浮子流量產(chǎn)液剖面解釋評(píng)價(jià)技術(shù)研究

劉春輝，王成榮，蒲國(guó)健，袁玉英，車 慧，王恒太，土建光

(1.中國(guó)石油測(cè)井有限公司吐哈分公司 新疆 哈密 839009) (2.吐哈油田公司鄯善采油廠 新疆 鄯善 839001) (3.吐哈油田公司魯克沁采油廠 新疆 鄯善 839001)

0 引 言

吐哈油田魯克沁區(qū)塊稠油粘度大，地下原油粘度達(dá)70 mPa.s，渦輪流量在稠油產(chǎn)液剖面中容易被稠油粘附，無法反映流體流量變化。2016年，中油測(cè)井吐哈分公司引進(jìn)了浮子流量計(jì)，與渦輪流量計(jì)相比，不受砂卡和流體黏度影響，解決了稠油產(chǎn)液剖面測(cè)試難題。由于浮子流量計(jì)的非對(duì)稱響應(yīng)特征，應(yīng)用常規(guī)解釋方法無法滿足油田對(duì)測(cè)井解釋精度的要求，根據(jù)浮子流量響應(yīng)特點(diǎn)，通過精細(xì)劃分其運(yùn)動(dòng)階段，分階段建立解釋圖版，在實(shí)際稠油產(chǎn)液剖面評(píng)價(jià)中取得了較好應(yīng)用效果。

1 浮子流量計(jì)測(cè)量原理

浮子流量計(jì)流量檢測(cè)元件是由1根自下向上擴(kuò)大的垂直錐形管和1個(gè)沿著錐管軸上下移動(dòng)的浮子組成，如圖1所示。被測(cè)流體從下向上經(jīng)過錐管和浮子形成環(huán)隙時(shí)，浮子上下端產(chǎn)生差壓形成浮子上升的力，當(dāng)浮子所受上升力大于浮子重力時(shí)，浮子上升，環(huán)隙面積隨之增大，環(huán)隙處流體流速立即下降，作用于浮子的上升力亦隨著減少，直到上升力等于浸在流體中浮子質(zhì)量時(shí)，浮子便穩(wěn)定在某一高度。

圖1 浮子流量計(jì)示意圖

浮子在錐管中高度和通過的流量對(duì)應(yīng)關(guān)系[1-2]：

(1)

式中，α為儀表的流量系數(shù)；ε為被測(cè)流體為氣體時(shí)氣體膨脹系數(shù)，通常忽略；ΔF為流通環(huán)形面積，m2；g為當(dāng)?shù)刂亓铀俣?，m/s2；Gf為浮子質(zhì)量，kg；Vf為浮子體積，m3；ρ為被測(cè)流體密度，kg/m3；Ff為浮子工作直徑處橫截面積，m2；d為浮子最大直徑，m；h為浮子上升高度，m；β為錐管的圓錐角；a、b為常數(shù)。

2 浮子流量計(jì)非對(duì)稱響應(yīng)特征及解釋方法

2.1 常規(guī)浮子流量計(jì)解釋方法

浮子流量計(jì)在投入生產(chǎn)之前要進(jìn)行標(biāo)定。為了保證標(biāo)定數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，在標(biāo)定的過程中，通常采取標(biāo)定流量依次增大和依次減小兩個(gè)方向各標(biāo)定一次的方法來減少誤差，實(shí)際中浮子流量計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)見表1。

常規(guī)的浮子流量解釋圖版不考慮增量和減量過程對(duì)浮子流量計(jì)的影響，以增量和減量過程的平均讀數(shù)作為浮子流量計(jì)的刻度數(shù)據(jù)。

當(dāng)浮子流量計(jì)結(jié)構(gòu)一定時(shí)，根據(jù)浮子流量計(jì)的基本響應(yīng)模型，同時(shí)考慮浮子流量計(jì)存在一定啟動(dòng)排量的實(shí)際，引入常數(shù)項(xiàng)c，建立基于二次項(xiàng)的浮子流量計(jì)解釋模型公式[3]：

Qf=a2F+bF+c

(2)

式中，Qf為產(chǎn)液量，m3/d；F為浮子流量計(jì)讀數(shù)，CPS；a、b、c為刻度系數(shù)。

表1 浮子流量計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)表

根據(jù)浮子流量計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)和基于二次項(xiàng)的浮子流量計(jì)解釋模型公式，建立常規(guī)浮子流量計(jì)解釋圖版，如圖2所示，浮子流量計(jì)響應(yīng)整體上呈現(xiàn)二次多項(xiàng)式響應(yīng)特征。

圖2 常規(guī)浮子流量解釋圖版示意圖

常規(guī)解釋圖版與標(biāo)定流量計(jì)算誤差見表2，通過誤差分析，可以得出：應(yīng)用常規(guī)解釋圖版計(jì)算流量，在低流量階段誤差更大一些。

表2 常規(guī)解釋圖版與標(biāo)定流量計(jì)算誤差表

2.2 考慮浮子流量計(jì)非對(duì)稱響應(yīng)特征的解釋方法

由于浮子流量計(jì)本身的非對(duì)稱性，導(dǎo)致流量計(jì)對(duì)流體流速的變化方向存在敏感性，具體表現(xiàn)為：在增量和減量過程中，相同的流體流速對(duì)應(yīng)不同的儀器響應(yīng)；同時(shí)，由于抽油機(jī)井存在一定的生產(chǎn)周期，浮子流量計(jì)在井下一直處于增量和減量交替變化的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。典型采油機(jī)井浮子流量計(jì)點(diǎn)測(cè)曲線圖如圖3所示。

圖3 典型采油機(jī)井浮子流量計(jì)點(diǎn)測(cè)曲線圖

為了進(jìn)一步提高解釋精度，需要針對(duì)浮子流量計(jì)不同的運(yùn)動(dòng)方向，分階段建立解釋圖版。應(yīng)用浮子流量計(jì)標(biāo)定數(shù)據(jù)，依據(jù)二次項(xiàng)解釋模型分別建立增量和減量過程的解釋圖版，如圖4所示。

圖4 加減量過程解釋圖版對(duì)比圖

常規(guī)解釋圖版與增量解釋圖版誤差對(duì)比見表3，與減量解釋圖版誤差對(duì)比見表4。由表3、表4誤差分析可以得出：應(yīng)用與浮子流量計(jì)運(yùn)動(dòng)階段一致的解釋圖版比應(yīng)用常規(guī)解釋圖版的計(jì)算精度有了很大提高，隨著流量的降低，常規(guī)解釋圖版的解釋誤差越來越大。

應(yīng)用分階段浮子流量解釋圖版的解釋評(píng)價(jià)流程[4]：

1)根據(jù)浮子流量計(jì)定點(diǎn)浮子流量曲線，劃分增量和減量運(yùn)動(dòng)階段。

2)根據(jù)運(yùn)動(dòng)階段，選擇增量或減量解釋圖版進(jìn)行解釋。

3)求取每個(gè)深度點(diǎn)的平均絕對(duì)流量作為該深度點(diǎn)的計(jì)算流量。

表3 常規(guī)解釋圖版與增量解釋圖版誤差對(duì)比表

表4 常規(guī)解釋圖版與減量解釋圖版誤差對(duì)比表

每個(gè)深度點(diǎn)的絕對(duì)流量公式：

(4)

式中，Qf為每個(gè)深度點(diǎn)的絕對(duì)流量，m3/d；Qft為t時(shí)刻浮子流量計(jì)的計(jì)算流量，m3/d。

3 XXX井浮子流量計(jì)稠油產(chǎn)液剖面解釋實(shí)例

XXX井是一口稠油井，措施前產(chǎn)液13 m3/d，含水88%。2017年1月，進(jìn)行浮子流量計(jì)產(chǎn)液剖面測(cè)試，常規(guī)浮子流量計(jì)點(diǎn)測(cè)數(shù)據(jù)見表5。

表5 常規(guī)浮子流量計(jì)點(diǎn)測(cè)數(shù)據(jù)表

采用常規(guī)解釋方法，認(rèn)為3 590 m以下基本不產(chǎn)液。為進(jìn)一步提高解釋精度，考慮浮子非對(duì)稱響應(yīng)對(duì)解釋結(jié)果造成的影響，對(duì)每個(gè)深度點(diǎn)的流量曲線劃分運(yùn)動(dòng)階段，計(jì)算每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的絕對(duì)產(chǎn)液量，XXX井浮子流量計(jì)原始流量點(diǎn)測(cè)及最終產(chǎn)液量圖如圖5所示，綜合分析認(rèn)為，3 597～3 605 m射孔段產(chǎn)4 m3水。其產(chǎn)液剖面成果圖如圖6所示，對(duì)3 597～3 605 m層位采取封堵水措施，目前產(chǎn)液10 m3/d，含水降為79%，取得了良好效果。

圖5 XXX井浮子流量計(jì)原始流量點(diǎn)測(cè)及最終產(chǎn)液量圖

圖6 XXX井浮子流量計(jì)產(chǎn)液剖面成果圖

4 結(jié)束語

魯克沁稠油區(qū)塊是吐哈油田目前主力產(chǎn)油區(qū)，是吐哈油田增產(chǎn)、穩(wěn)產(chǎn)的主攻方向。該區(qū)塊井下原油粘度大，動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目是行業(yè)難題。隨著油田精細(xì)開發(fā)的深入，常規(guī)流量解釋方法解釋誤差相對(duì)較大，不能適應(yīng)當(dāng)前油田解釋精度要求，通過精細(xì)劃分浮子流量運(yùn)動(dòng)階段，針對(duì)每個(gè)運(yùn)動(dòng)階段建立相應(yīng)的解釋模型，解釋精度有了較大提高，在實(shí)際應(yīng)用中取得較好效果，為科學(xué)開發(fā)稠油資源打下了基礎(chǔ)。