摘要:介紹了外流式電磁流量計(jì)的基本原理、結(jié)構(gòu)、工作方式及應(yīng)用規(guī)模、效果和測井實(shí)例。該儀器是一種新型的測量注入剖面的儀器，能夠較好解決聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)注入剖面的測井問題。
一、引言
大慶油田進(jìn)入三次采油過程中，注聚合物驅(qū)油已經(jīng)成為提高原油采收率的重要手段之一，它比水驅(qū)效果提高了20%左右。近幾年，大慶油田在北一斷西區(qū)塊開展的聚合物驅(qū)油先導(dǎo)性試驗(yàn)取得了明顯的效果。因此，聚合物驅(qū)和三元復(fù)合驅(qū)注入剖面的測井問題急待解決。
現(xiàn)場試驗(yàn)表明，過去常用的注入剖面測井儀器已不適應(yīng)注聚合物剖面測試的要求。例如,應(yīng)用傳統(tǒng)渦輪流量計(jì)測流量參數(shù)時(shí)，因注入的聚合物流體黏度增大，導(dǎo)致測量誤差增大,甚至因渦輪不啟動(dòng)而無法測量較小流量;同時(shí)，聚合物和三元復(fù)合驅(qū)的井內(nèi)流體腐蝕性大，導(dǎo)致渦淪腐蝕損害,影響了測量精度。同位素示蹤法也由于聚合物黏度大,放射性微球顆粒不易擴(kuò)散，混合不均勻，出現(xiàn)放射性微粒“抱團(tuán)”、“聚堆”，使放射性示蹤劑難以按比例濾積在吸液地層表面上等原因得不到理想測試結(jié)果。
電磁流量計(jì)是一種新型的測量注入剖面的儀器，能夠較好地解決聚合物注入剖面的測井問題。該儀器根據(jù)電磁感應(yīng)原理,可以測量注入層段各點(diǎn)的流量，也可以隨深度連續(xù)測量流量，測試結(jié)果給出各注入層段的相對(duì)注入量和絕對(duì)注入量。因該儀器沒有可動(dòng)部件，因而不受注入液黏度和密度的影響，不影響注入狀態(tài)和注入方式，并且可靠耐用,正確率好，對(duì)測試環(huán)境無放射性污染，測井實(shí)效高，測井成功率大于90%。目前，該儀器已在大慶油田和其他各油田得到廣泛應(yīng)用，受到有關(guān)專家.的一致好評(píng)。
二、測量原理
利用電磁感應(yīng)原理，電磁流量計(jì)一般被用來測量流過管道中導(dǎo)電流體的流量。不管流體的性質(zhì)如何，只要其具有微弱的導(dǎo)電性(電導(dǎo)率大于8X10-5Ss/m)即可進(jìn)行測量。通常，油田三采注入的聚合物混合液的導(dǎo)電性能良好，符合這種測量條件。
如圖1所示，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)導(dǎo)電流體，在磁場強(qiáng)度為B的磁場中以速度V運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁力線而產(chǎn)生電場E關(guān)系為
則在線形長度為L的a和b兩點(diǎn)之間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Ɛab
a、b兩接收電極之間的距離L為已知常數(shù)，B為已知的磁場強(qiáng)度。故εab是V的單調(diào)函數(shù),Ɛab隨V變化而變化。而瞬時(shí)流量g等于流速V與導(dǎo)管截面積S(常數(shù))的乘積，因此有
式中K一儀器常數(shù)，
只要通過電路測得Ɛab，即可得到對(duì)應(yīng)的流量Q。
三、外流式電磁流量計(jì)
1,結(jié)構(gòu)
如圖2所示，井下儀器自上而下依次為過芯加重、上扶正器、電磁流量計(jì)(含磁性定位器)和下扶正器。其中電磁流量計(jì)是儀器測量注入流量的核心部分，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面實(shí)現(xiàn)了傳感器和電路的一體化。過芯加重幫助儀器順利下井，上、下扶正器保持儀器在正常工作時(shí)在套管內(nèi)居中。使用磁性定位器后可以根據(jù)套管接箍深度校正儀器深度。
2，工作方式
過芯加重上接頭與單芯電纜頭連接，井下儀器用單芯電纜供電和傳輸信號(hào)。儀器可用于上提連續(xù)測量流量和定點(diǎn)測量流量。圖3為儀器工作的電路框圖。井下儀器通過單芯電纜與數(shù)控測井地面設(shè)備配接，地面供直流電壓60~80V,電流約80mA。連續(xù)測井時(shí)，流量信號(hào)與套管接箍信號(hào)通過單芯電纜到達(dá)地面設(shè)備，經(jīng)過地面信號(hào)分離電路處理成兩路單獨(dú)的信號(hào)。接箍信號(hào)被處理成模擬信號(hào),可以進(jìn)到數(shù)控測井地面設(shè)備的模擬道處理和記錄;流量信號(hào)被處理成脈沖頻率信號(hào)，可以進(jìn)到數(shù)控測井地面設(shè)備的脈沖道處理和記錄。這兩種信號(hào)是測井儀器最常用的信號(hào)，因此，井下儀器可以方便地掛接在其他地面測井設(shè)備上使用。測井資料的錄取和處理通過數(shù)控測井地面設(shè)備的注入剖面測井軟件完成。
3,技術(shù)指標(biāo)
該儀器在測試技術(shù)服務(wù)分公司的油、氣、水三相模擬實(shí)驗(yàn)裝置中進(jìn)行了標(biāo)定。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，儀器對(duì)流量響應(yīng)的線性很好分辨率為2m³/d,流量測量范圍可達(dá)2~500m³/d，從實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中計(jì)算出的流量誤差小于±3%(儀器的典型刻度圖版見圖4)。
經(jīng)檢測，儀器技術(shù)指標(biāo)如下:
◆電磁流量計(jì)測量范圍:2~500m³/d
◆儀器測量誤差:±3%
◆耐溫指標(biāo):125℃
◆耐壓指標(biāo):60MPa
現(xiàn)場試驗(yàn)表明儀器的可靠性、重復(fù)性和一致性都很好
四、測井實(shí)例
目前，該儀器不僅可以正確地測量注聚合物井的分層注入量，還可以應(yīng)用到適合測試條件的注水.井中。儀器可靠耐用,正確率和一致性都比較好,測井時(shí)效高。應(yīng)用該儀器測的注聚合物井，從解釋成果表中可以清楚地看出各分層的相對(duì)注入量和絕對(duì)注入量，從連續(xù)曲線也可以清晰地分辨各注入層的注入勢(shì)態(tài)，而且連續(xù)曲線與點(diǎn)測結(jié)果符合得比較好。提供了正確可靠的注入剖面資料，為地質(zhì)分析、調(diào)剖和工程技術(shù)改造等提供了寶貴的信息,解決了三次采油工程中急待解決的聚合物注入剖面測試問題。
電磁流量計(jì)在三元復(fù)合驅(qū)杏14P2井的點(diǎn)測中提供的點(diǎn)測流量資料正確地給出了各注入層段及合層的吸液能力。連續(xù)曲線清楚地看出注入井段的各部位的吸液能力，而且與點(diǎn)測資料比較吻合。流量測試結(jié)果與自然電位曲線測得的較強(qiáng)吸液能力的厚層相對(duì)應(yīng)，符合地質(zhì)規(guī)律。井溫、壓力曲線都很正常，正確地反應(yīng)了三元注入剖面的溫度和壓力特征。接箍信號(hào)正確地反映了注入層段套管的接箍位置，為點(diǎn)測流量和連續(xù)測井提供了正確的深度參考。由于井下管柱狀況的影響，目前電測流量計(jì)的流量資料以點(diǎn)測為準(zhǔn)，連續(xù)曲線作為參考。通過現(xiàn)場試驗(yàn)證明了所研制的這套儀器的可靠性、穩(wěn)定性、重復(fù)性都比較好，測井儀器和電纜的抗腐蝕能力也比較好。
五、三元復(fù)合驅(qū)分層配注井應(yīng)用探討
由于電磁流量計(jì)屬于接觸式測量儀器，因此,對(duì)三元復(fù)合驅(qū)分層配注井管外流體無法進(jìn)行測量，只能分大層段測量各層的總注入量。要想測量管外小層的注入量必須選其他流量計(jì)。應(yīng)用放射性測井原理的脈沖中子氧活化測井儀可以實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的。在將來出現(xiàn)三元復(fù)合驅(qū)分層配注井時(shí)可以采用磁性定位器、溫度計(jì)、壓力計(jì)、脈沖中子氧活化測井儀組合測量三元復(fù)合驅(qū)注入剖面。另外,超聲波流量計(jì)也有可能過金屬油管測量油套環(huán)形空間流體的速度。
六、結(jié)論
◆電磁流量計(jì)可以正確地測量聚合物和三元復(fù)合驅(qū)井的注入剖面的分層注入量(相對(duì)值和絕對(duì).值)。
◆電磁流量計(jì)測量精度高，量程范圍寬，測井成功率高。
◆儀器可靠耐用，無活動(dòng)部件，不破壞聚合物的分子鏈。
◆選用磁性定位器、井溫儀、壓力儀、電磁流量計(jì)多參數(shù)組合測井可以較好地解決三元復(fù)合驅(qū)注入剖面的測井問題，多參數(shù)組合測井綜合解釋可以提供更多、更好的信息。
◆對(duì)于將來出現(xiàn)的分層配注井，可以應(yīng)用脈沖中子氧活化測井儀替代電磁流量計(jì)組合其他儀器進(jìn)行測井。
◆測井過程中不影響注入井的注入狀況，無放射性等環(huán)境污染。
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