王明偉

(大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司, 黑龍江 大慶 163453)

0 引 言

CO2驅(qū)油逐漸成為提高采收率的主要手段[1-6]。大慶油田在多個區(qū)塊開展了現(xiàn)場試驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示,驅(qū)油效果較好,為配合由籠統(tǒng)注CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱优渥⒌拈_發(fā)方式[8],需要監(jiān)測油藏壓力、分層注入量、井溫等數(shù)據(jù)[9],作為評價(jià)開發(fā)效果及調(diào)整開發(fā)方案的依據(jù)?，F(xiàn)有測井儀器不能完全適應(yīng)CO2驅(qū)動態(tài)監(jiān)測的要求[10],測井儀器的流量參數(shù)啟動排量高(啟動排量15 m3/d以上),無法識別吸液量低于15 m3/d以下層位[11-12],不適應(yīng)低注入籠統(tǒng)井的測試要求。基于以上原因,本文介紹了籠統(tǒng)注CO2井低啟動排量流量計(jì)開發(fā)情況。標(biāo)準(zhǔn)井及現(xiàn)場應(yīng)用證明,該儀器可以在CO2驅(qū)注氣井錄取動態(tài)資料,為評價(jià)開發(fā)效果及制定調(diào)整方案提供準(zhǔn)確依據(jù)。

1 雙渦輪、倒傘集流測量CO2流體

1.1 注入井內(nèi)CO2流體特性

注CO2井壓力和溫度較高,CO2處于超臨界狀態(tài)。所謂超臨界CO2是指溫度和壓力均超過臨界點(diǎn)的壓縮氣體,密度高、黏度低、流動性好、擴(kuò)散性強(qiáng)、對溶質(zhì)有較好的溶解性等,具有液體的性質(zhì)[13]。在井下需要計(jì)量的是CO2液體狀態(tài)的流量,采用渦輪方式測量井內(nèi)流體流量可行。

1.2 雙渦輪方式提高單次測井成功率

注CO2井具有高壓的特點(diǎn),在測井施工過程中需要井口帶壓力密閉作業(yè),工藝較為復(fù)雜,有一定的危險(xiǎn)性,儀器單次下井耗時(shí)長,測井儀器可靠性尤其重要。在整個測井儀器串中,渦輪流量計(jì)故障高發(fā),為避免偶然發(fā)生的卡頓問題,采用雙渦輪方式,大幅提高單次測井成功率。

1.3 倒傘集流提高流量計(jì)啟動排量

全井眼流量計(jì)的啟動排量為15 m3/d,采用倒傘集流提高流體流經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)子的速度,大幅度降低了流量計(jì)的啟動排量。倒傘是相對產(chǎn)出剖面測井儀器集流傘而言,將集流傘旋轉(zhuǎn)180°,將自井口向下流動的流體集流。渦輪葉片采用輕質(zhì)防腐材料加工,感應(yīng)探頭采用霍爾元件,降低磁鋼阻尼對啟動排量的影響。渦輪流量計(jì)啟動排量可達(dá)1 m3/d,對CO2流體流量較小變化及低吸液量層位的識別具有良好的響應(yīng)。

1.4 雙渦輪、倒傘流量計(jì)結(jié)構(gòu)

流量計(jì)測井時(shí)采用定點(diǎn)測量,資料解釋方法采用逐層遞減法,計(jì)算出分層注入流量(見圖1)。

圖1 籠統(tǒng)注CO2井低啟動排量流量計(jì)結(jié)構(gòu)示意圖

圖4 低啟動排量流量計(jì)模擬井標(biāo)定圖版

2 儀器整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及技術(shù)指標(biāo)

儀器結(jié)構(gòu)見圖2。儀器整體采用模塊化設(shè)計(jì),包括2個測量短節(jié),即井溫、壓力、伽馬、磁性定位、遙測通訊短節(jié),流量集流器短節(jié)。短節(jié)之間的機(jī)械連接采用絲扣套連接方式,電氣連接采用4芯同軸接插件。儀器原理框圖見圖3。遙測傳輸系統(tǒng)和地面設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸,采用單芯電纜傳輸,與下掛各參數(shù)之間數(shù)據(jù)傳輸,采用多芯數(shù)據(jù)傳輸控制。

圖2 籠統(tǒng)注CO2井多參數(shù)組合儀結(jié)構(gòu)示意圖

圖3 籠統(tǒng)注CO2井多參數(shù)組合儀原理框圖

儀器指標(biāo):外徑43 mm;耐溫125 ℃;耐壓60 MPa;流量測量范圍1～40 m3/d(±10%);壓力測量范圍0～60 MPa(0.1%);井溫測量范圍0～125 ℃(±1 ℃)。

曼碼傳輸率5.729 2 kbit/s,配接7 000 m單芯電纜;可配接PL2000、超越2000等能夠接收曼碼信號的通用數(shù)控測井系統(tǒng)。

低啟動排量流量計(jì)模擬井標(biāo)定數(shù)據(jù)。井內(nèi)CO2流體處于超臨界狀態(tài),具有液體的性質(zhì);標(biāo)定流量計(jì)采用水作為介質(zhì)。表1為流量計(jì)上下渦輪模擬井標(biāo)定數(shù)據(jù),對標(biāo)定數(shù)據(jù)做單點(diǎn)平均處理,再對處理后數(shù)據(jù)做線性回歸,求出流量與儀器渦輪響應(yīng)關(guān)系式。

流量計(jì)流量與儀器響應(yīng)方程,關(guān)系式為

Y1=0.281X1+1.687 (R2=0.996)

(1)

Y2=0.265X2+1.505 (R2=0.996)

(2)

式中,Y1、Y2分別為上下渦輪動態(tài)流量,m3/d;X1、X2分別為上下渦輪儀器響應(yīng)頻率輸出,Hz。

表1 流量計(jì)上下渦輪模擬井標(biāo)定數(shù)據(jù)表

上下渦輪的線性相關(guān)系數(shù)R2均為0.996,說明流量與儀器響應(yīng)之間的線性相關(guān)較好,流量數(shù)據(jù)可靠性較高。

流量計(jì)精度計(jì)算公式為

基本誤差=(最大絕對誤差/流量計(jì)量程)×100%

(3)

儀器精度=(流量計(jì)讀數(shù)-標(biāo)準(zhǔn)流量)MAX/
(測量上限-測量下限)×100%

(4)

由式(1)、式(2)得出各個標(biāo)準(zhǔn)流量的儀器讀數(shù),由式(4)得到各標(biāo)準(zhǔn)流量點(diǎn)對應(yīng)誤差數(shù)據(jù)(見表2)。

由表1數(shù)據(jù),流量計(jì)上下渦輪均在1 m3/d時(shí)啟動,且有較為穩(wěn)定的頻率輸出;由表2數(shù)據(jù),當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流量為1 m3/d時(shí)計(jì)量誤差最大,即流量計(jì)的精度4.22%,滿足設(shè)計(jì)精度10%的要求。

表2 流量計(jì)上下渦輪對應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)流量點(diǎn)誤差表

3 現(xiàn)場應(yīng)用情況及分析

標(biāo)準(zhǔn)籠統(tǒng)井測試實(shí)驗(yàn):測試890～1 005 m井段,獲取了井溫、壓力、自然伽馬、磁定位、套管節(jié)箍等參數(shù)的連續(xù)曲線。為測試儀器整體性能,將集流傘置于微張狀態(tài),井內(nèi)液體通過集流進(jìn)入儀器內(nèi)部流道,流經(jīng)組合儀流量測量傳感器,達(dá)到檢驗(yàn)流量短接性能的目的。從已錄取資料可以看出,儀器工作穩(wěn)定正常,井溫在23～28 ℃,壓力為12～13.3 MPa。測量結(jié)果如圖5。

圖5 標(biāo)準(zhǔn)井測井曲線

圖6 現(xiàn)場井實(shí)例解釋成果圖

現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例。測試井是注入剖面井,注入量14.6 m3/d,注CO2井口壓力10 MPa。測量井段2 580.6～2 674.8 m共7個小層,測量井段溫度90～95.1 ℃,壓力34.2～35.3 MPa。井口注入量14.6 m3/d,儀器在井下測得合層注入量為14.2 m3/d,誤差為2.74%,符合儀器測量精度要求。井溫曲線在2 590～2 592 m、2 668～2 673 m均有較為明顯變化,驗(yàn)證了流量計(jì)在第2、第6層位測得的流量數(shù)據(jù)。解釋結(jié)論如圖6。

4 結(jié)束語

(1) 籠統(tǒng)注CO2井流量計(jì)可以在CO2驅(qū)注入井錄取動態(tài)流量資料。模擬井標(biāo)定啟動排量為1 m3/d精度為4.22%;通過與井口注入數(shù)據(jù)對比,流量誤差不超過4%,符合儀器設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

(2) 所測資料能作為評價(jià)開發(fā)效果及制定有效開發(fā)調(diào)整方案的準(zhǔn)確依據(jù)。作為監(jiān)測CO2驅(qū)注氣井生產(chǎn)狀態(tài)的工具,低啟動排量流量計(jì)具有較好的實(shí)用性,具備了CO2腐蝕防護(hù)能力,適用于超臨界CO2環(huán)境中流量的計(jì)量,達(dá)到了對井下分層流量測量的目的。

(3) 對于特殊井況具有其局限性。當(dāng)測井施工井內(nèi)壓力大時(shí),導(dǎo)致儀器下井難、密封難、測井施工工藝復(fù)雜等諸多問題,還需要進(jìn)一步改進(jìn)完善。

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