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        基于陣列光纖探針的水平井氣水兩相持率數(shù)據(jù)分析

        2020-06-12 09:26:50王彤彤劉軍鋒李秉科崔帥飛
        云南化工 2020年5期
        關(guān)鍵詞:總流量氣水井筒

        王彤彤,劉軍鋒*,李秉科,鄧 翰,崔帥飛

        (1.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;2.長(zhǎng)江大學(xué)地球物理與石油資源學(xué)院,湖北 武漢 430100)

        本文采用的GAT(Gas Array Tool)是Baker Hughes公司于2018年底推出的一種新型陣列光纖探針持氣率測(cè)井儀器。先利用Fluent軟件進(jìn)行數(shù)值模擬,模擬條件設(shè)置為常溫常壓、氣水兩相總流量為300m3/d,得到氣水兩相流型。后在常溫常壓、氣水總流量為300m3/d的實(shí)驗(yàn)條件下利用GAT進(jìn)行物理實(shí)驗(yàn),得到6個(gè)光纖探針的持氣率測(cè)量值,采用簡(jiǎn)單距離加權(quán)反比法、克里金插值法等對(duì)6個(gè)已知的持氣率測(cè)量值進(jìn)行插值成像的方法,得到氣水兩相在井筒橫截面上的分布情況。

        1 氣水流動(dòng)數(shù)值模擬

        利用Fluent中的VOF模型進(jìn)行數(shù)值模擬,設(shè)置井筒直徑為0.124m,井筒長(zhǎng)度為8m,溫度壓力設(shè)置為常溫常壓,流體材料為空氣和液態(tài)水,總流量300m3/d(流速為0.2876),含水率為5%、30%、50%、80%、90%、95%。模擬結(jié)果顯示流型為水平分層流,在總流量固定不變的情況下,改變含水率對(duì)氣水流型未產(chǎn)生明顯影響,含水率的增加改變了井筒截面上的氣水分布情況。

        2 物理實(shí)驗(yàn)及后續(xù)數(shù)據(jù)處理

        2.1 實(shí)驗(yàn)概況

        實(shí)驗(yàn)?zāi)M井長(zhǎng)為12m,管徑0.124m,傾斜角度90°(水平井)。實(shí)驗(yàn)儀器為Baker Hughes公司的陣列光纖探針(GAT),采用混合流體為空氣和自來(lái)水,總流量300m3/d,折算混合流體流速0.2876m/s。將自來(lái)水的體積分?jǐn)?shù)按5%、30%、50%、80%、90%、95%依次增加,測(cè)量在不同含水率條件下6個(gè)光纖探針的持氣率測(cè)量值。

        2.2 插值算法

        GAT的6個(gè)光纖探針只反映了井筒截面上6個(gè)點(diǎn)的局部持氣率情況,整個(gè)井筒截面上的持氣率測(cè)量值無(wú)法直接判斷。通過(guò)簡(jiǎn)單距離加權(quán)反比和克里金插值法,利用6個(gè)局部光纖探針的測(cè)量值,得出氣水兩相在井筒截面上的分布。

        簡(jiǎn)單距離加權(quán)反比法是基于被估算的地址區(qū)塊的地址信息與周?chē)c(diǎn)有一定的屬性聯(lián)系而建立的一種插值算法,該屬性聯(lián)系表現(xiàn)為與已知點(diǎn)的距離的n(0≤n≤2)次冪成反比??死锝鸩逯导瓤紤]到待估點(diǎn)位置與已知數(shù)據(jù)的相互關(guān)系,也考慮到變量的空間相關(guān)性。

        2.3 算法成像

        GAT在含水率分別為5%、30%、50%、80%、90%、95%條件下的持氣率測(cè)量值如表1所示。表1中GATROT.DEG表示GAT在井筒中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)角度,GATHUTX(X=1,2,…,6)表示第X個(gè)光纖探針持氣率測(cè)量值。

        3 分析

        1)當(dāng)含水率為5%時(shí),6個(gè)光纖探針的持氣率測(cè)量值幾乎全為1,說(shuō)明GAT在含水率為5%時(shí)適用性差;當(dāng)含水率為30%和95%時(shí),簡(jiǎn)單距離與克里金成像的氣水界面不是平整光滑的,與數(shù)值模擬和物理實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比后,表現(xiàn)出很大差異,探針在此含水率條件下適用性不佳;當(dāng)含水率為50%、80%、90%時(shí),對(duì)比簡(jiǎn)單距離和克里金的成像結(jié)果,發(fā)現(xiàn)兩種結(jié)果差別不大,與數(shù)值模擬和物理實(shí)驗(yàn)成果比較,三者具有較高的相似度,成像結(jié)果可大致反映出井筒截面上的氣水兩相分布。2)利用光纖探針測(cè)量值進(jìn)行插值成像時(shí),發(fā)現(xiàn)在含水率變化不大的情況下,井筒截面氣水兩相分布的成像結(jié)果沒(méi)有明顯變化,說(shuō)明探針數(shù)目過(guò)少,不能很好地反映氣水界面變化。

        表1 不同含水率條件下的持氣率測(cè)量值

        4 結(jié)論與建議

        1) 當(dāng)含水率為50%~90%時(shí),利用GAT的持氣率測(cè)量值進(jìn)行插值,成像結(jié)果可以大致反映井筒截面的氣水兩相分布情況,即此時(shí)GAT具有較好的適用性。2) 由于光纖探針的數(shù)量有限,當(dāng)含水率偏低或差別不大時(shí),利用所測(cè)得的持氣率測(cè)量值插值得到的結(jié)果不能如實(shí)反映井筒截面上的氣水分布情況,建議對(duì)儀器進(jìn)行改進(jìn)。

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