不同注入量下Sondex全井眼渦輪流量計類型選擇

(中國石油長城鉆探解釋研究中心 北京 100101)

0 引 言

Sondex全井眼渦輪流量計有多種類型，在油田注入產出剖面測量時常常慣性地選用某種類型。在一般情況下該種流量計可能工作得很好，但當條件發生變化時，測得的數據就沒有那么好，甚至可能是無效數據。本文列舉了Sondex全井眼渦輪流量計的性能指標，并通過一個很有啟發性的注入剖面測井實例，說明了儀器類型選擇和測前設計的重要性。

1 儀器介紹

Sondex全井眼渦輪流量計利用液體流動推動葉片旋轉進行測量,所測曲線單位為rps(轉每秒)。利用HALL效應，旋轉被檢測到，每一轉產生10個脈沖信號，分辨率為0.1 rps。 測量值進而可以轉換為流速[1]。儀器外徑比較細，有1～11/16 in(1 in=2.54cm)和1～1/2 in兩種，可以收攏起來進出油管，然后在套管里打開進行測量(見圖1)。可以測量氣體、液體上行流動和下行流動[2]。

全井眼渦輪流量計渦輪葉片占井眼的面積大，所以流速測量精度比較高，流速的測量范圍也比較寬，啟動門檻速度低。測量上限能達到500 ft/min(1ft=0.304 8 m)，精度能達到正負2 ft/min，分辨率為0.1 rps，水中啟動門檻速度為1.7～2.5 ft/min[3]。

圖1 Sondex全井眼渦輪流量計進出油管示意圖

2 應用實例

X-30是一口注水井，測量段位于外徑為7 in，內徑為6.366 in的套管中，共有6個射孔層段，分布于1 251.5～1 316.5 m之間。測井目的是想搞清楚各射孔層段的吸水量多少，得到注入剖面，從而為油田優化注采提供依據。

流量測量使用的Sondex全井眼渦輪流量計為CFBM-028 (Caged Full Bore Flowmeter)，測量分為上測，下測各5趟，測速為10, 15, 20, 25, 30 m/min。測得的原始曲線如圖2所示。流量曲線的曲線名為CFB，單位為rps。

圖2 X-30測井曲線圖

容易發現，第4道(CFB道)中，在第1、第4、第5射孔段，CFB流量曲線均出現臺階狀變化，反映吸水;在第2、第3、第6射孔段，CFB流量曲線沒有明顯的臺階狀變化，反映吸水不多或者不吸。還有一個現象值得注意，在第1個射孔段以上(1 251.5m以上)，上測5趟的CFB流量曲線重疊在一起。這5趟CFB流量曲線對應的是不同的上測速度，重疊在一起是不應該的。同時對CFB曲線進行刻度計算時發現，1 251.5 m之上刻度段對應的數據明顯異常(見圖3中虛線圈中的點)，其線性關系明顯與一般理論規律[2]違背，與其他幾組刻度段數據的趨勢也完全不同。因而后續計算時，1 251.5 m之上這些上測時的異常數據點只能排除在外，不能參與計算。

圖3 X-30 CFB刻度圖

因為異常均發生在上測時，而且位置均為所有射孔段之上儀器處于總注水的沖擊下，因而懷疑在上測時，由于儀器與注入水相對速度過大，導致葉片受力超過極限發生收攏，測量值不正常。

后來查閱了文獻資料，發現渦輪其實可以進一步細分為測向上流動的渦輪葉片(upflow spinner)的和測向下流動的渦輪葉片(downflow spinner的)[3]。兩種葉片對上、下流量都可以同時測量，但因為結構不一樣，上測、下測方面各有側重。測向上流動的葉片，也就是本井中使用的渦輪流量計葉片類型，主要適用于測向上的流動，儀器手冊中標稱的7 in套管中能測量的最大流量是28 250 bbl/d(1 bbl =0.028 316 8 m3)。但這里所說的最大測量流量是針對向上的流量說的；如果是注水井，水流方向向下，則儀器所能工作的流量上限應該遠低于28 250 bbl/d。也就是說，當水流方向向下時，使用這種葉片，儀器只會在較小范圍內正常工作。

后來在另一份材料上找到，Sondex廠家建議在向下流動速度超過240 ft/min時就使用測向下流動的渦輪葉片(downflow spinner)[4]。本井地面計量的總注入量大約為11 000 bbl/d，對應流速約為193.6 ft/min。又考慮到注入水和電纜之間的相對速度，上測時電纜運動方向和注入水流動方向相反，相對速度要大于注入水流速；下測時電纜運動方向和注入水流動方向相同，相對速度要小于注入水流速。

上測時，1 251.5 m以上渦輪被總的注入水所沖擊，相對速度與廠家建議的向下流動的流速極限很接近，所以出現了CFB曲線異常。

下測時相對速度比較小，所以CFB曲線沒有出現如上測時的異常。

因而本井在1 251.5m以上，上測曲線為無效數據，浪費了測井時間。如果能測前了解清楚注入量的大小，做好測井設計，測速上加以優化或者直接采用測向下流動的渦輪(downflow spinner)，將會保證測井數據的有效性和質量。

3 結束語

為了高效、高質量地進行注入剖面測量，需要結合井的實際情況，如注入量、流體類型、套管內徑大小，合理選擇流量計及葉片類型，確保儀器測量范圍適合；做好測前設計，設計合理的上測、下測測速；測量時根據現場實際情況及時調整測井方案。