小直径产出剖面测井仪在小环套井中的应用

高 飞

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163453)



·仪器设备与应用·

小直径产出剖面测井仪在小环套井中的应用

高 飞

(大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司 黑龙江 大庆 163453)

针对油田某些生产井环套空间狭小，通用的Φ28 mm常规仪器在进行产出剖面测试中有时起下困难的实际情况，通过采用阵列电极传感器设计和改动通用丝杠重新设计集流器的办法，提出了Φ22 mm小直径产出剖面测井仪，并通过室内标定实验验证了仪器的响应效果。该仪器起下灵活，可对油流量进行准确测量，在油田测试现场应用效果良好，为小环套空间低产液井产出剖面测试提供了另一种新的技术手段。

小直径；测井仪；环套空间；现场应用

0 引 言

油田一些生产井中油管使用大节箍，另有其它原因造成环套空间狭小，通用的Φ28 mm产出剖面测井仪在小环套空间内无法正常起下，不能进行产出剖面测试。此外，油田某些生产井井况复杂，井下常伴有出砂、间歇产液等现象，因此给常规产出剖面测井带来难度。针对上述问题，本文提出了Φ22 mm小直径产出剖面测井仪，采用阵列电极传感器设计和改动通用丝杠重新设计集流器的办法，完成了小直径测井仪的研制，该仪器可在环套空间有限情况下顺利下井，并在出砂造成涡轮砂卡状况下仍可准确测得油流量，为产出剖面测试提供了新的技术手段，很好地满足了油田的测试需求[1-3]。

1 仪器简介及部分设计

1.1 仪器简介

小直径产出剖面测井仪包括Φ22 mm含有自动油水相分流装置的伞式集流器，用于油流量测量阵列电极的传感器，用于测量总产液量的涡轮流量计，Φ22 mm的伽马测量短接，Φ22 mm的井温磁性定位短接及适用于8 mm或12 mm电缆的Φ22 mm电缆头。仪器信号传输采用标准的5.729 kb/s曼码传输技术。仪器结构如图1所示。

图1 仪器结构示意图

1.2 阵列电极传感器的设计

阵列电极传感器采用轴向四电极环结构，四个金属电极被安置在集流伞的中心管上，通过尼龙管与中心管绝缘，通过流体与仪器外壳或套管壁构成回路。当电极环处于水相中时，回路导通；当电极环处于油相中时，回路截止，如图2所示。

图2 阵列电极传感器结构示意图

当集流器工作时，在集流器驱动机构的作用下，集流伞被撑起，套管内的截面空间被封闭，向上流动的油、水两相在集流伞下方汇聚，由于密度差异和重力的分离作用，由上而下依次为油相分离段和水相分离段，油相分离段和水相分离段之间存在油水界面。油水界面测量电极处于水相分离段时，其与仪器外壳之间构成的回路导通，测量信号输出高电平；随着油相不断累积，油水界面不断下移，油水界面测量电极依次处于油相分离段，其与仪器外壳之间构成的回路截止，测量信号输出低电平。由油水界面测量电极输出信号的高低电平的时间差，即可求出油流量[4]。

1.3 集流器的设计

仪器直径小型化最难实现的部分即为集流器的设计，由于直径的限制，将Φ28 mm伞式集流器按比例缩小的办法行不通，而影响仪器直径最关键的部件是直流电机的直径。Φ28 mm仪器采用Φ19 mm直流电机，目前能采购到的直流电机最小Φ为16 mm，只能在采用Φ28 mm仪器的通用丝杠的基础上做改制。传动丝杠没有小直径产品，只能在采用Φ28 mm仪器的通用丝杠的基础上做改制，以加长轴向长度的办法解决径向尺寸的缩小。集流器传动部分如图3所示。

图3 集流器传动部分示意图

2 标定情况

2.1 伽马标定

油田测试需用伽马进行校深，为此研制的Φ22 mm的伽马仪在标准井与Φ38 mm的注入剖面五参数伽马仪进行了对比实验。

如图4所示，左侧第一和第二条曲线为不同刻度下Φ38 mm伽马响应曲线，右侧曲线为Φ22mm伽马响应曲线。可以清晰看出，两种伽马曲线在不同深度下响应一致，特征峰一一对应，充分验证了Φ22 mm伽马的校深效果。

图4 Φ22mm伽马与Φ38mm伽马对比图

2.2 油水流量与油流量标定

为了刻度图版和验证仪器响应情况，在三采模拟井对小直径产出剖面测井仪进行了室内实验[5]。选用4支仪器进行综合细化的标定实验，给定油流量，调整水流量，记录不同配比下油流量响应数据。油流量分别设定为：0.5、1、2、3、4、5、6 m3/d，油水总流量上限设定为10 m3/d。如图5、图6所示。

图5 油流量刻度图版

从图5可以看出随着油流量的增加，阵列电极传感器任意两电极组合油相累积时间越短。因此只要在测井曲线中确定四个电极环中任意一对组合的油相累积时间，便可以解释计算出油相的体积流量。

图6 涡轮刻度图版

3 现场应用

对于产液量低于10 m3/d的低产液油井，使用小直径产出剖面测井仪均可录取到较为理想的数据，提供准确的解释成果。以某油田跃XXXX井为例，该井一共有8个射孔层位，当天井口量油结果为产液2.6 m3/d，含水27%。

如图7和图8所示为第一测量层位涡轮响应曲线和油流量测量曲线，从图中可以看出，涡轮转动良好，油流量四个测量台阶明显，经后期解释计算，产液量2.89 m3/d，油流量2.28 m3/d。

图7 第1测点涡轮响应曲线

图8 第1测点油流量测量曲线

如图9和图10所示为第二测量层位涡轮响应曲线和油流量测量曲线，从油流量测量曲线看，四个测量台阶抬升时间比第一测点变长，说明第一测点有产油量，经后期解释计算，总产液量为2.13 m3/d，油流量为1.68 m3/d。

图9 第2测点涡轮响应曲线

图10 第2测点油流量测量曲线

如图11和图12所示分别为第七测量层位和第八测量层位的油流量测量曲线，经后期解释计算，总产液量为2.13 m3/d，油流量为1.68 m3/d。

图11 第7测点油流量测量曲线

图12 第8测点油流量测量曲线

成果表1中给出跃XXXX井总产液量为2.89 m3/d，含水为21.1%，与当天井口量油结果(产液2.6 m3/d，含水27%)基本吻合，验证了仪器的可靠性。

再以某油田乌北XX-XXXX为例。当日井口量油为2.7 m3/d，含水为19.01%。如图13和图14所示为仪器在第一和第二测量层位测得的油流量台阶。

表1 跃XXXX井解释成果表

图13 第1测点油流量测量曲线

图14 第1测点油流量测量曲线

从成果表2中可直观看出V-14层为主产层，乌北XX-XXXX井总产液量为3.03 m3/d，含水为24.75%，与当天井口量油结果(产液2.7 m3/d，含水19.01%)基本吻合，再次验证了仪器的可靠性。

表2 乌北XX-XXXX井解释成果表

5 结 论

小直径产出剖面测井仪外径较常规环空仪器缩减6 mm，在油田一些管套空间狭窄的生产井中可以成功起下。独特的阵列式四电极传感器设计通过重力油水分离可获取点测油流量。仪器在油田的成功测试表明，该方法为小环套空间低产液井产出剖面测量提供了另一种新的技术手段。

[1] 吴锡令.生产测井原理[M].北京：石油工业出版社，1997：57-61.

[2] 冯其红，崔传志，王卫阳，等.油田开发与开采原理[M].东营：石油大学出版社，2012:161-172.

[3] 李 锐，王金钟，张志文，等.分离式低产液产出剖面测井技术及应用[J].测井技术，1999，23(增刊 )：519-524.

[4] 贲 亮.一种低产液井油流量精确测量技术[J].石油仪器，2014，28(1)：59-64.

[5] 戴家才，郭海敏，侯月明，等.低流量三相流动生产测井试验研究[J].测井技术，2004，28(6):482-483.

The Application of Slim Production Profile Logging Tool in the Slimhole Annulus

GAO Fei

(WellLoggingTechnologyServiceCompanyofDaqingOilfieldLimitedCompany,Daqing,Heilongjiang163453,China)

Because of small space around the casings, it is difficult to run the conventionalΦ28mm production logging tool in the slim hole annulus in some wells. In view of this situation, theΦ22mm slim production profile logging tool was designed by adopting the array electrode sensor and new diverter with changing general screw. The response results are verified by laboratory calibration experiment. The oil flow rate can be obtained accurately by the tool. The tool has the excellent effects, and can provide a new technical mean of production profile logging in low production slim annulus.

slim hole; logging tool; annulus; field application

高 飞，女，1967年生，工程师，1991年毕业于大庆石油学院测井专业，目前从事仪器研究工作。E-mail：dlts_gaofei@petrochina.com.cn

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2096-0077(2016)05-0047-04

2016-03-02 编辑：韩德林)