摘要:水(shui)平井産液剖(pou)面測試使用(yong)的 渦輪流量(liang)計 受啓動流(liú)量影響,不适(shi)應于低液量(liàng)水平井測試(shi)。研制了适用(yòng)于🔴小流量測(cè)試的井下存(cún)儲式浮子流(liú)量計 ,并與溫(wēn)度、壓力、含水(shui)測試傳感器(qi)組成井下存(cun)儲式❓水🐪平❄️井(jǐng)産液剖面測(ce)試儀,該儀器(qi)随油管下人(rén)水平📞井段,無(wú)需電纜和爬(pa)行器,可在油(you)井正常生産(chǎn)的情況下連(lián)續工作一個(gè)月,提高了低(dī)液量水平井(jǐng)産液剖面測(cè)試的正确率(lǜ)率和成功率(lü)。室内實驗和(hé)現場先導性(xing)試驗表明,井(jǐng)下浮子流量(liang)計應用于水(shuǐ)平井産液剖(pōu)面測試可行(hang)，爲低滲透✨油(yóu)田水平井産(chǎn)📞液剖面的流(liu)量測試提供(gòng)了新途徑。
0引(yin)言
　　水平井産(chan)液剖面測試(shì)技術是從油(yóu)套環空通過(guò)電纜或連續(xu)油管将産液(yè)剖面測試儀(yí)器輸送至射(she)孔段，在抽油(yóu)👣機不停抽情(qing)況下采用渦(wō)輪流量計、持(chi)水💰率儀實時(shí)監測流量、含(han)水，該技術的(de)優點是能在(zài)抽油機不停(tíng)♉抽的情況下(xià)獲得井下分(fen)段的流量、含(hán)水率等數據(ju)[13]。但是,常規産(chǎn)液剖面測試(shì)在水平井中(zhong)面🏃臨水平段(duàn)多相流體分(fen)層、電纜無法(fa)下人等問題(tí),主要采用MAPS陣(zhen)列式測井儀(yí)和爬行器等(děng)解決方案[46]。然(rán)而,産液剖面(mian)使用的渦輪(lún)流量計在5%in"套(tào)管井中流量(liang)小于50m³/d時.渦輪(lun)啓動困難門(mén),不适用于低(dī)液量水平㊙️井(jǐng)産液剖面測(ce)試;爬行器受(shou)井簡環境影(yǐng)響,測試成功(gōng)率不高且測(ce)試作業費用(yong)昂貴。
　　油田水(shuǐ)平井日産液(yè)小于20m³的井占(zhan)總井數的87%,平(píng)均單段日産(chan)♊液小🍉于2m³，低液(ye)量水平井的(de)産液剖面測(ce)試已㊙️成爲一(yi)個重要難題(tí)。爲此,本文開(kāi)展了将浮子(zi)流量計應用(yòng)于水平井産(chǎn)液剖面測試(shi)的探索研究(jiu),實現了無需(xu)電纜輸送儀(yí)⚽器、提高測試(shì)正确率率、降(jiang)低作業成本(ben)的目的。
1浮子(zi)流量計
1.1結構(gòu)和原理
　　浮子(zǐ)流量計 由一(yī)個錐形管和(he)一個置于錐(zhui)形管中可以(yǐ)上下自由移(yí)動的浮🐕子組(zu)成(見圖1)。流量(liang)計本體兩端(duan)用法蘭✏️連接(jiē)或螺♍紋連接(jie)的♊方式垂直(zhi)安裝在測量(liang)管路上,使流(liú)體自下而上(shàng)流過流量計(ji)♊，推動浮子。由(yóu)于節流作用(yong),使上下遊産(chan)生🈲壓差△p,由于(yú)該壓差的存(cun)在,使得❄️浮子(zǐ)受到迎🏃面的(de)壓差阻力，在(zài)該阻力的作(zuò)用下,浮子在(zài)錐管中上升(sheng)，流通面積A增(zēng)大,環隙中流(liú)體的平均速(su)度減⛹🏻‍♀️小，直到(dào)該阻力與浮(fú)子的㊙️自重和(he)浮力相平衡(heng)時，浮子停留(liu)在某-高度。流(liu)量Qv越大,浮子(zǐ)停留的高度(dù)h越高。在穩定(ding)情況下，浮子(zǐ);懸浮的高度(du)h與通過流量(liang)計的體積Qv之(zhi)間有一定的(de)比例關系爲(wèi)
 
　　式中,α是浮子(zi)流量計的流(liú)量系數;Df是浮(fu)子的最大直(zhi)徑✌️;Af是浮子迎(yíng)面流體面積(ji);Vf是浮子的體(ti)積;ρf是浮子材(cai)料密度;p是錐(zhuī)管♻️的錐角;ρ是(shi)流體介質密(mì)度;h是浮子高(gao)度。
　　對于一定(dìng)的流量計和(he)流體,式(1)中的(de)Df、Af、Vf、ρf、φ、ρ等均爲常數(shù)，因此,隻要保(bǎo)持α爲常數,則(ze)流量Qv與浮子(zi)高度h之間就(jiu)存在近似線(xian)性關🔅系。
　　因此(cǐ)，可以将這種(zhong)對應關系直(zhí)接刻度在流(liu)量計的錐⭐管(guǎn)上，根據😄浮子(zi)的高度直接(jiē)讀出流量值(zhí)，或通過電存(cun)儲方式将💯流(liu)量信号(即浮(fu)子的位置信(xìn)号)記錄。
 
1.2浮子流量計(ji)的特點
　　由于(yu)浮子流量計(jì)在測量過程(chéng)中始終保持(chi)節流件前後(hòu)的壓差不變(bian)，通過改變流(liú)通面積實現(xian)流量的測量(liang)☀️。①幾乎不會遇(yu)到砂卡💃的現(xian)象，與渦輪流(liu)量計相比受(shou)井🐉簡環境的(de)影響小;②可接(jie)收微小流量(liang)信号,實🌂;現低(dī)液量井流量(liang)測試;③浮子的(de)高度取決于(yu)液體的流量(liàng),氣體對‼️測量(liàng)結果影響很(hěn)小間。
2井下存(cun)儲式水平井(jǐng)産液剖面測(ce)試儀
　　借鑒常(chang)規浮子流量(liang)計，同時考慮(lü)到水平井中(zhong)儀器無法通(tōng)👉過電纜在水(shuǐ)平段下放,使(shǐ)用爬行器價(jia)格昂貴且受(shou)井簡環境影(ying)響故障率高(gāo)等因素，設計(jì)了适用于低(dī)液量水平井(jǐng)産液剖面測(cè)試的井下浮(fu)子流量計，同(tong)時與溫度、壓(ya)力、含水測🔆試(shì)傳感器以及(ji)電路系統組(zu)成井㊙️下存儲(chǔ)式水⭕平井産(chǎn)液剖面測試(shì)儀，該儀器和(hé)油管連接後(hòu)一起下入到(dao)射孔段，可以(yi)連續監測多(duo)段壓裂水平(píng)井産液信息(xi)。
2.1水平井井下(xià)浮子流量計(jì)設計
水平井(jǐng)井下浮子流(liú)量計由浮子(zi)、推杆、滑套、線(xiàn)圈、彈簧、流量(liang)護管、單流閥(fa)等組成(見圖(tú)2)。
 
　　工作原理:給(gei)浮子感應線(xian)圈上提供恒(héng)定的電流激(ji)勵，當井下⛷️流(liu)體通過過流(liú)通道，推動浮(fú)子移動，銜鐵(tie)🈲發生位移,引(yin)起感應😄線圈(quan)💞中磁阻變化(huà),産生感應電(diàn)動勢,感🔞應電(dian)動勢經濾⛹🏻‍♀️波(bō)放大,輸人單(dan)片機内進行(hang)處理後測得(de)流量。流量測(ce)量線🆚圈采用(yòng)差分結構,溫(wēn)漂小,在流量(liàng)線圈外加屏(ping)蔽層,減少外(wài)部對流量測(ce)量的幹擾;自(zì)感傳感器可(kě)以測🚩量0.01μm~50mm的機(jī)械位移,具有(you)測量精度高(gao)、靈敏度高、線(xiàn)性好、結構簡(jiǎn)單、性能可靠(kao)💋等⁉️優點。
2.2含水(shuǐ)率、溫度和壓(yā)力測量設計(ji)
　　含水率測試(shì)儀采用電容(rong)式含水率傳(chuán)感器和阻抗(kang)式含♋水率傳(chuan)感器組合設(shè)計,分别測試(shi)流體的電容(róng)值和電導🌈率(lü),可以适應低(dī)含水和高含(hán)水傳感器組(zǔ)合,可以精準(zhun)測量含水率(lü)。
　　溫度測量原(yuan)理:給PT1000提供恒(héng)流激勵，當井(jǐng)溫變化時,PT1000的(de)阻值也會發(fā)生變化,測量(liang)電路輸出與(yu)溫度成正比(bǐ)的差動電🛀🏻壓(yā)信号,經過單(dān)片機AD采集，得(de)到溫度信号(hào)。
　　壓力測量原(yuan)理:壓力傳感(gan)器采用恒壓(ya)供電電路，輸(shū)🈲出😍與📧壓🛀🏻力成(cheng)正比的壓力(li)差動電壓信(xìn)号,經過單片(piàn)機AD采♌集,得💃到(dao)壓力信号。
2.3儀(yi)器功耗設計(jì)
　　儀器選用容(róng)量爲9Ah的高溫(wen)電池，采樣間(jiān)隔有多種類(lèi)🆚型可供選擇(zé),最小可設置(zhì)爲3s。儀器工作(zuo)30d最大功耗設(she)計如下。
(1)當儀(yi)器采樣間隔(gé)設置爲3s時。每(mei)間隔3s需要采(cǎi)集1次數據💘,采(cǎi)👈集0.8s,此時總電(diàn)流不超過25mA。1個(gè)月的耗電量(liang)4.8Ah。
(2)當儀器不工(gong)作時,進人休(xiu)眠狀态。總電(dian)流不超過100μA。1個(ge)✏️月耗電量0.072Ah.
(3)儀(yí)器每采集87組(zu)數據(87X3s==261s)進行一(yī)次數據存儲(chu)。存儲時間爲(wèi)🔅0.6s,總💘電流☂️不超(chao)過50mA。1個月耗電(diàn)量0.082Ah。
(4)儀器1個月(yue)最大耗電量(liang)4.954Ah。儀器可在井(jing)下連續工作(zuo)1個半👅月以✔️上(shang)。
2.4水平井産液(yè)剖面測試儀(yí)結構及原理(li)
　　井下存儲式(shi)水平井産液(ye)剖面測試儀(yí)由浮子流量(liang)計、含💚水探頭(tou)、溫度探頭.壓(ya)力傳感器、測(cè)量電路、供電(diàn)電池組成(見(jian)圖3)。當正常産(chǎn)💃🏻液時，坐封單(dān)向閥截止，流(liú)體通過🌈進液(ye)口👈,推動浮子(zǐ)移動💞，從而測(cè)😍得流量。流體(ti)由過流通道(dào)流經溫度探(tàn)頭、壓🐅力探頭(tou)與含水探頭(tóu)🔞時,可測得流(liú)體含水率、壓(yā)力與溫度,最(zuì)後通過出液(ye)口流出。坐封(fēng)時⛷️,浮子保護(hu)單向閥截止(zhi),流體從隔離(li)管與外護管(guan)環空過流通(tong)道流過,打開(kai)坐封單向閥(fá)📞,實‼️現坐封。
3室(shi)内實驗
3.1含水(shui)率對流量測(ce)試的影響
(1)介(jiè)質:柴油和水(shuǐ)兩相。
(2)方式:在(zài)垂直狀态下(xia)進行流量标(biāo)定,流量從0、1、2.....10m³/d,分(fen)别選擇含水(shuǐ)率爲‼️100%、80%、40%進行流(liú)量測試實驗(yan)。
(3)對流量刻度(dù)進行曲線拟(ni)合。
實驗結果(guǒ)表明,浮子流(liu)量計啓動流(liu)量爲0.5m/d,可對低(di)液量井進行(háng)🌍測試;不同含(han)水率的流量(liang)測試曲線基(ji)本重合🔞,說明(ming)浮子位置💰的(de)變化隻與通(tong)過浮子流體(tǐ)的流量相關(guān),流體🙇🏻含水率(lü)對浮子🤞流量(liang)計測試結果(guǒ)的影響可忽(hū)🚶略。.
3.2儀器傾角(jiao)對流量測試(shi)的影響
(1)介質(zhì):柴油和水兩(liǎng)相。
(2)方式:将儀(yi)器分别處于(yu)水平狀态0°和(he)負角度一30°(即(jí)進液♊口高于(yu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻出液口)狀态(tài)下，流量從0、1、2..10m³/d,分(fèn)别選擇含水(shuǐ)率爲100%、80%、40%進行流(liu)量測試實🧑🏾‍🤝‍🧑🏼驗(yàn)。
(3)對流量刻度(dù)進行曲線拟(ni)合。
　　實驗結果(guo)表明，當井簡(jian)處于水平狀(zhuang)态甚至負角(jiǎo)度狀态💛下,盡(jin)管流體的型(xíng)态爲層流或(huo)逆向流,但對(dui)浮子流量計(ji)和含水率的(de)測試結果影(yǐng)響較小，最大(da)誤🈲差僅4%。分析(xi)認爲這是由(you)于浮子位置(zhi)變化隻與進(jin)入🤟錐形管空(kong)👄間流體流量(liàng)有關,基本克(kè)服了油、水的(de)分💋層流動使(shǐ)渦輪流量計(jì)響💃🏻應變得複(fú)雜的問題。當(dāng)流體經過電(dian)容♌+阻👨‍❤️‍👨抗式持(chí)水率儀時,由(you)于在圓周上(shàng)配置多.個持(chí)❌水率傳感器(qi),能夠很好地(di)解決常規儀(yí)器隻能中心(xīn)采樣不能🌈探(tàn)測到的全截(jie)面📱流體的問(wèn)題,可以清楚(chǔ)地分辨出油(you)和水。
 
4現場應(yīng)用
　　2025年12月在長(zhang)慶油田CP-X井首(shou)次開展水平(píng)井存儲式浮(fu)子流🌍量計井(jǐng)🆚下先導性試(shì)驗,該井射孔(kǒng)9段,測試前日(rì)産液16.07m³,含水100%。爲(wei)💔了驗⚽證流量(liang)、含水測試正(zheng)确率,對該井(jǐng)射孔段1進行(hang)雙封❄️單卡江(jiāng)藝測試,同時(shí)地面單獨測(cè)量該段産液(yè)量并化驗⛱️含(hán)水,測試管柱(zhù)見圖4。
 
　　該井儀器設(she)置采樣間隔(gé)爲10min,35d後起.出,測(ce)試結果顯示(shì)射♋孔段1單層(céng)流量爲3.77m³/d,含水(shui)98.6%(見圖5);同時,地(dì)面單獨測量(liang)射孔段1的❌日(ri)産液爲3.58m³,含水(shui)100%。測試流量和(hé)含水與實際(ji)單量和化驗(yan)結果接近,說(shuō)明存儲式産(chǎn)液剖面測試(shi)儀首次在水(shui)平井井下試(shì)驗取得成功(gong),證明了井下(xià)⛱️浮子流量計(ji)應用于低液(ye)量水平井産(chan)液剖面測試(shi)可行。
 
5結論
(1)井下(xià)存儲式浮子(zi)流量計啓動(dong)流量小于0.5m³/d,且(qiě)不受井筒出(chū)砂🍉影響,彌補(bǔ)了渦輪流量(liang)計不适應低(dī)液量水平井(jǐng)的不足，提高(gao)了🌈低液♋量水(shuǐ)平井測試結(jie)果的正确率(lü)。
(2)室内動态實(shi)驗表明,無論(lùn)是垂直、水平(píng)及傾斜情況(kuàng)下,浮子🏃‍♂️流㊙️量(liàng)計響應特性(xìng)均不敏感于(yú)含水率，擁有(you)非常好的不(bú)依賴于流型(xing)的特性。
(3)測試(shì)儀器随油管(guan)下入目的層(ceng),無需電纜和(he)爬行器,一趟(tang)管柱即可完(wán)成水平井産(chǎn)液剖面測試(shì),大幅度降低(dī)🙇🏻了産液剖面(miàn)測⁉️試成本。
(4)測(ce)試結果包含(hán)流量,含水、壓(ya)力和溫度等(deng)儲層流體物(wù)性參數,可進(jin)行各射孔段(duàn)産能評價.判(pan)斷井簡出水(shui)位置,爲低液(yè)量水平井控(kong)水穩油措施(shi)提供依據。

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