摘要：針對(dui)油氣水三相流(liu)條件下産液剖(pōu)面測井問題，在(zai)油田多相流模(mó)拟實驗裝置上(shàng)進行三相流條(tiáo)件下🏒阻抗式含(han)水率計的響應(ying)規律實驗，考察(chá)氣相💋介入對傘(san)集流渦輪流量(liàng)計 及阻抗式含(han)水率計流量和(hé)含水率測量的(de)影響，得到油氣(qì)水🔞三相流情況(kuàng)下渦輪流量計(jì)及阻抗含水率(lü)傳感器⛹🏻‍♀️的響應(ying)特性。實驗結果(guǒ)表明，氣相介入(ru)對傘集流渦輪(lun)流量計及阻抗(kàng)含水率計測量(liang)液相流💃量和含(han)水率有較大影(ying)響，使流量測量(liàng)值🏃‍♀️偏高，含水率(lǜ)測量值偏低；液(ye)相流量越低，二(er)者測量值誤差(cha)越大。給出了2口(kou)井現場測井實(shi)例，爲現場測井(jing)工程師在生産(chǎn)測井中産氣井(jing)的測試提供借(jiè)鑒。爲進一步⭕提(ti)高油氣水三相(xiàng)流🌈條件下的産(chǎn)出剖面測井質(zhi)量🏃🏻提出了建議(yì)。
0引言　
　　油田目前(qian)處于高含水開(kāi)發期，油井中油(yóu)氣水三相✏️流現(xian)📧象📐普遍。對于油(you)水兩相來說，已(yǐ)有成熟的産液(yè)🌐剖面的測量技(jì)術，阻抗式🌈産液(yè)剖面測井儀已(yi)在産❄️液剖面測(ce)井中✏️廣泛應🌈用(yong)，并獲得了良好(hao)的效果。該儀器(qì)在水爲連續相(xiàng)的高含水油水(shuǐ)兩相🤞流産出剖(pōu)📧面測量中，能正(zhèng)确測量流🌂量及(ji)含水率，具有很(hen)好的重複性、一(yi)緻性，能提供可(kě)靠的産液信息(xi)。對于油氣水三(sān)相流📞，由于氣液(ye)之間密度差異(yi)大，氣泡的表面(mian)張力大等因素(sù)的影響，導緻氣(qì)液混合🏃‍♀️不均勻(yun)，油氣水三相流(liu)體的流型、流态(tài)複雜，對産液剖(pou)面測井儀器的(de)測量結果造⚽成(chéng)了複雜的影響(xiang)，對産液情況的(de)🔴準确了解造成(chéng)了困難。油田采(cǎi)用集流式流量(liàng)計和放射性密(mi)度計組合測量(liàng)三相流。基于傘(san)集流渦輪流量(liang)計與放射性密(mi)度－持水率計組(zu)合儀💃在油氣水(shui)三相流模拟實(shí)驗裝置中的動(dòng)态試驗結果，建(jiàn)立了🈲三相流渦(wō)輪流量計⛷️統計(jì)測量模型。近年(nián)來，陸續研發了(le)光纖持氣率計(ji)［4］、低産液三相流(liu)測井儀［5］等新方(fāng)法和儀器。光纖(xian)持氣率計通過(guò)測量三相總流(liú)量、持🌍水率和持(chí)氣率，結合溫度(du)、壓力，采用解釋(shì)模型獲得油氣(qi)水的分相流量(liàng)。低産液三相流(liú)測井🐇儀受流量(liàng)和含水率測量(liang)範圍的影響隻(zhi)能在流量較低(dī)♉的低産液井中(zhōng)部👨‍❤️‍👨分應用。這些(xiē)工作😘并沒有研(yan)究氣體對兩相(xiang)流測井儀器的(de)定量影響。
　　本文(wén)在油田多相流(liú)模拟實驗裝置(zhì)上采用阻抗式(shì)含水率計在油(you)氣水三相流條(tiáo)件下進行室内(nèi)動态🚶實驗，得到(dào)油氣水三相流(liu)情況下渦輪流(liu)量計及阻抗含(hán)水率傳感器的(de)響應特性，定量(liang)分析評價了氣(qi)相對流量和含(han)水率測量的影(yǐng)響，并結合現場(chǎng)測井實例，爲現(xian)場測井工程師(shī)在生産測井中(zhōng)産氣井測試提(ti)供借鑒。
1實驗條(tiao)件及實驗方案(an)
　　實驗在油田多(duo)相流實驗室油(you)氣水三相流模(mó)拟井中進行🈲。透(tou)明有機玻璃井(jǐng)筒内徑爲125ｍｍ，實驗(yan)介質爲自來水(shuǐ)、柴油和壓縮空(kōng)🚶‍♀️氣。實驗儀器采(cǎi)用阻抗式産液(ye)剖面測井儀。儀(yi)🏃🏻器自下🚩向上依(yī)次爲傘式集流(liú)器、渦輪流量計(jì)和阻抗式含水(shuǐ)率傳🈚感器，渦輪(lún)流量計及✊阻抗(kang)傳感器内徑爲(wei)19ｍｍ。傘式⭐集流器具(ju)有16根金屬傘筋(jīn)，傘布采用高強(qiang)度薄織料，集流(liú)傘撐開後能夠(gòu)将内☀️徑爲125ｍｍ的井(jǐng)筒密封，使待測(ce)的油氣水👅混合(hé)流體被集🌍流傘(sǎn)集流後從集流(liu)👈傘下方的進液(ye)口🏃‍♂️流♊入測量通(tong)道。阻抗式🌈含水(shuǐ)率傳感✉️器和渦(wo)輪流量計依次(cì)⛷️安裝在集流傘(sǎn)上部，油氣水混(hun)合流體流經渦(wō)🍉輪流量計測量(liang)流量，再流經阻(zu)抗式含⚽水率傳(chuán)感器測量含水(shui)率，然‼️後由出液(ye)口流回到🧡井筒(tǒng)♌。
　　根據儀器的工(gong)作原理及儀器(qi)結構等條件，實(shi)驗時氣體流量(liang)設置分别爲0、1、3、5m3/d；油(yóu)水液相流量範(fan)圍爲3～60m3/d，流量調節(jie)分别爲3、5、10、20、40、60m3/d，含水率(lü)調節範圍50％～100％。實驗(yàn)中，先固定某一(yī)👌氣體流⭐量，待氣(qi)體流量👄穩定後(hou)調節油水兩相(xiang)含水率，流動穩(wen)定後，進行測量(liang)。
2多相流模拟井(jǐng)中的實驗及分(fèn)析
2.1氣體對渦輪(lun)流量計流量測(ce)量的影響
　　爲考(kǎo)察氣體對渦輪(lún)流量計流量測(ce)量的影響，在油(yóu)🔴氣🛀🏻水三相流中(zhōng)不同氣相流量(liàng)下對渦輪流量(liang)計進行了動态(tài)㊙️實驗💯标定✍️。實驗(yàn)時添加的氣體(ti)流量分别🔆爲1、3、5m3/d，油(you)水液相流量範(fan)圍3～60m3/d，含水率調節(jiē)範🈲圍50％～100％。
　　圖1氣體流(liú)量分别爲1、3、5m3/d時标(biao)定的渦輪流量(liàng)計在油氣水三(sān)相流中🔱的響應(ying)圖版。液相含水(shuǐ)率從100％逐漸遞減(jian)變化到50％，便于對(duì)比增加了清水(shuǐ)中标定的渦輪(lun)曲線✔️，即氣體流(liu)量爲0m3/d時的渦輪(lun)曲線👣。

（1）當加入氣體流(liú)量1m3/d時，液相流量(liang)在10m3/d以上時，渦輪(lún)響應與液相流(liu)量呈線性關系(xi)；由于加入的氣(qi)體較少，渦♌輪響(xiǎng)應頻率略高于(yu)沒有♻️加入氣體(ti)時清水中渦輪(lún)的響應；但在液(yè)相流量10m3/d以下時(shí)，随持氣率增加(jiā)，渦輪🤟響應明顯(xiǎn)高于清水中的(de)渦輪💋響應，測量(liàng)❄️流量明顯高于(yu)标準流量，産生(shēng)了較♻️大測量誤(wù)差［見圖1（ａ）］。
（2）當加入(ru)氣體流量3m3/d時，渦(wō)輪響應頻率明(ming)顯高于沒有加(jia)入氣體時清水(shuǐ)中渦輪的響應(ying)頻率。當加入氣(qì)體後，渦輪在低(dī)液量和⭕高液量(liàng)時有不同的規(gui)律，在液相流量(liàng)高于10m3/d時，渦輪響(xiǎng)應與液相流量(liàng)呈線性關系。而(ér)在低液量下（液(ye)相流量10m3/d以下），渦(wo)輪響應與液相(xiàng)流量呈非線性(xìng)關系。此時，渦輪(lún)響應遠遠高于(yu)相對應的液相(xiàng)流量🤞，随👨‍❤️‍👨液相流(liú)量增加，渦輪響(xiang)應增加緩慢，幾(ji)乎呈一🈲個平的(de)台階，渦🌂輪對液(ye)相👌流量失去了(le)分✉️辨能力，說明(míng)渦輪流🎯量計在(zai)産氣情況下測(ce)量低液⭕相流量(liang)時會有較大誤(wu)差［見圖1（ｂ）］。
（3）加入氣(qi)體流量5m3/d時渦輪(lun)響應與加入氣(qì)體3m3/d時的響應規(gui)律一緻，渦✌️輪響(xiang)應要明顯高于(yú)清水和加入3m3/d氣(qì)體時的響應，測(cè)量流量明顯偏(pian)高，渦輪流量計(jì)受氣體影響更(geng)爲嚴重［見圖1（ｃ）］。
（4）液(ye)相含水率從100％變(biàn)化到50％時，不同含(han)水率下的渦輪(lún)響🌈應曲線近于(yú)重合，即渦輪受(shou)油水兩相含水(shui)率變化影響較(jiao)小，氣體則是影(ying)響渦輪響應明(ming)顯偏高的主要(yao)因素。
　　利用清水(shuǐ)中渦輪的刻度(dù)方程計算加入(ru)不同氣體流量(liàng)後渦輪響應頻(pin)率所對應的流(liú)量，即爲加入氣(qì)體後的測量流(liu)量，與标準流量(liang)之比得到相對(duì)誤差。計算結果(guǒ)表明，氣體對液(yè)相流量的測量(liàng)産生了較大的(de)誤差👄，隻有流量(liang)較高、氣量較低(dī)的測點相對誤(wu)🌈差在10％以内，其他(tā)測點的相🔱對誤(wù)差均大于10％。尤其(qi)在液相流量較(jiao)低、持👄氣率較高(gāo)時，受氣相影響(xiǎng)尤爲嚴重。液相(xiàng)流量🐅5m3/d時相對🥰測(ce)量誤差最大可(ke)達135％，液相流量3m3/d時(shi)相對測量誤差(chà)最大♊可達300％。因此(cǐ)，現場測井時液(ye)相流量越低，持(chí)氣率越大，氣體(ti)對流💜量産生的(de)測量誤差❗越大(da)。
2.2氣體對阻抗含(hán)水率計含水率(lü)測量的影響
　　爲(wei)考察氣體對阻(zǔ)抗式含水率計(ji)含水率測量的(de)影響，在油👨‍❤️‍👨氣‼️水(shuǐ)三相流中不同(tong)氣相流量下對(dui)阻抗含🔆水率計(jì)進🌈行了動态實(shí)驗标定。實驗時(shi)氣體流量分别(bié)爲1、3、5m3/d，油水液相流(liu)量範圍爲3～40m3/d，含水(shui)率調節範圍50％～100％。圖(tú)2爲加入氣體流(liu)量1、3、5m3/d時标定的阻(zu)抗含水率計在(zai)油氣水三相流(liu)中的響應圖版(bǎn)。
（1）加入氣體流量(liàng)1m3/d，當液相流量較(jiào)高時儀器含水(shui)率響應略♻️低于(yú)未加入氣體時(shi)的含水率響應(yīng)，受氣體影🔴響小(xiǎo)；但在🈲液相流量(liang)較低（10m3/d以下）、含水(shuǐ)率較高（80％）時，含水(shuǐ)率響應明顯降(jiàng)低，測量含水偏(pian)低，受氣體影響(xiang)嚴重🌈，産生了較(jiào)大的測量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼誤差(chà)［見圖2（ａ）］。
（2）加入氣體(tǐ)流量3、5m3/d時，與未加(jia)入氣體的含水(shui)率圖版對比，加(jiā)入氣體後相對(dui)應的含水率響(xiǎng)應明顯降低，測(ce)量的含水率明(ming)顯低于标準含(hán)水率。氣流量5m3/d的(de)含水率響應🚩明(ming)顯低于氣流量(liang)3m3/d時的🏃‍♂️含水率響(xiǎng)應。尤其是在低(di)流量、高含水時(shi)，氣體對含水率(lǜ)測量❤️影響尤爲(wei)🚩嚴重，液相流量(liang)越低含水率響(xiǎng)應偏差🈚越大；氣(qi)體流❌量越高，含(han)水率測量偏差(chà)越大［見圖2（ｂ）、（ｃ）］。

　　計算加入氣體(ti)後的含水率測(ce)量誤差，誤差計(jì)算結果表明，加(jiā)入氣體後含水(shui)率測量誤差較(jiào)大，液相流✊量越(yuè)低含🏃‍♂️水率測量(liàng)👉誤差越大，最大(dà)測量誤差達到(dao)30％。根據阻抗式含(han)💯水率計的測量(liàng)原理，含水率傳(chuán)感器測量油水(shuǐ)混合相電導率(lǜ)與其中純水相(xiang)電導率之比确(que)定含水率。由于(yú)氣相爲非導電(diàn)相，當加入一定(ding)💃量氣體時，待測(cè)流體的混合電(diàn)😄導率降低，測量(liang)含水率降低；液(yè)🌈相流量越低，氣(qì)體所占比例越(yue)大，測量含水㊙️率(lü)誤差越大。
3現場(chǎng)測井
　　Ｔ－××－××1井是油田(tian)采油五廠1口水(shui)驅産出井，采用(yòng)阻抗式含水率(lü)計在該🐉井進行(hang)了測試。圖3、圖4分(fèn)别爲測點深度(dù)1097.3ｍ測量的流量及(ji)混相💋值曲線圖(tú)。2ｍｉｎ的采樣時間内(nèi)，流量及混相值(zhí)曲線波動劇烈(liè)，明顯受井下産(chǎn)氣影響，進行平(ping)均值計算時隻(zhī)能取後半段較(jiao)平穩⛹🏻‍♀️的數據，因(yīn)此，測試時需延(yán)長測量時間。錄(lù)取不同範圍數(shu)值時流量及含(han)水率🏃‍♀️測量差值(zhi)較大，流量平穩(wen)段爲14.81m3/d，高值‼️時達(da)到23.52m3/d；取不同測量(liàng)段的混相值時(shí)♊測量含水率最(zui)大相差12％。重複測(ce)量得到了相同(tóng)的測量🔴結果。由(yóu)此可🧑🏾‍🤝‍🧑🏼見，氣體對(dui)⭐流量及含水率(lǜ)測量🐇産生了非(fei)常大的測量誤(wù)差。
　　Ｂ2－××－××2井是油田采(cǎi)油一廠1口水驅(qu)産出井，該井井(jing)口計量産液51.72m3/d，取(qǔ)⭐樣🍉化驗含水率(lü)81.8％。采用阻抗式含(han)水率計在該井(jǐng)進⛹🏻‍♀️行了測試，圖(tu)5爲🆚第1測🔆點深度(du)1068ｍ測量的流量及(jí)混相值曲線圖(tu)。圖5的流量曲線(xiàn)表🤟明，流量曲線(xiàn)受氣體影響較(jiào)大，測量流量👈波(bō)動較大，在25～98m3/d之間(jian)波動，平均值爲(wèi)58.6m3/d；混相值波動也(yě)很大，在280～640Ｈｚ之間劇(jù)烈波動，平均值(zhi)圖5第1測點1068ｍ處流(liú)量👣曲線和混相(xiang)值曲線388Ｈｚ。該井測(ce)量流量爲65.8m3/d，測量(liàng)含水爲51.3％，受井下(xià)産🏃🏻氣影響明⭐顯(xiǎn)，測量流量明顯(xian)🧡高于井口計量(liàng)流量，測量含水(shuǐ)率明顯低于化(huà)驗含水率。同時(shí)，在該井測井時(shi)，使用了儀器上(shàng)裝有氣🤩體分離(lí)器的阻抗⁉️式含(hán)水率計在該井(jing)進行測試，第1測(ce)點的流量及混(hùn)相值曲線見圖(tu)6。由于氣體分離(lí)器👅将氣🥰體分離(lí)，未進入測量通(tong)道，減小了氣體(tǐ)對測量傳感器(qi)的影響，測量的(de)流量及混相值(zhi)曲線波動明顯(xiǎn)減少，流量波動(dong)爲36～78m3/d，平均值爲55m3/d；混(hùn)相值波動爲211～288Ｈｚ，平(píng)均✂️值爲228Ｈｚ。測量流(liu)量爲54.8m3/d，測💃🏻量含水(shui)率爲80.4％，與井口計(ji)量非常接近。對(dui)比測量結果表(biǎo)明，氣體對流量(liang)及含水率測量(liàng)造成了非常大(da)的測量☂️誤差，已(yi)不能進行準确(què)測量。




4結論及建(jiàn)議
（1）産氣井中使(shi)用兩相流儀器(qì)測量流量普遍(bian)偏高，氣體對流(liu)量測量産生的(de)相對誤差普遍(bian)大于10％；液相流量(liang)較👨‍❤️‍👨低時，受氣相(xiàng)影響尤爲嚴重(zhong)，液相流量5m3/d時相(xiàng)對🔞測量誤⭕差最(zui)大可達135％。在現場(chǎng)測井液相流量(liang)越低，持氣率越(yuè)大時，氣體對流(liu)量産生的測量(liang)誤差越大。
（2）産氣(qì)井中測量含水(shuǐ)率普遍偏低，氣(qi)體對含水率測(ce)量産生了🏃‍♂️較大(da)的測量誤差，液(ye)相流量越低，持(chi)氣率越大時，含(hán)水率測量誤差(cha)越大，最大測量(liàng)誤差達到30％。
（3）爲進(jin)一步提高油氣(qì)水三相流條件(jiàn)下的産出剖面(mian)♈測井質量，開發(fa)安全、環保、可靠(kào)的三相流測井(jing)技術是當務之(zhi)急。一方面研究(jiu)基于光纖持氣(qi)率計、渦輪流量(liàng)計及阻抗含水(shui)率計多傳⛷️感器(qì)組合的測量方(fang)法和解釋方法(fǎ)；另一方面研究(jiu)氣相分流的工(gong)藝，将三相流問(wen)題簡化爲兩相(xiang)流問題，采用兩(liǎng)相流的技術解(jiě)決問題。

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