浮子流量產液剖面解釋評價技術研究

劉春輝，王成榮，蒲國健，袁玉英，車 慧，王恒太，土建光

(1.中國石油測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

吐哈油田魯克沁區塊稠油粘度大，地下原油粘度達70 mPa.s，渦輪流量在稠油產液剖面中容易被稠油粘附，無法反映流體流量變化。2016年，中油測井吐哈分公司引進了浮子流量計，與渦輪流量計相比，不受砂卡和流體黏度影響，解決了稠油產液剖面測試難題。由于浮子流量計的非對稱響應特征，應用常規解釋方法無法滿足油田對測井解釋精度的要求，根據浮子流量響應特點，通過精細劃分其運動階段，分階段建立解釋圖版，在實際稠油產液剖面評價中取得了較好應用效果。

1 浮子流量計測量原理

浮子流量計流量檢測元件是由1根自下向上擴大的垂直錐形管和1個沿著錐管軸上下移動的浮子組成，如圖1所示。被測流體從下向上經過錐管和浮子形成環隙時，浮子上下端產生差壓形成浮子上升的力，當浮子所受上升力大于浮子重力時，浮子上升，環隙面積隨之增大，環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量時，浮子便穩定在某一高度。

圖1 浮子流量計示意圖

浮子在錐管中高度和通過的流量對應關系[1-2]：

(1)

式中，α為儀表的流量系數；ε為被測流體為氣體時氣體膨脹系數，通常忽略；ΔF為流通環形面積，m2；g為當地重力加速度，m/s2；Gf為浮子質量，kg；Vf為浮子體積，m3；ρ為被測流體密度，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。

2 浮子流量計非對稱響應特征及解釋方法

2.1 常規浮子流量計解釋方法

浮子流量計在投入生產之前要進行標定。為了保證標定數據的準確性，在標定的過程中，通常采取標定流量依次增大和依次減小兩個方向各標定一次的方法來減少誤差，實際中浮子流量計標定數據見表1。

常規的浮子流量解釋圖版不考慮增量和減量過程對浮子流量計的影響，以增量和減量過程的平均讀數作為浮子流量計的刻度數據。

當浮子流量計結構一定時，根據浮子流量計的基本響應模型，同時考慮浮子流量計存在一定啟動排量的實際，引入常數項c，建立基于二次項的浮子流量計解釋模型公式[3]：

Qf=a2F+bF+c

(2)

式中，Qf為產液量，m3/d；F為浮子流量計讀數，CPS；a、b、c為刻度系數。

表1 浮子流量計標定數據表

根據浮子流量計標定數據和基于二次項的浮子流量計解釋模型公式，建立常規浮子流量計解釋圖版，如圖2所示，浮子流量計響應整體上呈現二次多項式響應特征。

圖2 常規浮子流量解釋圖版示意圖

常規解釋圖版與標定流量計算誤差見表2，通過誤差分析，可以得出：應用常規解釋圖版計算流量，在低流量階段誤差更大一些。

表2 常規解釋圖版與標定流量計算誤差表

2.2 考慮浮子流量計非對稱響應特征的解釋方法

由于浮子流量計本身的非對稱性，導致流量計對流體流速的變化方向存在敏感性，具體表現為：在增量和減量過程中，相同的流體流速對應不同的儀器響應；同時，由于抽油機井存在一定的生產周期，浮子流量計在井下一直處于增量和減量交替變化的動態平衡狀態。典型采油機井浮子流量計點測曲線圖如圖3所示。

圖3 典型采油機井浮子流量計點測曲線圖

為了進一步提高解釋精度，需要針對浮子流量計不同的運動方向，分階段建立解釋圖版。應用浮子流量計標定數據，依據二次項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比圖

常規解釋圖版與增量解釋圖版誤差對比見表3，與減量解釋圖版誤差對比見表4。由表3、表4誤差分析可以得出：應用與浮子流量計運動階段一致的解釋圖版比應用常規解釋圖版的計算精度有了很大提高，隨著流量的降低，常規解釋圖版的解釋誤差越來越大。

應用分階段浮子流量解釋圖版的解釋評價流程[4]：

1)根據浮子流量計定點浮子流量曲線，劃分增量和減量運動階段。

2)根據運動階段，選擇增量或減量解釋圖版進行解釋。

3)求取每個深度點的平均絕對流量作為該深度點的計算流量。

表3 常規解釋圖版與增量解釋圖版誤差對比表

表4 常規解釋圖版與減量解釋圖版誤差對比表

每個深度點的絕對流量公式：

(4)

式中，Qf為每個深度點的絕對流量，m3/d；Qft為t時刻浮子流量計的計算流量，m3/d。

3 XXX井浮子流量計稠油產液剖面解釋實例

XXX井是一口稠油井，措施前產液13 m3/d，含水88%。2017年1月，進行浮子流量計產液剖面測試，常規浮子流量計點測數據見表5。

表5 常規浮子流量計點測數據表

采用常規解釋方法，認為3 590 m以下基本不產液。為進一步提高解釋精度，考慮浮子非對稱響應對解釋結果造成的影響，對每個深度點的流量曲線劃分運動階段，計算每個時間點的絕對產液量，XXX井浮子流量計原始流量點測及最終產液量圖如圖5所示，綜合分析認為，3 597～3 605 m射孔段產4 m3水。其產液剖面成果圖如圖6所示，對3 597～3 605 m層位采取封堵水措施，目前產液10 m3/d，含水降為79%，取得了良好效果。

圖5 XXX井浮子流量計原始流量點測及最終產液量圖

圖6 XXX井浮子流量計產液剖面成果圖

4 結束語

魯克沁稠油區塊是吐哈油田目前主力產油區，是吐哈油田增產、穩產的主攻方向。該區塊井下原油粘度大，動態監測項目是行業難題。隨著油田精細開發的深入，常規流量解釋方法解釋誤差相對較大，不能適應當前油田解釋精度要求，通過精細劃分浮子流量運動階段，針對每個運動階段建立相應的解釋模型，解釋精度有了較大提高，在實際應用中取得較好效果，為科學開發稠油資源打下了基礎。