓的情況,改善探頭分布圓半徑縮小導(dǎo)致測(cè)量盲區(qū)過(guò)大的狀況。

[1]Frisch G,Perkins T,Quirein J.Integrating wellbore flow images with a conventional production log interpretation method[J]. SPE77782,2002.

[2]戴家才,郭海敏,劉恒,等.電容陣列儀測(cè)井資料流動(dòng)成像算法研究[J].測(cè)井技術(shù),2010,34(1):27～30.

[3]董勇,郭海敏,李夢(mèng)霞.基于改進(jìn)高斯權(quán)重的多相流動(dòng)成像算法[J].測(cè)井技術(shù),2013,37(1):35～38.

[4]Trallero J L,Sarica C,Brill J P.A study of oil-water flow pattern in horizontal pipes[J],SPE Production&Facilities,1996,12 (3):165～172.

[5]劉軍鋒,郭海敏,王界益.水平管油水兩相流持率儀響應(yīng)特征試驗(yàn)研究[J].石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào)),2010,32 (1):88～91.

[編輯]龔丹

P631.84

A

1000-9752(2014)02-0084-03

2013-06-27

國(guó)家科技重大專項(xiàng)(2008ZX05020-005);國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(61273179);湖北省教育廳重點(diǎn)項(xiàng)目(D20101304);

湖北省教育廳科學(xué)技術(shù)項(xiàng)目(Q20121216)。

董勇(1980-),男,2002年大學(xué)畢業(yè),博士,講師,現(xiàn)主要從事生產(chǎn)測(cè)井資料的解釋與研究、智能優(yōu)化算法的研究。