黃春輝，胡金海，劉興斌，李 軍，王延軍

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

0 引 言

產(chǎn)液剖面測(cè)井[1-2]是了解油井各層產(chǎn)液情況的重要依據(jù)，為油田動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)、制定開發(fā)方案提供參考數(shù)據(jù)。為了保持油田持續(xù)有效開發(fā)，大慶油田開展了聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)等開發(fā)新技術(shù)，使油井中產(chǎn)出液流體更加復(fù)雜。井下流體介質(zhì)復(fù)雜，對(duì)產(chǎn)液剖面測(cè)井提出了新的考驗(yàn)，有必要對(duì)現(xiàn)有兩相流測(cè)井儀器進(jìn)行適用性評(píng)價(jià)。

阻抗式含水率計(jì)[3-4]是大慶測(cè)試分公司自主研發(fā)的油井產(chǎn)出剖面測(cè)井儀器，較好地解決了水為連續(xù)相的產(chǎn)出油井中流量與含水率的測(cè)試問題。目前，該儀器已成為高含水油田重點(diǎn)應(yīng)用的生產(chǎn)測(cè)井主導(dǎo)技術(shù)。采用阻抗式含水率計(jì)分別在水驅(qū)油/水兩相流、聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出井中進(jìn)行了試驗(yàn)，評(píng)價(jià)儀器在不同驅(qū)替介質(zhì)中的適用性。

1 儀器工作原理

阻抗式含水率計(jì)由傘式集流器、渦輪流量計(jì)、阻抗含水率傳感器及電路短接組成。阻抗含水率傳感器位于傘式集流器上部，傳感器內(nèi)徑為19 mm，流量測(cè)量范圍0～80 m3/d，含水率測(cè)量范圍50～100%。

阻抗含水率傳感器[5-6]由鑲嵌在絕緣管內(nèi)壁上按一定距離排列的四個(gè)圓環(huán)形不銹鋼電極組成，外面一對(duì)電極作為激勵(lì)電極，中間一對(duì)電極作為測(cè)量電極。該儀器的工作原理是根據(jù)電導(dǎo)理論，通過測(cè)量油水混合相電導(dǎo)率和其中水相電導(dǎo)率的比值來確定含水率。當(dāng)傘式集流器撐開，進(jìn)液口打開，儀器在集流狀態(tài)下測(cè)得油水混合相電導(dǎo)率，稱為混相值；當(dāng)傘式集流器收攏，進(jìn)液口密封，儀器在取樣狀態(tài)下測(cè)得水相電導(dǎo)率，稱為全水值。全水值與混相值的比值即為含水率相對(duì)響應(yīng)，含水率相對(duì)響應(yīng)的大小反映了待測(cè)流體含水率的大小,全水值的準(zhǔn)確測(cè)量是含水率測(cè)量的關(guān)鍵因素。

2 在水驅(qū)油/水兩相流井中的試驗(yàn)

阻抗式含水率計(jì)適用于水為連續(xù)相的高含水油/水兩相流產(chǎn)出剖面測(cè)井，能準(zhǔn)確測(cè)量流量及含水率，提供準(zhǔn)確的分層測(cè)試結(jié)果。B-XX1井是大慶油田采油三廠一口水驅(qū)產(chǎn)出井，井口量液35.4 m3/d，化驗(yàn)含水93.2%，采用阻抗式含水率計(jì)在該井進(jìn)行測(cè)試。如圖1所示為第1測(cè)點(diǎn)(深度871.2 m)采集的流量時(shí)間曲線，曲線平滑，沒有較大較劇烈的上下波動(dòng)，隨油井沖程沖次波動(dòng)變化明顯，每一個(gè)沖次周期內(nèi)流量曲線只有一個(gè)流量高值，平均流量為37.2 m3/d，測(cè)量結(jié)果接近井口量液。如圖2所示為第1測(cè)點(diǎn)(深度871.2 m)采集的阻抗傳感器混相值時(shí)間曲線，曲線平滑，沒有較大較劇烈的上下波動(dòng)，隨油井沖程沖次波動(dòng)變化明顯，并與同時(shí)采集的流量曲線相對(duì)應(yīng)，體現(xiàn)了含水率的實(shí)時(shí)變化，混相值平均值為313.7 Hz。如圖3所示為該測(cè)點(diǎn)集流傘收攏時(shí)對(duì)流體進(jìn)行取樣進(jìn)行全水值的測(cè)量，測(cè)量的全水值曲線平穩(wěn)，沒有波動(dòng)，近于一條直線，全水值平均值為281.7 Hz，測(cè)量含水率91.5%，測(cè)量結(jié)果接近井口量液。解釋成果見表1，測(cè)量全井產(chǎn)液37.2 m3/d，合層含水91.5%，接近井口計(jì)量的產(chǎn)液和含水，第1測(cè)點(diǎn)的S11(1)-S12(2)層為主產(chǎn)層，分層產(chǎn)液14.4 m3/d，分層產(chǎn)油0.91 m3/d。在水驅(qū)油水兩相流產(chǎn)出油井中，阻抗式含水率計(jì)工作穩(wěn)定，可以提供準(zhǔn)確的含水率測(cè)試結(jié)果。

圖1 B-XX1井871.2 m流量曲線

圖2 B-XX1井871.2 m混相值曲線

圖3 B-XX1井871.2 m全水值曲線

測(cè)點(diǎn)深度/m層位合層產(chǎn)量/(m3·d-1)合層含水/%分層產(chǎn)量/(m3·d-1)合層產(chǎn)水/(m3·d-1)合層產(chǎn)油/(m3·d-1)分層含水/%分層產(chǎn)水/(m3·d-1)分層產(chǎn)油/(m3·d-1)871.2S11(1)-S12(2)37.291.514.434.043.1693.7213.490.91886.3S14+5(1)-S14+5(2)22.890.14.520.542.2690.514.070.43912.9S24(1)-S213+1418.3901.316.471.8369.080.8980.4953.6S311791.67.115.571.4396.96.880.22957S32(1)-S33+4(1)9.987.89.98.691.2187.88.691.21

3 在聚驅(qū)井中的試驗(yàn)

聚合物驅(qū)油提高采收率技術(shù)[7]的應(yīng)用使得井下流體更加復(fù)雜，產(chǎn)出液粘度、礦化度等都是影響產(chǎn)液剖面測(cè)井的復(fù)雜因素。阻抗式含水率計(jì)是通過全水值與混相值的比值來確定含水率的，因此測(cè)井時(shí)對(duì)井下復(fù)雜流體進(jìn)行全水值的準(zhǔn)確測(cè)量是含水率測(cè)量的關(guān)鍵。應(yīng)用阻抗式含水率計(jì)在聚驅(qū)井中試驗(yàn)29井次，取得了較好的測(cè)量效果。

N-SXX井為采油二廠聚驅(qū)產(chǎn)出井，井口量液49.6 m3/d，化驗(yàn)含水92.8%，井口取樣化驗(yàn)流體粘度11.16 cP，用阻抗式含水率計(jì)在該井進(jìn)行測(cè)試。如圖4～圖6所示分別為第1測(cè)點(diǎn)深度988 m測(cè)量的流量、混相值及全水值曲線圖。圖4流量曲線隨油井沖程沖次波動(dòng)變化明顯，每一個(gè)沖次周期內(nèi)流量曲線只有一個(gè)流量高值，平均流量為52.2 m3/d，接近井口量液。圖5所示混相值曲線能夠分辨出隨沖程沖次變化，但波動(dòng)明顯減小，這是由于產(chǎn)出流體中含有聚合物溶液，流體粘度大使油泡分布較為均勻，且油泡直徑較小，加之流量較大，滑脫速度影響小，油泡在高粘度流體中被動(dòng)地隨流體移動(dòng)而移動(dòng)，因此受沖程沖次的影響較小。如圖6所示為收傘測(cè)量的全水值曲線，隨時(shí)間的增加，全水值逐漸減低，直至穩(wěn)定在134.3 Hz，可見在聚驅(qū)產(chǎn)出井中油水分離過程較慢，測(cè)量全水值時(shí)要增加測(cè)量時(shí)間，等數(shù)值穩(wěn)定后再進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量全井合層含水95.0%，接近井口化驗(yàn)含水率，含水率測(cè)量結(jié)果受粘度影響小。

圖4 N-SXX井第1測(cè)點(diǎn)流量曲線

圖5 N-SXX井第1測(cè)點(diǎn)混相值曲線

圖6 N-SXX井第1測(cè)點(diǎn)全水值曲線

解釋成果見表2，測(cè)量全井產(chǎn)液52.2 m3/d，合層含水95%，接近井口計(jì)量的產(chǎn)液量和含水率，第6測(cè)點(diǎn)的S211層為主產(chǎn)層，分層產(chǎn)液37.3 m3/d，分層含水率96%。試驗(yàn)結(jié)果表明在聚驅(qū)產(chǎn)出井中，阻抗式含水率計(jì)工作穩(wěn)定，可以提供準(zhǔn)確的含水率測(cè)試結(jié)果。

表2 聚驅(qū)N-SXX井測(cè)井解釋成果表

4 在三元復(fù)合驅(qū)井中的試驗(yàn)

三元復(fù)合驅(qū)[8-9]開發(fā)技術(shù)相對(duì)水驅(qū)提高采收率可達(dá)到20%以上，已經(jīng)成為大慶油田持續(xù)發(fā)展的重要接替技術(shù)。用阻抗式含水率計(jì)在三元復(fù)合驅(qū)井中試驗(yàn)27井次，試驗(yàn)結(jié)果表明阻抗式含水率計(jì)能夠適應(yīng)三元復(fù)合驅(qū)油井的含水率測(cè)量需求。

N-XX5為采油二廠三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出井，井口量液35 m3/d，化驗(yàn)含水94.2%，井口取樣化驗(yàn)流體粘度2.13 cP，用阻抗式含水率計(jì)在該井進(jìn)行測(cè)試。如圖7～圖9所示分別為第1測(cè)點(diǎn)深度936 m測(cè)量的流量、混相值及全水值曲線圖。如圖7所示流量曲線隨油井沖程沖次波動(dòng)變化明顯，平均流量為37.7 m3/d，接近井口量液。如圖8所示混相值曲線波動(dòng)較小，與聚驅(qū)井中測(cè)量的效果相同。如圖9所示的全水值曲線，隨時(shí)間的增加，全水值逐漸減低，直至穩(wěn)定在95.6 Hz，因此在三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出液中，測(cè)量全水值時(shí)要增加測(cè)量時(shí)間，等數(shù)值穩(wěn)定后再進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量全井合層含水96.3%，接近井口化驗(yàn)含水率，含水率測(cè)量結(jié)果受粘度影響小。

解釋成果見表3，測(cè)量全井產(chǎn)液37.7 m3/d，合層含水96.3%，接近井口計(jì)量的產(chǎn)液量和含水率，第2測(cè)點(diǎn)的P12(1)層為主產(chǎn)層，分層產(chǎn)液23.8 m3/d，分層含水率98%。試驗(yàn)結(jié)果表明在三元復(fù)合驅(qū)驅(qū)產(chǎn)出井中，阻抗式含水率計(jì)工作穩(wěn)定，可以提供準(zhǔn)確的含水率測(cè)試結(jié)果。

由于聚合物和三元液都是電的良導(dǎo)體，不同濃度的聚合物溶液相當(dāng)于產(chǎn)出液中不同的礦化度濃度，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)配制了不同礦化度的溶液，檢驗(yàn)礦化度濃度對(duì)含水率測(cè)量的影響，礦化度從1 000 ppm逐漸增加到11 000 ppm。如圖10所示為不同礦化度溶液中阻抗傳感器實(shí)驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)證明礦化度的變化對(duì)含水率測(cè)量結(jié)果沒有影響。阻抗傳感器測(cè)量原理是根據(jù)電導(dǎo)理論，通過測(cè)量純水相電導(dǎo)率(全水值)和混合相電導(dǎo)率(混相值)的比值(稱為含水率相對(duì)響應(yīng))來確定含水率。礦化度的變化導(dǎo)致測(cè)量的全水值和混相值發(fā)生變化。但由于礦化度的變化同時(shí)使混相值和全水值等比例的增加或等比例的減小，因而保持含水率相對(duì)響應(yīng)不變。試驗(yàn)結(jié)果表明，阻抗式含水率計(jì)不受礦化度的影響，在聚驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)井中水為連續(xù)相時(shí)能夠準(zhǔn)確測(cè)量含水率。

圖7 N-XX5第1測(cè)點(diǎn)流量曲線

圖8 N-XX5第1測(cè)點(diǎn)混相值曲線

圖9 N-XX5第1測(cè)點(diǎn)全水值曲線

測(cè)點(diǎn)深度/m層位合層產(chǎn)量/(m3·d-1)合層含水%/分層產(chǎn)量/(m3·d-1)合層產(chǎn)水/(m3·d-1)合層產(chǎn)油/(m3·d-1)分層含水/%分層產(chǎn)水/(m3·d-1)分層產(chǎn)油/(m3·d-1)936P11-237.796.38.936.31.390.978.660.24945P12(1)28.89623.827.651.150.9823.40.38954P13(1)584.62.74.230.770.932.520.18959P142.374.52.31.710.590.7451.710.59

圖10 不同礦化度溶液中阻抗傳感器實(shí)驗(yàn)結(jié)果

5 結(jié) 論

1)阻抗式含水率計(jì)在水驅(qū)油/水兩相流產(chǎn)出井中能較好地測(cè)量流量及含水率，提供準(zhǔn)確的產(chǎn)液剖面測(cè)試結(jié)果。

2)阻抗式含水率計(jì)不受礦化度的影響，礦化度的變化同時(shí)使混相值和全水值等比例地增加或等比例地減小，因而保持含水率相對(duì)響應(yīng)不變。

3)在試驗(yàn)井次粘度范圍內(nèi)(粘度小于20 cP)，聚驅(qū)、三元復(fù)合驅(qū)產(chǎn)出井中儀器能夠錄取到較平穩(wěn)的全水值曲線，在水為連續(xù)相的產(chǎn)出油井中能夠進(jìn)行流量和含水率測(cè)量，含水率測(cè)量結(jié)果受粘度影響小。