摘要：針對(dui)油氣水三(sān)相流條件(jian)下産液剖(pōu)面測井問(wèn)題，在☎️油田(tian)多相流模(mo)拟實驗裝(zhuāng)置上進行(háng)三相流條(tiáo)件下阻抗(kang)式含水率(lü)計的響應(yīng)規律實驗(yàn)，考察氣相(xiang)介入對傘(san)集流渦輪(lún)流量計 及(ji)阻抗式含(hán)水率計流(liu)量和含水(shui)率測量的(de)影響，得到(dao)⚽油氣🥰水三(sān)相流情況(kuang)下渦輪流(liu)量計及阻(zǔ)抗含水率(lǜ)傳感器的(de)響應特性(xing)。實驗結果(guǒ)表明，氣相(xiang)介入對傘(sǎn)集流渦輪(lún)流量計及(jí)阻抗含🔞水(shui)率計測量(liang)液相流量(liàng)和含水率(lǜ)有較大影(yǐng)響，使流量(liang)測量值偏(pian)高，含水🚩率(lü)測量值偏(pian)低；液相流(liú)量越低，二(èr)者測量值(zhi)誤差越大(dà)。給出了2口(kǒu)井現場測(cè)井實例，爲(wèi)現場測井(jǐng)工程師在(zai)生産測☀️井(jing)中産氣井(jǐng)的❄️測試提(tí)供借鑒。爲(wèi)進一步提(tí)高油氣水(shui)三相流條(tiao)件下的産(chǎn)出剖面測(cè)井質量提(ti)出了建議(yi)。
0引言　
　　油田(tian)目前處于(yú)高含水開(kāi)發期，油井(jǐng)中油氣水(shuǐ)三相🍉流現(xiàn)象😍普遍。對(duì)于油水兩(liang)相來說，已(yǐ)有成熟的(de)産液剖面(miàn)的測量技(jì)術，阻抗式(shi)産液剖面(miàn)測井儀已(yi)在産液剖(pōu)面測井中(zhong)廣泛應用(yòng)，并獲得了(le)良好的效(xiao)果。該💚儀器(qì)在水爲連(lián)續相㊙️的高(gao)含水🚩油水(shuǐ)兩相流産(chǎn)出剖面測(cè)量中，能正(zhèng)确測量流(liú)量及含水(shuǐ)率，具有很(hen)好的重複(fú)性、一緻性(xìng)，能提供可(kě)靠的産液(yè)信息。對于(yú)油氣水三(san)相流，由于(yú)氣液之間(jiān)密度差異(yì)大，氣泡的(de)表面張力(li)大等因素(su)的影♍響，導(dǎo)緻氣液混(hun)合不均勻(yún)，油氣水三(sān)相流⛷️體的(de)流型、流态(tai)複雜，對産(chǎn)液剖面測(ce)🚶‍♀️井儀器的(de)測量結果(guǒ)造成了複(fu)雜的影響(xiang)，對産液情(qing)況的準确(que)了解造😍成(cheng)了困難。油(you)田采用集(jí)流式流量(liàng)計和放射(shè)性密度計(jì)組合測量(liang)三相🎯流⛹🏻‍♀️。基(jī)于傘集流(liú)渦輪流量(liang)計與放射(she)性密度－持(chi)水率計組(zu)合儀在油(you)氣水三相(xiàng)流模拟實(shi)驗裝置中(zhōng)的動态試(shì)驗結果，建(jian)立✌️了三相(xiàng)流渦輪流(liú)量計統計(ji)測量模型(xing)。近年來，陸(lu)續研發了(le)光纖持氣(qi)率計［4］、低産(chan)液三相流(liú)測井儀［5］等(děng)新方🚶法和(hé)儀器。光纖(xian)持氣率計(ji)🔱通過測量(liàng)三相總流(liu)量、持水率(lü)和持氣率(lǜ)，結合溫度(dù)、壓力，采用(yòng)解釋模型(xíng)獲得油氣(qì)水的💃分相(xiang)流量。低産(chan)液三相流(liu)測井儀受(shou)流📞量🙇‍♀️和含(han)水率測量(liàng)範圍的影(ying)響隻能在(zai)☀️流量較低(dī)的低🍉産液(ye)井中部分(fen)應用。這些(xiē)工作并沒(mei)有研究氣(qi)體對兩相(xiang)流測井儀(yi)器的定量(liàng)影響。
　　本文(wén)在油田多(duo)相流模拟(nǐ)實驗裝置(zhì)上采用阻(zu)抗式含水(shuǐ)率計在油(you)氣水三相(xiàng)流條件下(xia)進行室内(nèi)動态實驗(yan)💜，得到油氣(qì)水三💁相流(liu)情況下渦(wō)輪流量計(jì)及阻抗含(hán)水率傳感(gan)🈲器的響應(yīng)特性，定量(liàng)分析評價(jia)了氣相對(dui)流量和含(hán)水率測量(liang)的影響，并(bing)結合現場(chǎng)測井實例(li)，爲現場測(ce)井工程師(shi)在生産測(ce)井中産氣(qì)井測☔試提(ti)供借鑒。
1實(shí)驗條件及(jí)實驗方案(àn)
　　實驗在油(you)田多相流(liu)實驗室油(you)氣水三相(xiang)流模拟井(jǐng)中進行。透(tou)明有機玻(bo)璃井筒内(nèi)徑爲125ｍｍ，實驗(yàn)介質爲自(zì)㊙️來水、柴油(you)和壓縮空(kong)氣。實驗儀(yi)器采用阻(zǔ)抗式産液(ye)剖面測🔴井(jǐng)儀。儀器自(zi)下向上依(yi)🔞次爲傘式(shi)集流器、渦(wo)輪流量計(jì)和阻抗式(shì)含水率傳(chuan)感器，渦輪(lun)😍流量計及(ji)🌂阻抗傳感(gan)器内徑爲(wei)19ｍｍ。傘式🏃🏻‍♂️集流(liu)器具有16根(gēn)金屬傘筋(jīn)，傘布采用(yong)高強度薄(bao)織料，集流(liu)🚶‍♀️傘撐開後(hou)能夠将内(nei)徑爲125ｍｍ的井(jǐng)筒密封，使(shǐ)待測♻️的油(you)氣水混合(he)流體被集(ji)🏃‍♀️流傘集流(liú)後從集流(liu)💚傘下方的(de)進液口流(liu)入測量通(tong)道。阻抗式(shì)含水率傳(chuan)感器和渦(wo)輪流量計(ji)依次🏃🏻‍♂️安裝(zhuāng)✊在集流傘(san)上部，油氣(qi)水混合流(liu)體流經渦(wo)輪流量計(ji)測量流量(liang)，再流經阻(zu)抗式😄含水(shui)率傳感器(qi)測量含水(shui)⭐率，然後由(you)出液口流(liu)回到井筒(tǒng)。
　　根據儀器(qì)的工作原(yuan)理及儀器(qi)結構等條(tiáo)件，實驗時(shí)氣體流量(liàng)設置分别(bié)爲0、1、3、5m3/d；油水液(ye)相流量範(fan)圍爲3～60m3/d，流量(liang)調節分别(bie)爲3、5、10、20、40、60m3/d，含水率(lǜ)調節範圍(wéi)50％～100％。實驗中，先(xiān)固定某一(yī)氣體流量(liang)，待氣體流(liu)量💛穩定後(hou)💯調節油水(shui)兩相含水(shui)率，流動穩(wen)定後，進行(hang)測量。
2多相(xiàng)流模拟井(jǐng)中的實驗(yàn)及分析
2.1氣(qi)體對渦輪(lun)流量計流(liu)量測量的(de)影響
　　爲考(kao)察氣體對(duì)渦輪流量(liang)計流量測(ce)量的影響(xiang)，在油氣⁉️水(shui)三相流中(zhong)不同氣相(xiàng)流量下對(dui)渦輪流量(liang)計進行了(le)📧動态🔅實驗(yan)标定。實驗(yan)🤟時添加的(de)氣體流量(liàng)分别爲1、3、5m3/d，油(you)水液相流(liu)量範圍📱3～60m3/d，含(han)水率調節(jiē)範圍50％～100％。
　　圖1氣(qi)體流量分(fèn)别爲1、3、5m3/d時标(biao)定的渦輪(lun)流量計在(zài)油氣水三(sān)相流中🔴的(de)響應圖版(bǎn)。液相含水(shuǐ)率從100％逐漸(jian)遞減變化(hua)到50％，便于對(duì)比增加了(le)🥵清水中标(biāo)定的渦輪(lún)曲線，即氣(qi)體流量爲(wei)0m3/d時的渦輪(lun)曲線。

（1）當加入氣(qì)體流量1m3/d時(shi)，液相流量(liang)在10m3/d以上時(shi)，渦輪響應(yīng)🈚與❗液✔️相流(liu)量呈線性(xìng)關系；由于(yú)加入的氣(qì)體較少，渦(wō)輪響應頻(pin)率略高于(yú)沒有加入(rù)氣體時清(qing)水中渦輪(lún)的響應；但(dàn)在液相流(liú)量10m3/d以下時(shi)♊，随持氣率(lü)增加，渦輪(lún)響應明顯(xiǎn)高于清水(shui)中的渦輪(lún)🐆響應，測量(liàng)流量明顯(xiǎn)高于标準(zhǔn)流量，産生(sheng)了較大測(cè)量誤差［見(jiàn)圖1（ａ）］。
（2）當加入(rù)氣體流量(liàng)3m3/d時，渦輪響(xiǎng)應頻率明(ming)顯高于沒(méi)有加入氣(qi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻體時🌈清水(shui)中渦輪的(de)響應頻率(lǜ)。當加入氣(qi)體🔞後，渦輪(lún)在低液量(liang)和高液量(liàng)時有不同(tóng)的規律，在(zai)液相流量(liang)高于10m3/d時，渦(wo)輪響應與(yu)液相流量(liang)呈線性關(guan)系。而在低(di)液量下（液(yè)相流量10m3/d以(yi)下🏃🏻‍♂️），渦輪響(xiang)應與液相(xiàng)流量呈非(fēi)線性關系(xi)。此時，渦輪(lun)響應遠遠(yuan)高于相對(duì)應的液相(xiang)流量，随液(ye)相流量增(zeng)加👌，渦輪響(xiang)應增加緩(huǎn)慢，幾乎呈(chéng)一個平的(de)🔅台階，渦輪(lún)對液相📞流(liú)量失去了(le)分辨能力(lì)，說明渦輪(lún)流量計在(zai)産氣情況(kuàng)🈲下測量低(dī)液相流量(liàng)時會有較(jiao)大誤差［見(jiàn)圖1（ｂ）］。
（3）加入氣(qì)體流量5m3/d時(shi)渦輪響應(yīng)與加入氣(qi)體3m3/d時的響(xiang)應規律一(yi)緻，渦輪響(xiǎng)應要明顯(xiǎn)高于清水(shuǐ)和加入3m3/d氣(qì)體🍓時的響(xiang)應，測量流(liu)量明顯偏(piān)高，渦輪流(liú)量計受氣(qì)體影響更(gèng)爲嚴重［見(jiàn)圖1（ｃ）］。
（4）液相含(han)水率從100％變(bian)化到50％時，不(bu)同含水率(lü)下的渦輪(lún)響應曲😄線(xiàn)近于🈲重合(he)，即渦輪受(shòu)油水兩相(xiàng)含水率變(biàn)化影響🔞較(jiao)小，氣體😍則(ze)是影響渦(wo)輪響應明(ming)顯偏高的(de)主要因素(sù)⛱️。
　　利用清水(shuǐ)中渦輪的(de)刻度方程(cheng)計算加入(rù)不同氣體(tǐ)流量後渦(wō)輪響應頻(pin)率所對應(ying)的流量，即(ji)爲加入氣(qi)體後的測(cè)量流量，與(yǔ)标準流量(liàng)之比得到(dao)相對誤差(cha)。計算結果(guǒ)表明，氣體(tǐ)對液相流(liú)量的測量(liàng)産生了較(jiao)😄大的誤差(cha)，隻有流量(liàng)較高、氣量(liàng)較低的測(ce)點相對誤(wù)差在10％以内(nèi)，其他測點(dian)的相對誤(wù)差均大于(yú)10％。尤其在液(yè)相流量較(jiao)低㊙️、持氣率(lü)較高時，受(shou)氣相影響(xiǎng)尤爲嚴重(zhong)。液相流量(liàng)5m3/d時相對測(cè)量誤差最(zui)大可達135％，液(ye)相流量3m3/d時(shi)相對測量(liang)誤差最大(da)可達300％。因此(cǐ)，現場測井(jing)時液相流(liu)量越低，持(chi)氣率越大(dà)，氣體對流(liú)量産生的(de)測量誤差(cha)✌️越大。
2.2氣體(tǐ)對阻抗含(hán)水率計含(hán)水率測量(liang)的影響
　　爲(wei)考察氣體(tǐ)對阻抗式(shi)含水率計(ji)含水率測(cè)量的影響(xiǎng)，在油氣水(shui)❌三相流中(zhong)不同氣相(xiang)流量下對(dui)阻抗含水(shui)率計進行(háng)了動态實(shi)驗标定。實(shi)驗時氣體(tǐ)流量分别(bie)爲1、3、5m3/d，油水液(ye)相流量範(fàn)圍爲3～40m3/d，含水(shui)率調節範(fan)圍50％～100％。圖2爲加(jiā)入氣體流(liu)量1、3、5m3/d時标定(dìng)的阻抗🛀🏻含(hán)水率計在(zài)油氣水三(san)相流中的(de)響應圖版(ban)。
（1）加入氣體(tǐ)流量1m3/d，當液(ye)相流量較(jiao)高時儀器(qì)含水率響(xiang)應略低于(yú)未加入氣(qì)體時的含(hán)水率響應(ying)，受氣體影(yǐng)響小🌐；但在(zài)液相流量(liang)較低（10m3/d以下(xia)）、含水率較(jiào)高（80％）時，含水(shuǐ)率響應明(míng)顯降低，測(cè)量含水偏(pian)低，受氣體(tǐ)影響嚴重(zhong)，産生了較(jiao)大的測量(liàng)誤差［見圖(tu)2（ａ）］。
（2）加入氣體(tǐ)流量3、5m3/d時，與(yu)未加入氣(qi)體的含水(shuǐ)率圖版對(dui)比，加🔴入氣(qi)體後相對(duì)應的含水(shui)率響應明(ming)顯降低，測(cè)量的含水(shuǐ)率明顯低(di)于标準含(hán)水率。氣流(liú)量5m3/d的含水(shuǐ)♌率響應明(ming)顯低于氣(qì)流量3m3/d時的(de)含水率響(xiǎng)應。尤其是(shi)在低流量(liang)、高含水時(shi)⛹🏻‍♀️，氣體對含(hán)水率測量(liang)影響尤爲(wei)嚴重，液相(xiang)流量越低(dī)含水率響(xiang)應偏差越(yuè)大；氣體流(liu)🛀量越高，含(han)水率測量(liàng)偏差越大(da)［見圖2（ｂ）、（ｃ）］。

　　計算(suan)加入氣體(tǐ)後的含水(shui)率測量誤(wù)差，誤差計(ji)算結果🌐表(biǎo)明，加入氣(qì)體後含水(shuǐ)率測量誤(wù)差較大，液(ye)相流量越(yuè)🐕低含水率(lü)測量誤差(chà)越大，最大(dà)測量誤差(cha)達到30％。根據(jù)阻抗式含(han)水率計的(de)測量原理(li)，含水率傳(chuan)感器測量(liang)油水混合(he)相電導率(lü)與其中純(chún)水相電導(dǎo)率之比确(que)定含水率(lü)。由于氣相(xiàng)爲非導電(diàn)相🐇，當加入(rù)一定量氣(qi)體時，待🧑🏾‍🤝‍🧑🏼測(ce)流體的混(hun)合電導率(lǜ)降低，測量(liàng)含水率降(jiàng)低；液👄相流(liu)量越低，氣(qi)體所占比(bǐ)💘例越大，測(cè)量含水率(lü)誤差越大(da)。
3現場測井(jǐng)
　　Ｔ－××－××1井是油田(tián)采油五廠(chang)1口水驅産(chan)出井，采用(yong)阻抗式含(han)水率計在(zai)該✉️井進行(háng)了測試。圖(tu)3、圖4分别爲(wèi)測點深度(du)1097.3ｍ測量的流(liú)💔量及混相(xiàng)🧡值曲線圖(tú)。2ｍｉｎ的采樣時(shí)間内，流量(liang)及混相值(zhí)曲線🐕波動(dong)劇烈，明顯(xiǎn)受井下産(chǎn)氣影響，進(jìn)🍉行平均值(zhí)計算時隻(zhi)💔能取後半(ban)段較平穩(wěn)的數據，因(yīn)此，測試時(shi)需💚延長測(cè)量時間。錄(lu)取不同範(fàn)圍數值時(shí)🐉流量及含(hán)水率測量(liang)差值較大(dà)，流量平穩(wen)段爲14.81m3/d，高值(zhi)時達到23.52m3/d；取(qu)不同測量(liang)段的混相(xiang)值時測量(liàng)含水率最(zui)大相差12％。重(zhòng)複測量得(de)到了相同(tong)的測量🔞結(jié)果。由此可(ke)見，氣體對(duì)流量及含(hán)水率測量(liàng)産生了非(fēi)常大的測(ce)📐量誤差。
　　Ｂ2－××－××2井(jing)是油田采(cai)油一廠1口(kou)水驅産出(chu)井，該井井(jing)口計量産(chan)液51.72m3/d，取樣化(huà)驗含水率(lǜ)81.8％。采用阻抗(kang)式含水率(lǜ)計在該井(jǐng)進🌍行了測(cè)試，圖5爲第(di)1測點深度(du)1068ｍ測量的流(liú)量及混相(xiàng)值曲🌈線圖(tú)。圖5的流量(liang)曲線表明(míng)，流量曲線(xian)受氣體影(ying)響較大，測(cè)量流量🙇🏻波(bō)動較大🐕，在(zai)25～98m3/d之間波動(dòng)，平均值爲(wei)58.6m3/d；混相值波(bō)動也很大(da)，在280～640Ｈｚ之間劇(ju)烈波動，平(píng)均值圖5第(di)1測點1068ｍ處流(liú)量😍曲線和(he)混相值曲(qu)線388Ｈｚ。該井測(cè)量流量爲(wèi)65.8m3/d，測量含🤞水(shuǐ)爲51.3％，受井下(xià)産氣影響(xiǎng)明顯，測量(liang)流量明顯(xian)高于井口(kou)計量流🏃🏻‍♂️量(liàng)，測量含水(shui)率明⭐顯低(dī)于化驗含(han)水率。同時(shi)，在該井測(ce)井時，使用(yong)了儀器上(shang)裝有氣✉️體(ti)分離器的(de)阻抗式含(han)水率計在(zai)該井進行(háng)測試，第1測(cè)點的流量(liang)及混相值(zhi)曲線見圖(tú)6。由于氣體(tǐ)分離器将(jiāng)氣體分離(li)，未進入測(cè)量通道，減(jian)小了氣體(ti)對測量傳(chuan)感器的♻️影(yǐng)響，測量的(de)流量及混(hun)相值曲線(xian)波動明顯(xian)減少，流量(liàng)波動爲36～78m3/d，平(ping)均值爲55m3/d；混(hun)相值波動(dòng)爲211～288Ｈｚ，平均🥵值(zhí)爲228Ｈｚ。測量流(liú)量爲54.8m3/d，測㊙️量(liàng)含水率爲(wèi)80.4％，與井⭐口計(jì)量非常接(jie)近。對比測(cè)量結果表(biao)明，氣體對(duì)流量及🐇含(hán)水率測量(liang)造成了非(fei)常大的測(cè)量誤差，已(yǐ)不能進行(háng)準确測量(liang)。




4結論及建(jian)議
（1）産氣井(jǐng)中使用兩(liang)相流儀器(qì)測量流量(liang)普遍偏高(gāo)，氣體對流(liu)🚶量測量産(chan)生的相對(dui)誤差普遍(bian)大于10％；液相(xiang)流量較低(dī)時，受氣相(xiang)影👈響尤爲(wei)嚴重，液相(xiàng)流量5m3/d時相(xiàng)對測量誤(wu)差最大可(kě)達135％。在現場(chǎng)測井液相(xiang)流量越低(di)，持氣率越(yue)大時，氣體(ti)對流量産(chan)生的測量(liàng)誤差越大(dà)。
（2）産氣井中(zhong)測量含水(shui)率普遍偏(pian)低，氣體對(dui)含水率測(cè)量産生了(le)較大的測(ce)量誤差，液(yè)相流量越(yuè)低，持氣率(lǜ)越大時，含(hán)水率測量(liang)誤差越大(dà)，最大測量(liang)誤差達到(dao)30％。
（3）爲進一步(bu)提高油氣(qì)水三相流(liu)條件下的(de)産出剖面(miàn)測🐉井質☔量(liang)，開發安全(quan)、環保、可靠(kao)的三相流(liú)測井技術(shu)是當務之(zhi)急。一方面(mian)研究基于(yú)光纖持氣(qì)率計、渦輪(lun)流量計及(jí)阻抗💞含水(shui)率計多傳(chuan)感器組合(hé)的測量方(fāng)法和解釋(shi)方法；另一(yī)🈲方面研究(jiū)氣相分流(liú)⁉️的工藝，将(jiang)三相流問(wèn)題簡化爲(wei)兩相流問(wèn)題，采用兩(liang)相流的技(jì)🥰術解決問(wèn)題。

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