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摘要：為確定內(nèi)流式電磁流量計在水平井中測量油水兩相流流量的效果，采用集流的方式在油水兩相流模擬井水平井中進行了流量測量及標定。實驗結(jié)果表明，在集流的條件下，高流量、高含水率時，內(nèi)流式電磁流量計的流量測量結(jié)果不受含水率變化的影響，并與清水中的標定結(jié)果無明顯差別；流量較低時，用清水中的標定結(jié)果計算油水兩相流流量誤差大，可以采取分流的方法減小誤差并拓寬流量測量下限。另外，目前的兩電極內(nèi)流式電磁流量計在水平井中進行測量時，測量結(jié)果不受測量電極所處位置的影響。結(jié)果表明，可以采用集流式內(nèi)流式電磁流量計進行水平井油水兩相流流量的測量，測量結(jié)果準確可靠。
　　水平井中油水兩相流流量測量時常采用渦輪流量計，其測量誤差為±5%。由于進行水平井測井時測井儀器工作時間較長，測井工藝復(fù)雜，測量環(huán)境惡劣[1]，常常導(dǎo)致渦輪葉片被卡，影響測井成功率。而重新更換儀器時間長，工作量大，因此，提高水平井測井成功率具有重要的意義。
　　電磁法測量流體流量廣泛應(yīng)用于油田注水井、注聚井的注入剖面測井中，儀器工作穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)重復(fù)性好，測量結(jié)果準確可靠[2-3]。采用集流方式的內(nèi)流式電磁流量計在垂直管流中測量油水兩相流流量的方法已進行模擬井，并進行了數(shù)值仿真和理論上的測量機理，也進行了現(xiàn)場應(yīng)用�，F(xiàn)場應(yīng)用表明，電磁法在集流的條件下可以應(yīng)用于垂直管流中測量高含水率下的油水兩相流流量[7]。在高流量、高含水率的垂直井中進行流量測量時，用集流方式的內(nèi)流式電磁流量計在清水中的標定結(jié)果來計算油水兩相流中的流量，其誤差在±5%以內(nèi)�，F(xiàn)場應(yīng)用試驗顯示，電磁法測量高含水油井的流量具有重復(fù)性好、結(jié)果準確可靠的優(yōu)點，且因無可動部件而避免了砂卡問題的發(fā)生，顯著提高了測井成功率，因此進行電磁法測量水平管流油水兩相流流量的實驗研究尤為重要。模擬井實驗研究及水平井現(xiàn)場應(yīng)用結(jié)果表明，可以采用內(nèi)流式電磁流量計進行油水兩相流流量的測量，測量結(jié)果準確可靠，在水平井測井時可作為渦輪流量計測量的補充方法以提高測井成功率。
1實驗樣機及傳感器結(jié)構(gòu)
　　實驗樣機采用集流的測量方式和內(nèi)流式電磁流量傳感器。儀器的結(jié)構(gòu)及工作原理如圖1所示，儀器自上而下為出液口、電磁流量傳感器、傘式集流器。測量工藝為：儀器到達測量點后，撐開集流器，密封儀器與套管之間的環(huán)形空間，使得油水兩相混合流體由進液口流入，流經(jīng)電磁流量傳感器，電磁流量傳感器隨流量不同有相應(yīng)的頻率輸出，油水混合流體經(jīng)電磁流量傳感器檢測后由出液口流出，完成流量測量。

　　傳感器由2個發(fā)射磁極和2個測量（接收）電極構(gòu)成（圖2），由內(nèi)向外分別為絕緣內(nèi)襯、金屬內(nèi)壁、液壓油、金屬外壁。2個測量接收電極與2個發(fā)射磁極在圓周上相互垂直均勻分布，接收電極鑲嵌在絕緣內(nèi)襯壁上，直接接觸測量流體。磁極由磁芯和線圈兩部分組成，即在每個磁極磁芯的外側(cè)均包裹一層線圈，用來產(chǎn)生交變磁場，當導(dǎo)電流體從流道內(nèi)流過時將切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。

2模擬井實驗及結(jié)果
　　為明確集流條件下內(nèi)流式電磁流量計在水平管流油水兩相流中的響應(yīng)規(guī)律，，實驗所用集流器為布傘集流器，流量點為0、5、10、……、300m3/d，各流量下含水率調(diào)節(jié)為50%～100%，含水率間隔10%。同時進行了測量流體分流實驗和傳感器測量電極處于不同位置。
2.1水平條件下的室內(nèi)模擬井實驗及結(jié)果
　　圖4為該儀器在油水兩相流中測量流量的相對誤差（相對誤差即為標準流量與測量流量之差與標準流量的百分比）分布情況。相對誤差越小，儀器測量精度越高[8]。從圖3可以看出，在流量相同的情況下，當含水率高于70%時，儀器響應(yīng)頻率基本一致，表明在該實驗條件下，當流量高于20m3/d、含水率高于70%時，傘集流內(nèi)流式電磁流量計在水平井筒中油水兩相情況下標定結(jié)果與含水率無關(guān)，并與清水中標定結(jié)果基本一致。從圖4可以看出，當含水率高于80%、流量大于150m3/d時，測量相對誤差在±5%以內(nèi)。當含水率高于60%、流量大于40m3/d時，測量相對誤差在±10%以內(nèi)。分析圖3、圖4表明，集流條件下，可以考慮使用內(nèi)流式電磁流量計進行水平井中油水兩相流流量的測量。當流量低于40m3/d時，流量測量誤差大，超過±10%。為滿足水平井的測試需要，必須采取措施減小集流式內(nèi)流式電磁流量計的測量誤差。


2.2分流情況下實驗及結(jié)果
　　為減小低流量時的測量誤差，改善低流量時的測量效果，采取了在布傘集流器上部位置打孔分流流量的方法[9]，通過打孔使分流流量達到20%[10]，分流使聚集在傘跟部的油漏失一部分，從而有效提高流過傳感器的含水率。流道內(nèi)含水率高有利于儀器更好地進行測量。圖5為水平井筒中1#儀器采取分流流量方法在油水兩相流中進行測量的相對誤差分布情況。從圖5可以看出，當含水率高于80%、流量大于40m3/d時，測量相對誤差在±5%以內(nèi)。對比圖4和圖5可以發(fā)現(xiàn)：在含水率高于80%、測量誤差在±5%以內(nèi)時，流量測量下限由原來的150m3/d降低到40m3/d，明顯拓寬了流量測量下限，儀器可應(yīng)用的測量范圍更廣泛；分流后在流量大于40m3/d時測量相對誤差由原來的±10%減小到±5%，顯著降低了測量誤差。可見，采取分流的方法拓寬了流量測量下限并減小了測量誤差，分流測量方法是可行的。

2.3測量電極處于位置不同的實驗及結(jié)果
　　集流型內(nèi)流式電磁流量計采用2個測量電極的結(jié)構(gòu)，2個測量電極與2個發(fā)射磁極在圓周上相互垂直均勻分布。實際測井時，測量電極和磁極的位置在周向上是隨機且無法控制的。水平井中油水兩相流動形態(tài)復(fù)雜[11]，分別將測量電極在水平管流中以縱向排列和水平排列位置進行設(shè)置，來確定測量電極在水平管流中所處位置對測量結(jié)果的影響（圖6）。從圖6可以看出，在相同流量及含水率下，測量電極縱向排列（c）設(shè)置與水平（s）設(shè)置測量得到的數(shù)據(jù)點基本重合，表明內(nèi)流式電磁流量計測量結(jié)果不受測量電極在水平管流中所處位置的影響。

3現(xiàn)場應(yīng)用試驗
　　利用傘式集流內(nèi)流式電磁流量計在冀東油田的廟XX平7井進行了水平井測井現(xiàn)場試驗，該井采用篩管完井，井段為2079.58～2240.28m，有效長度160.7m，深度2247.08m，套管直徑177.8mm，人工井底2244.8m，造斜點1680.12m。測試前正常生產(chǎn)時產(chǎn)液量46.06m3/d，含水率99％。
　　廟XX-平7井為機采水平井，在日常生產(chǎn)條件下沒有測試通道，無法開展測試。為了實現(xiàn)產(chǎn)出剖面測試，給ACP堵水提供可靠的資料，在測試時改變舉升生產(chǎn)工藝，采用氣舉舉升方式模擬水平井正常生產(chǎn)條件，從而實現(xiàn)分段流量測試。
　　圖7、圖8分別為該井在2087m、2127m深度處的流量點測試結(jié)果。從圖7、圖8可以看出，在進行流量測試過程中，儀器輸出頻率波動較小，表明儀器工作狀態(tài)較好，并且井的產(chǎn)液量較穩(wěn)定。表1為該井的測井解釋成果。表1顯示在2110～2160層段，分層產(chǎn)液量為21.2m3/d，占全井產(chǎn)液的49.7%，結(jié)合井溫測井資料可以確定該層為主產(chǎn)液層。冀東油田采取了ACP堵水作業(yè)后該井增油1m3/d，增油效果明顯。

　　傘式集流內(nèi)流式電磁流量計可以應(yīng)用于水平井進行油水兩相流流量的測量，利用傘式集流內(nèi)流式電磁流量計測試結(jié)果可以準確確定主產(chǎn)液層，為油田挖潛改造提供可靠數(shù)據(jù)。
4結(jié)論
（1）在集流的條件下，采用內(nèi)流式內(nèi)流式電磁流量計在水平井油水兩相流中測量，當流量高于20m3/d、含水率高于70%時，內(nèi)流式電磁流量計儀器響應(yīng)不受含水率變化影響，并與清水中儀器響應(yīng)基本無差別。另外，內(nèi)流式電磁流量計測量結(jié)果不受測量電極在水平管流中所處位置的影響。
（2）對于測量上限為300m3/d的儀器，在含水率高于80%的情況下，測量誤差在±5%以內(nèi)時，分流后流量測量下限由原來的150m3/d降低到40m3/d；在流量大于40m3/d時，測量相對誤差由原來的±10%提高到±5%。采取分流流量的方法可以改善測量效果并拓寬流量測量下限。
（3）應(yīng)用集流式內(nèi)流式電磁流量計進行水平井油水兩相流流量測量，為油田挖潛改造提供可靠數(shù)據(jù)。

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