基于Matlab的连续测井仪分相流量解释方法研究

关 松 刘兴斌 胡金海 李 雷

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

基于Matlab的连续测井仪分相流量解释方法研究

关 松 刘兴斌 胡金海 李 雷

(大庆油田测试技术服务分公司 黑龙江大庆)

文章介绍了通过流量图版及含水图版求解连续测井仪在气水两相条件下各分相流量的原理及实现方法。Matlab具有强大的数据分析、数值计算及图表绘制功能,通过对Matlab相关模块的调用,可以非常容易的实现各分相流量的计算。结果表明,该方法准确、高效,可以提高资料的解释精度。

Matlab;图表绘制;数据分析

0 引 言

产出剖面连续测井仪作为传统点测方式的有力补充,可以很好地反映井下产出剖面的连续分布情况,对地层产能状况的认识清晰、直观,尤其对薄夹层等不易控制的井段,以及厚层的层内细分监测具有良好的效果[1]。现有的仪器主要由压阻式连续流量计、低频介电式连续含水率计、多功能集流器组成。压阻式连续流量计采用的是高灵敏度的硅芯作为核心部件,这是一种冲力型流量计,通过检测井下被测流体冲力的大小来确定流量。低频介电式连续含水率计是通过测量被测流体油、气、水的介电常数的不同来确定含水的变化,其响应只和被测流体的介电常数有关,基本不受矿化度影响。另外,由于没有可动部件,它对出砂井的监测和压裂效果的检查都具有重要的意义[2]。

在解释过程中发现,通过标定图版无法准确的解释出气相和水相的流量。例如,当流量输出频率与含水输出频率都是3 000 Hz时,流量和含水的标定图版就不能确定具体的水量及气量是多少,因此有必要研究一种通过标定图版计算出各分相流量的新方法。

由于Matlab具有强大的数值分析功能以及编程简单、易上手的特点,本文以Matlab作为软件平台,通过对连续测井仪在模拟井标定的流量及含水率图版进行数值分析、数值拟合,计算出各分相的流量值[3]。

1 理论模型的分析与建立

通过对标定图版的分析,首先用数值拟合的办法拟合出合理的数学模型,然后通过数值计算,得出在同一流量输出频率下,不同水流量对应的气量,然后用相同的办法计算出同一含水频率下,不同水流量对应的气流量,然后分别以水流量为横坐标、气流量为纵坐标拟合出曲线,最后算出这两条曲线的交点,即水流量与气流量的分相值。

将气流量设为fg,流量响应为H。通过函数多次迭代,8次方多项式拟合时,拟合曲线和原始数据曲线基本重合,如图1所示。

图1 连续流量计流量响应

现以3 m3水为例,得出8次方拟合公式为:H=-8.7012e-0.22×＊fg8+7.6478e-0.18×fg7-2.8735e-0.14×fg6+5.9017e-0.11×fg5-7.0055e-0.08×fg4+4.7206e-0.05×fg3-0.017098×fg2+3.4723×fg+2119.5,然后调用求根函数,计算出气流量fg。通过对拟合公式的验证,例如当输出频率为2 255 Hz时,实际气流量为50 m3,根据拟合曲线算出的气流量为49.594 m3,基本与实际气流量相吻合,可见该拟合方程,精确度较高。

该方法的具体实现过程:假设流量输出频率为3 000 Hz,由拟合可计算出水流量3 m3/d时,气流量是1 777.1 m3/d,水流量5 m3/d时,气流量1 673.8 m3/d,水流量10 m3/d时,气流量是1 363.5 m3/d,水流量20 m3/d时,气流量608.43 m3/d。以气流量为纵坐标,水流量为横坐标,单位为m3/d,画出图版,如图2所示。

图2 流量输出频率3 000 Hz时气流量与水流量图版

含水率算法与流量类似,也是先拟合,再进行求值,当含水输出频率3 000 Hz时,计算出水流量为3 m3/d时,气流量为848.9 m3/d,水流量5 m3/d时,气流量为873.79 m3/d,水流量为10 m3/d时,气流量为992.86 m3/d,水流量20 m3/d时,气流量为1 542.7 m3/d。以气流量为纵坐标,水流量为横坐标,单位为m3/d,画出图版,如图2所示。

将由流量与含水拟合的曲线绘制在一个图版上,得出交点气流量857.13 m3,水流量16.709 m3,与实际情况吻合,可见此方法可以计算出气水两相条件下,各分相流量。

2 Matlab程序设计与实现

Matlab是一种面向科学和工程计算的高级语言,对于数据处理、数值计算及图表绘制,应用起来比较方便。程序的设计思想是通过调用Matlab提供的数值拟合、方程求根及表格绘制等函数来解决问题,以使程序简单、易用,程序流程如图3所示[4]。

图3 程序流程图

3 结 论

通过数学模型的建立及验证,证明通过多项式拟合、多项式求解及图表绘制等方法求解气水两相条件下连续测井仪各分相流量的方法是可行的。利用Matlab在数值计算及方程求解的强大功能可以保证各分相流量计算的准确性。这为测井资料解释精度的提高提供了新的方法和途径,也为连续测井仪更好的为油田服务打下了良好的基础。

[1] 崔庆保,高 臣,郭忠懿.大庆油田产出剖面测井技术研究与进展[M].测井技术,2007,31(1)

[2] 王迎辉,庞巨丰,董兰屏.几种流量计测井方法的比较分析[J].国外测井技术,2009,24(6)

[3] 张志涌,等.精通MATLAB6.5版[M].北京:北京航空航天大学出版社,2005

[4] 薛 毅,等.数值分析与实验[M].北京:北京工业大学出版社,2005

P631.8+4

B

1004-9134(2011)05-0076-02

关 松,男,1982年生,2008年于大庆石油学院测试计量技术与仪器专业硕士毕业,目前在大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司从事生产测井的研究工作。邮编163711

2011-04-01编辑刘雅铭)

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