一種新型多參數(shù)測(cè)井組合儀設(shè)計(jì)與應(yīng)用

章云峰

（杭州瑞利聲電技術(shù)公司，杭州，310012）

目前國(guó)內(nèi)各大油田對(duì)測(cè)井和測(cè)試監(jiān)測(cè)都比較關(guān)注，投入了大量的人力物力加以研究[1]。生產(chǎn)測(cè)井及測(cè)試監(jiān)測(cè)的具體實(shí)施方案需要結(jié)合井身結(jié)構(gòu)及其地層產(chǎn)液的情況來(lái)確定。對(duì)于國(guó)內(nèi)不同井身結(jié)構(gòu)的井況，很難用一種或兩種方法完成所有井的測(cè)試監(jiān)測(cè)。油田絕大多數(shù)的井為非自噴井，通過對(duì)測(cè)井測(cè)試工藝的研究與認(rèn)識(shí)，實(shí)施在動(dòng)態(tài)條件下的測(cè)試和監(jiān)測(cè)，是了解井段地層地質(zhì)信息及產(chǎn)液特征的重要手段[2]。根據(jù)上述需求，我們針對(duì)油井的特點(diǎn)，在分析井身結(jié)構(gòu)、完井方式、套管規(guī)格、井斜軌跡、井段長(zhǎng)度、地層物性、產(chǎn)液能力、水淹特點(diǎn)等諸多因素的基礎(chǔ)上，對(duì)油田套管井監(jiān)測(cè)方法進(jìn)行了深入研究。研制的新型多參數(shù)組合儀器，解決了油田套管水平井的測(cè)試監(jiān)測(cè)的難題，并實(shí)現(xiàn)了與 Warrior及國(guó)內(nèi)其它數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)的配接。

1 儀器組成及主要參數(shù)

新型一體化多參數(shù)組合測(cè)井儀的結(jié)構(gòu)如圖1所示，主要由上短節(jié)、含水探頭、線路、溫度探頭、流量短節(jié)組成。儀器的上部可以隨意掛接其它參數(shù)的儀器，根據(jù)用戶的需求配接不同的組合。下部可以與相同機(jī)械接口流量?jī)x器相連接，根據(jù)不同的井況配接不同的流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，如圖 2。在儀器結(jié)構(gòu)上，沒有采用傳統(tǒng)的積木結(jié)構(gòu)，而是采用了一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路。為此，采用大量微型器件，通過模塊化設(shè)計(jì)，優(yōu)化了電路和印制板，壓縮了電路所占空間，縮短了儀器長(zhǎng)度。儀器技術(shù)參數(shù)見表1。

圖1 測(cè)井儀的結(jié)構(gòu)圖

圖2 配接流量計(jì)組合圖

表1 技術(shù)參數(shù)

2 工作原理

電路部分由遙測(cè)通訊電源和溫度含水信號(hào)處理電路兩部分組成，原理框圖見圖3。

圖3 含水流量溫度組合儀原理框圖

遙測(cè)通訊電源電路中（見圖 4），電源采用開關(guān)電源，與非門D2和外圍電阻電容構(gòu)成開關(guān)電源振蕩電路，振蕩頻率約為70 kHz。圖4中V13與外圍電路，為N2、N4、D2器件和溫度含水信號(hào)處理電路提供12 V電源，通過輸出+5 V端反饋電壓比較后，V11及外圍電路組成提供+3.3 V電壓，給FPGA單片機(jī)及霍耳器件供電，主要功能是識(shí)別遙測(cè)短接發(fā)送的地址碼，并將儀器傳感器頻率信號(hào)處理后調(diào)制成AMI碼。通過RLINE總線送到遙測(cè)短接，V14、V15、V16及外圍電路是將 FPGA調(diào)制好的兩路信號(hào)轉(zhuǎn)換成正負(fù)交替 AMI碼并通過 C17發(fā)送到RLINE總線上，雙運(yùn)放N3及外圍電路構(gòu)成比較器，將總線 AMI碼地址信號(hào)分離成兩路信號(hào)后，送至 FPGA進(jìn)行地址解調(diào)。遙測(cè)通訊板經(jīng)過D1-59（FPGA）產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，形成驅(qū)動(dòng)脈沖，控制 V17 的通斷，提供脈沖供電給由 5個(gè)霍爾器件組成的流量探頭總成，當(dāng)流量渦輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，會(huì)輸出脈沖信號(hào)返回給FPGA，通過FPGA內(nèi)部計(jì)數(shù)器處理成每圈10個(gè)脈沖，并將流量信號(hào)調(diào)制成AMI碼送到RLINE總線上。

圖4 通訊電源電路示意圖

3 實(shí)例應(yīng)用

對(duì)內(nèi)徑為124 mm的套管和內(nèi)徑為35 mm的儀器而言，采用集流測(cè)井，井內(nèi)流體在流經(jīng)儀器探頭時(shí)，流速提高了四十多倍，使流動(dòng)截面上流體流速和相移分布都趨于均勻，從而極大地提高了流量和含水率的測(cè)量精度。通過對(duì)儀器的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用，取得了兩方面的效果：一是根據(jù)產(chǎn)液剖面測(cè)井解釋成果，確定注入水突進(jìn)層和未受效層，調(diào)整注水策略，從而提高有效注水、控制無(wú)效注水；二是對(duì)潛力層和未受到注水驅(qū)替效果的井層實(shí)施增產(chǎn)措施，提高采油產(chǎn)量[3]。

圖5是某井集流產(chǎn)液剖面測(cè)井成果圖。測(cè)井曲線顯示該井只產(chǎn)水，不產(chǎn)油。其中第一 、第二、第四層無(wú)產(chǎn)出；第三層是主要產(chǎn)水層，低溫異常表明該層是注入水突進(jìn)層；第五層產(chǎn)出的是地層水。根據(jù)測(cè)井結(jié)果，建議封堵第三層。這樣能起到兩方面的作用，一是控制無(wú)效注水，降低生產(chǎn)成本；二是降低井筒中流動(dòng)壓力，擴(kuò)大其他產(chǎn)層的生產(chǎn)壓差，從而提高其他產(chǎn)層的產(chǎn)出能力。采取措施封堵第三層后，該口井日產(chǎn)油上升到4.1 t，日產(chǎn)水由92.8 m3下降到44.4 m3。

圖5 某井集流產(chǎn)液剖面測(cè)井成果圖

4 結(jié)語(yǔ)

實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，這種新型多參數(shù)測(cè)井組合儀的投入使用，大大提高了測(cè)井質(zhì)量和測(cè)井效率，具有較好的推廣應(yīng)用價(jià)值，將給油田企業(yè)帶來(lái)更大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

[1] 陳景霞, 鄭華. 遙測(cè)三相流產(chǎn)出剖面組合測(cè)井儀[J]. 測(cè)井技術(shù), 2001,25(5):389-394.

[2] 趙保華. SONDEX-PLT生產(chǎn)測(cè)井組合儀的優(yōu)勢(shì)技術(shù)及應(yīng)用[J]. 國(guó)外測(cè)井技術(shù), 2006, 12: 21-6.

[3] 彭燕明. 產(chǎn)液剖面在特高含水生產(chǎn)井中的測(cè)井應(yīng)用[J].石油地質(zhì)與工程工, 2012,(2).