智能型渦輪流量計在射孔層上籠統注聚井測試技術應用
點擊次數：2752 發布時間：2021-01-13 17:36:37
摘要: 為了實現喇叭口位于射孔層上、低注入量、籠統正注井注入剖面的精確測試，在普通防噴裝置和 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置的基礎上，研究了輕型注脂噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術。對比分析測試資料，結果表明使用輕型注脂電纜防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術，可以精確測試注入量低于 5 m3 /d、喇叭口位于射孔層上的籠統正注井。內流式集流智能型渦輪流量計克服了脈沖中子氧活化測井在套注井中測量下限較高的缺點。但內流式集流智能型渦輪流量計受管柱結構限制，只適合于測量喇叭口位于射孔層上的籠統正注井。
引言
某油田主力油層發育差，采用聚驅提高采收率。聚驅試驗開發初期，大部分管柱結構為喇叭口位于射孔層上的籠統正注井，測試儀器連接扶正器( 套管) 在喇叭口處易遇阻掉井，掉井打撈困難。注入量小于 5 m3 /d的井占 30． 66% ，低于 10 m3 /d 的井占 56． 60% ，使用普通防噴裝置，日溢流量遠大于 2 m3 /d，放射性相關測井測試困難。而且普通防噴裝置更換橡膠盤根、阻流管后，儀器下井困難。DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置比較笨重，需要大型井架車吊裝。而且油田注入剖面測井井口壓力均低于 20 MPa，使用工作壓力 70 MPa、耐壓105 MPa 的 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置勞動強度大。此外，用于驅油的聚合物母液粘度高，導致 Ba131( I131) 微球抱團，放射性示蹤五參數測井無法測試。聚合物母液結垢凝結，導致流動截面積變化較大，外流式智能型渦輪流量計、氧活化、放射性相關等測井采用面積法計算體積流量誤差變大。綜上所述，放射性示蹤五參數測井、放射性相關測井、氧活化測井、外流式智能型渦輪流量計不能精確測量喇叭口位于射孔層上的低注入量籠統正注井。本文研究輕型注脂電纜防噴裝置和內流式集流智能型渦輪流量計測試喇叭口位于射孔層上的低注入量籠統正注井，既能實現零溢流量小流量測試，又能提高勞動生產率和降低成本。
1 測試配套技術工作原理與結構
1． 1 防噴裝置對比優化
1． 1． 1 普通電纜防噴裝置
注入剖面測試中，溢流量對測量結果影響至關重要。如圖 1 所示，測井普通防噴盒采用 3 級密封: * 1 級密封為阻流管( 6) ，測 20 井次左右阻流管內徑變大，溢流量增加; * 2 級為橡膠盤根和鋼墊( 15) ; * 3 級為橡膠盤根( 10) ，調整壓帽( 11) 松緊程度，橡膠盤根抱緊電纜; * 2 級和* 3 級密封更換一次橡膠盤根測試 3 ～ 5 井次溢流量增加。普通防噴盒無法實現溢流量，沒有捕捉器、防噴器和放噴組裝件。普通電纜防噴裝置工作壓力20 MPa，耐壓 40 MPa。
1． 1． 2 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置
如圖 2 所示，DLFP14 － 70T 注脂防噴盒有 1 個注脂口、1 個回脂口、1 個防噴盒液控口、1 個刮纜器液控口及1 個溢流口，主體內裝有 6 根阻流管。DLFP14 － 70T 注脂防噴盒采用 4 級密封: * 1 級密封采用注脂密封，撬裝注脂泵從注脂口注入高壓高粘度密封脂于 6 根阻流管與電纜間隙; * 2 級密封采用液壓密封，氣動液壓泵主加壓和手壓泵補加壓結合從防噴盒液控口注入液壓油，推動活塞擠壓膠芯壓筒; * 3 級密封采用液壓密封，手壓泵加壓從刮纜器液控口注入液壓油，推動活塞擠壓膠芯壓筒實現密封和刮油作用; * 4 級密封油杯、橡膠盤根和刮油環( 鋼 墊) 。DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置配有液控上、下捕捉器、液控雙閘板防噴器和放噴組件，根據實際可以調整溢流量，實現零溢流密閉測井施工。 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置工作壓力 70 MPa，耐壓105 MPa。
1． 1． 3 輕型注脂防噴裝置
綜上所述，結合普通防噴裝置和 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置的結構特點，研究設計輕型注脂防噴裝置。如圖 3 所示，輕型注脂防噴盒有 1 個注脂口、1個回脂口、1 個防噴盒液控口、及 1 個溢流口，主體內裝有 2 根阻流管，但阻流管沒有護管。輕型注脂防噴盒采用 3 級密封: * 1 級密封采用注脂密封，注脂泵從注脂口注入高壓高粘度密封脂于 2 根阻流管與電纜間隙; * 2級密封采用液壓密封，手壓泵補加壓結合從防噴盒液控口注入液壓油，推動活塞擠壓膠芯壓筒; * 3 級密封采用壓帽、橡膠盤根和鋼墊。輕型注脂防噴裝置。與 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置比較: 沒有液控上、下捕捉器和液控防噴器; 液壓密封采用手壓泵; 注脂泵采用小型氣動液壓泵; 防噴盒沒有刮纜器密封和刮油部分; 阻流管壁厚加厚，沒有護管。輕型注脂防噴裝置工作壓力 21 MPa，耐壓 42 MPa。
通過現場應用，輕型注脂防噴裝置相比普通防噴裝置有以下優點: 調整氣動液壓泵、手壓泵壓力，可實現零溢流量密閉測井施工，確保施期間注入井工作制度不改變; 通過調整氣動液壓泵、手壓泵壓力及回脂管上的閥門，可改變防噴盒內壓力，保證儀器順利下井。輕型注脂防噴裝置相比 DLFP1 － 70T 注脂防噴裝置優點提高了生產效率，降低了勞動強度。但三者的防噴盒結冰及注脂防噴裝置回脂管線冬季施工點測時存在結冰現象。
1． 2 內流式集流智能型渦輪流量計如圖 4 所示，內流式集流電磁組合測井儀主要采用內流式集流智能型渦輪流量計，并組合了井溫壓力磁定位儀。利用電磁感應原理測量平均流速，體積流量計算公為:
式中，Q 為體積流量，m3 /s; K 為儀器常數，無量綱; B為磁場強度，T; Ue 為感應電壓，V; D內為內流道內徑，m。內流式克服了注聚條件下，井筒內壁聚合物膠結物不規則導致流動橫截面積無規律變化的影響，集流式提高了內流道流體流速，從而提高了流量的測量準確度和測量下限，測量范圍為 0 ～ 140 m3 /d。
2 輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術應用
在實際應用中，使用輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術對喇叭口在射孔層上注聚井進行測試。輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術施工工藝參見文獻，測試情況見表 1 所示，低注入量井( ≤10 m3 /d) 占到 56． 60% 。
2． 1 內流式集流電磁流量與氧活化測井對比
表 2 為 X 井內流式集流電磁流量與氧活化測井 2 種測試方式點測結果。X 井全井注聚30 m3 /d，內流式集流電磁流量測井反映 6 個吸液層，氧活化測井反映 2 個層吸液。在 1 098． 2 m 處，氧活化測井合層 20． 4 m3 /d，內流式集流電磁流量測井合層 17． 5 m3 /d，液量相近; 而在1 104． 0 m 內流式集流電磁流量測井合層吸液量10． 2 m3 /d，氧活化測井合層吸液量 0 m3 /d; 在 1 110． 0、1 112． 1 m處氧活化測井無吸液量顯示，但內流式集流電磁流量測井均有吸液量顯示。
表 2 結果表明，氧活化測井在套注井中測量下限較高，低于 20 m3 /d 就無法得到測試結果。而內流式集流電磁流量測井在套注井中的測試克服了這方面的缺點測量下限可以到 0． 2 m3 /d。但是內流式集流電磁流量測井只適合喇叭口在射孔層以上籠統正注井測試，配注井和籠統上返井都無法測試。內流式集流電磁流量測井也適合喇叭口在射孔層以上籠統正注注水、注三元井測試，因為水、三元母液的電導率大于聚合物母液。
2． 2 溢流量對測試結果的影響
根據地質需要，對 XX 井進行內流式集流電磁流量測井。如表 3 所示，* 1 次使用普通防噴裝置，在 889. 0、 892. 0、894. 0、896. 9、896. 9、900. 0 m 處內流式集流電磁流量測井測試結果均為零，無法判斷該注聚井不吸液還是注入的聚合物從防噴裝置漏失。* 2 次使用輕型注脂防噴裝置測試，錄取資料結果是*一點全井注入量 5 m3 /d，說明* 1 次使用普通防噴裝置，全井注入量全部漏失。889. 0、892. 0、896. 9 m 三個層分別吸液 1. 6、 3. 0、0. 4 m3 /d。結果表明注入量低于 5 m3 /d 時，使用普通防噴裝置，溢流量對于低注入井測量結果至關重要。
3 結論
1) 輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術對喇叭口在射孔層上籠統注聚、注水、注三元井進行測試，特別適合低注入量井，內流式集流智能型渦輪流量計測量下限可以達到 0． 2 m3 /d。 2) 氧活化測井在套注井中測 量下限較高，低 于20 m3 /d 就無法得到測試結果。 3) 使用普通防噴裝置，溢流量對于低注入井測量結果至關重要，而輕型注脂防噴裝置解決了溢流量對測試結果的影響。 4) 氣溫較低時，輕型注脂防噴裝置存在結冰風險，與其配套內流式集流電磁流量測井只適合喇叭口在射孔層上的籠統正注井。
引言
某油田主力油層發育差，采用聚驅提高采收率。聚驅試驗開發初期，大部分管柱結構為喇叭口位于射孔層上的籠統正注井，測試儀器連接扶正器( 套管) 在喇叭口處易遇阻掉井，掉井打撈困難。注入量小于 5 m3 /d的井占 30． 66% ，低于 10 m3 /d 的井占 56． 60% ，使用普通防噴裝置，日溢流量遠大于 2 m3 /d，放射性相關測井測試困難。而且普通防噴裝置更換橡膠盤根、阻流管后，儀器下井困難。DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置比較笨重，需要大型井架車吊裝。而且油田注入剖面測井井口壓力均低于 20 MPa，使用工作壓力 70 MPa、耐壓105 MPa 的 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置勞動強度大。此外，用于驅油的聚合物母液粘度高，導致 Ba131( I131) 微球抱團，放射性示蹤五參數測井無法測試。聚合物母液結垢凝結，導致流動截面積變化較大，外流式智能型渦輪流量計、氧活化、放射性相關等測井采用面積法計算體積流量誤差變大。綜上所述，放射性示蹤五參數測井、放射性相關測井、氧活化測井、外流式智能型渦輪流量計不能精確測量喇叭口位于射孔層上的低注入量籠統正注井。本文研究輕型注脂電纜防噴裝置和內流式集流智能型渦輪流量計測試喇叭口位于射孔層上的低注入量籠統正注井，既能實現零溢流量小流量測試，又能提高勞動生產率和降低成本。
1 測試配套技術工作原理與結構
1． 1 防噴裝置對比優化
1． 1． 1 普通電纜防噴裝置
注入剖面測試中，溢流量對測量結果影響至關重要。如圖 1 所示，測井普通防噴盒采用 3 級密封: * 1 級密封為阻流管( 6) ，測 20 井次左右阻流管內徑變大，溢流量增加; * 2 級為橡膠盤根和鋼墊( 15) ; * 3 級為橡膠盤根( 10) ，調整壓帽( 11) 松緊程度，橡膠盤根抱緊電纜; * 2 級和* 3 級密封更換一次橡膠盤根測試 3 ～ 5 井次溢流量增加。普通防噴盒無法實現溢流量，沒有捕捉器、防噴器和放噴組裝件。普通電纜防噴裝置工作壓力20 MPa，耐壓 40 MPa。
1． 1． 2 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置
如圖 2 所示，DLFP14 － 70T 注脂防噴盒有 1 個注脂口、1 個回脂口、1 個防噴盒液控口、1 個刮纜器液控口及1 個溢流口，主體內裝有 6 根阻流管。DLFP14 － 70T 注脂防噴盒采用 4 級密封: * 1 級密封采用注脂密封，撬裝注脂泵從注脂口注入高壓高粘度密封脂于 6 根阻流管與電纜間隙; * 2 級密封采用液壓密封，氣動液壓泵主加壓和手壓泵補加壓結合從防噴盒液控口注入液壓油，推動活塞擠壓膠芯壓筒; * 3 級密封采用液壓密封，手壓泵加壓從刮纜器液控口注入液壓油，推動活塞擠壓膠芯壓筒實現密封和刮油作用; * 4 級密封油杯、橡膠盤根和刮油環( 鋼 墊) 。DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置配有液控上、下捕捉器、液控雙閘板防噴器和放噴組件，根據實際可以調整溢流量，實現零溢流密閉測井施工。 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置工作壓力 70 MPa，耐壓105 MPa。
1． 1． 3 輕型注脂防噴裝置
綜上所述，結合普通防噴裝置和 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置的結構特點，研究設計輕型注脂防噴裝置。如圖 3 所示，輕型注脂防噴盒有 1 個注脂口、1個回脂口、1 個防噴盒液控口、及 1 個溢流口，主體內裝有 2 根阻流管，但阻流管沒有護管。輕型注脂防噴盒采用 3 級密封: * 1 級密封采用注脂密封，注脂泵從注脂口注入高壓高粘度密封脂于 2 根阻流管與電纜間隙; * 2級密封采用液壓密封，手壓泵補加壓結合從防噴盒液控口注入液壓油，推動活塞擠壓膠芯壓筒; * 3 級密封采用壓帽、橡膠盤根和鋼墊。輕型注脂防噴裝置。與 DLFP14 － 70T 注脂防噴裝置比較: 沒有液控上、下捕捉器和液控防噴器; 液壓密封采用手壓泵; 注脂泵采用小型氣動液壓泵; 防噴盒沒有刮纜器密封和刮油部分; 阻流管壁厚加厚，沒有護管。輕型注脂防噴裝置工作壓力 21 MPa，耐壓 42 MPa。
通過現場應用，輕型注脂防噴裝置相比普通防噴裝置有以下優點: 調整氣動液壓泵、手壓泵壓力，可實現零溢流量密閉測井施工，確保施期間注入井工作制度不改變; 通過調整氣動液壓泵、手壓泵壓力及回脂管上的閥門，可改變防噴盒內壓力，保證儀器順利下井。輕型注脂防噴裝置相比 DLFP1 － 70T 注脂防噴裝置優點提高了生產效率，降低了勞動強度。但三者的防噴盒結冰及注脂防噴裝置回脂管線冬季施工點測時存在結冰現象。
1． 2 內流式集流智能型渦輪流量計如圖 4 所示，內流式集流電磁組合測井儀主要采用內流式集流智能型渦輪流量計，并組合了井溫壓力磁定位儀。利用電磁感應原理測量平均流速，體積流量計算公為:
式中，Q 為體積流量，m3 /s; K 為儀器常數，無量綱; B為磁場強度，T; Ue 為感應電壓，V; D內為內流道內徑，m。內流式克服了注聚條件下，井筒內壁聚合物膠結物不規則導致流動橫截面積無規律變化的影響，集流式提高了內流道流體流速，從而提高了流量的測量準確度和測量下限，測量范圍為 0 ～ 140 m3 /d。
2 輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術應用
在實際應用中，使用輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術對喇叭口在射孔層上注聚井進行測試。輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術施工工藝參見文獻，測試情況見表 1 所示，低注入量井( ≤10 m3 /d) 占到 56． 60% 。
2． 1 內流式集流電磁流量與氧活化測井對比
表 2 為 X 井內流式集流電磁流量與氧活化測井 2 種測試方式點測結果。X 井全井注聚30 m3 /d，內流式集流電磁流量測井反映 6 個吸液層，氧活化測井反映 2 個層吸液。在 1 098． 2 m 處，氧活化測井合層 20． 4 m3 /d，內流式集流電磁流量測井合層 17． 5 m3 /d，液量相近; 而在1 104． 0 m 內流式集流電磁流量測井合層吸液量10． 2 m3 /d，氧活化測井合層吸液量 0 m3 /d; 在 1 110． 0、1 112． 1 m處氧活化測井無吸液量顯示，但內流式集流電磁流量測井均有吸液量顯示。
表 2 結果表明，氧活化測井在套注井中測量下限較高，低于 20 m3 /d 就無法得到測試結果。而內流式集流電磁流量測井在套注井中的測試克服了這方面的缺點測量下限可以到 0． 2 m3 /d。但是內流式集流電磁流量測井只適合喇叭口在射孔層以上籠統正注井測試，配注井和籠統上返井都無法測試。內流式集流電磁流量測井也適合喇叭口在射孔層以上籠統正注注水、注三元井測試，因為水、三元母液的電導率大于聚合物母液。
2． 2 溢流量對測試結果的影響
根據地質需要，對 XX 井進行內流式集流電磁流量測井。如表 3 所示，* 1 次使用普通防噴裝置，在 889. 0、 892. 0、894. 0、896. 9、896. 9、900. 0 m 處內流式集流電磁流量測井測試結果均為零，無法判斷該注聚井不吸液還是注入的聚合物從防噴裝置漏失。* 2 次使用輕型注脂防噴裝置測試，錄取資料結果是*一點全井注入量 5 m3 /d，說明* 1 次使用普通防噴裝置，全井注入量全部漏失。889. 0、892. 0、896. 9 m 三個層分別吸液 1. 6、 3. 0、0. 4 m3 /d。結果表明注入量低于 5 m3 /d 時，使用普通防噴裝置，溢流量對于低注入井測量結果至關重要。
3 結論
1) 輕型注脂防噴裝置與內流式集流智能型渦輪流量計配套技術對喇叭口在射孔層上籠統注聚、注水、注三元井進行測試，特別適合低注入量井，內流式集流智能型渦輪流量計測量下限可以達到 0． 2 m3 /d。 2) 氧活化測井在套注井中測 量下限較高，低 于20 m3 /d 就無法得到測試結果。 3) 使用普通防噴裝置，溢流量對于低注入井測量結果至關重要，而輕型注脂防噴裝置解決了溢流量對測試結果的影響。 4) 氣溫較低時，輕型注脂防噴裝置存在結冰風險，與其配套內流式集流電磁流量測井只適合喇叭口在射孔層上的籠統正注井。