運(yùn)用水流量計(jì)實(shí)時(shí)監(jiān)控注水井里面液位變化
點(diǎn)擊次數(shù)：2153 發(fā)布時(shí)間：2021-03-19 07:11:23
摘要：針對(duì)目前河南油田鋼絲偏心投撈分層測試中，存在多個(gè)小卡距層及分層段數(shù)超過４段以上多級(jí)多段難以細(xì)分注水等問題，開展了注水井測調(diào)一體化工藝技術(shù)研究。通過研究配套電磁式同心測調(diào)儀、井下可調(diào)配水器等儀器和工具，將配水器間距由５～６ｍ 縮小到３．５ｍ，實(shí)現(xiàn)多個(gè)小卡距層細(xì)分注水，拓寬了注水井分層測試的應(yīng)用范圍。將５層分注井由投撈測試４天縮短為１～２天，提高了測試效率。
目前河南油田分注工藝以偏心分注為主導(dǎo)，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是可投撈任意層段的堵塞器，進(jìn)行調(diào)換水嘴，但是該測試工藝存在以下問題：①由于投撈測試下投撈器等測試工具沖距至少需要５～６ｍ 以上，因此存在多個(gè)小卡距層的注水井無法細(xì)分。②偏心投撈測試調(diào) 配１個(gè) 注 水 層 水 嘴，一般需要試投、測試、不合適再試投、再測試等操作步驟，隨著分層段數(shù)的增多以及層間干擾因素的影響，尤其是分層數(shù)超過４段以上，現(xiàn)場測試投撈工作量大，效率低。為了拓寬了注水井分層測試的應(yīng)用范圍，提高注水井測試投撈效率，降低測試工作量，在河南油田開展了注水井測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)研究應(yīng)用。
１ 技術(shù)管柱組成及工藝原理
注水井同心測調(diào)注水管柱，主要由井下可調(diào)配水器、Ｙ３４１注水封隔器、緩沖器、球座、篩管、絲堵等組成。軟件部分由電磁式同心測調(diào)儀、地面控制箱、電纜測井車及配套防噴工具組成。
工藝原理：井下可調(diào)配水器與分注管柱一起下入，Ｙ３４１注水封隔器坐封后將注水層封隔開，電磁式同心測調(diào)儀由電纜下到分注管柱，與井下可調(diào)配水器對(duì)接。地面控制箱通過電纜傳輸流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)電磁式同心測調(diào)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)井下可調(diào)配水器固定水嘴開度大小，實(shí)現(xiàn)邊測邊調(diào)。
２ 主要配套工具
２．１ 井下可調(diào)配水器
井下可調(diào)配水器主要由定位導(dǎo)管、上接 頭、外 筒、旋轉(zhuǎn)芯子、固定水嘴、下接頭等部件組成，如圖１
所示。定位導(dǎo)管上端面設(shè)計(jì)為平臺(tái)式喇叭口實(shí)現(xiàn)電磁式同心測調(diào)儀的可靠對(duì)接，下側(cè)壁開有防轉(zhuǎn)卡槽實(shí)現(xiàn)測調(diào)時(shí)電磁式同心測調(diào)儀的防轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)式芯子由旋轉(zhuǎn)式陶瓷閥片和旋轉(zhuǎn)套組成，可以通過電磁式同心測調(diào)儀調(diào)節(jié)固定水嘴的大小開度，控制注水量大小。
２．２ 電磁式同心測調(diào)儀
電磁式同心測調(diào)儀是同心分層注水工藝技術(shù)的關(guān)鍵儀器，其設(shè)計(jì)理念：集成流量測試與水量調(diào)節(jié)于一體，實(shí)現(xiàn)測調(diào)同 步；動(dòng)力傳遞設(shè)計(jì)為同心降速機(jī)制，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)力傳遞效率高，測調(diào)穩(wěn)定性高。主要包括以下結(jié)構(gòu)，如圖２所示。
２．２．１ 直讀式電磁式流量計(jì)
主要用于實(shí)時(shí)測量流量，檢驗(yàn)井下可調(diào)配水器配水量的大小，方便實(shí)現(xiàn)注水井各層配注量的調(diào)節(jié)，可同時(shí)測量流量、壓力、溫度三種參數(shù)。壓力、溫度傳感器均采用恒流供電的方式，流量、壓力、溫度三種電量信號(hào)*終由流量計(jì)的數(shù)字電路部分將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到測量數(shù)據(jù)，并通過單芯電纜載波方式將數(shù)字信號(hào)編碼并上傳到地面控制箱。
水流量計(jì)的測量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律。對(duì)于帶電粒子均勻分布的流體，當(dāng)磁場強(qiáng)度一定時(shí)，感應(yīng)電壓與流體的流速成線性關(guān)系，與流體的溫度、壓力、密度和粘度等物理參數(shù)無關(guān)，所以水流量計(jì)具有許多其它測量原理流量計(jì)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)大量程范圍的高精度測量。
２．２．２ 電動(dòng)定位裝置
主要由定位控制直流電機(jī)、減速器、定位爪等組成。定位爪通過地面控制，可以實(shí)現(xiàn)收攏與張開。在與井下可調(diào)配水器定位時(shí)，電磁式同心測調(diào)儀定位裝置能夠準(zhǔn)確坐落在定位導(dǎo)管的喇叭口（定位平臺(tái)）上，實(shí)現(xiàn)免投撈，無需投撈測試至少６ｍ 以上的沖距，因此可以將井下可調(diào)配水器間距由５～６ｍ 縮小到３．５ｍ，實(shí)現(xiàn)多個(gè)小卡距層細(xì)分注水。
２．２．３ 電動(dòng)調(diào)節(jié)裝置
調(diào)節(jié)錐體上的調(diào)節(jié)爪帶動(dòng)井下可調(diào)配水器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)芯子和活動(dòng)閥片轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水量大小的調(diào)節(jié)。
３ 現(xiàn)場應(yīng)用情況
完成下 Ｔ７－３７１、古３５０５、古３５０３等１２口井３井次的現(xiàn)場試驗(yàn)，共測調(diào) １３ 次，測調(diào)成功率１００％，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)小卡距層的細(xì)分注水，５層分注井平均測調(diào)時(shí)間由投撈測試４天縮短為１～２天，提高了測試效率。
４ 結(jié)論
①注水井同心測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)投撈分注工藝需要機(jī)械導(dǎo)向、對(duì)接、投撈工序，適應(yīng)目前多個(gè)小卡距層細(xì)分注水調(diào)配問題。②通過注水井同心測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)，采用邊測邊調(diào)的方式進(jìn)行流量測試與調(diào)配，將５層分注井由投撈測試４天縮短為１～２天，提高了測試效率。 ③注水井同心測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)采用電磁式流量計(jì)測試，測試時(shí)與流體的溫度、壓力、密度和粘度等物理參數(shù)無關(guān)，適應(yīng)于注水井的分層測試。
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目前河南油田分注工藝以偏心分注為主導(dǎo)，該工藝的優(yōu)點(diǎn)是可投撈任意層段的堵塞器，進(jìn)行調(diào)換水嘴，但是該測試工藝存在以下問題：①由于投撈測試下投撈器等測試工具沖距至少需要５～６ｍ 以上，因此存在多個(gè)小卡距層的注水井無法細(xì)分。②偏心投撈測試調(diào) 配１個(gè) 注 水 層 水 嘴，一般需要試投、測試、不合適再試投、再測試等操作步驟，隨著分層段數(shù)的增多以及層間干擾因素的影響，尤其是分層數(shù)超過４段以上，現(xiàn)場測試投撈工作量大，效率低。為了拓寬了注水井分層測試的應(yīng)用范圍，提高注水井測試投撈效率，降低測試工作量，在河南油田開展了注水井測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)研究應(yīng)用。
１ 技術(shù)管柱組成及工藝原理
注水井同心測調(diào)注水管柱，主要由井下可調(diào)配水器、Ｙ３４１注水封隔器、緩沖器、球座、篩管、絲堵等組成。軟件部分由電磁式同心測調(diào)儀、地面控制箱、電纜測井車及配套防噴工具組成。
工藝原理：井下可調(diào)配水器與分注管柱一起下入，Ｙ３４１注水封隔器坐封后將注水層封隔開，電磁式同心測調(diào)儀由電纜下到分注管柱，與井下可調(diào)配水器對(duì)接。地面控制箱通過電纜傳輸流量、壓力和溫度數(shù)據(jù)，并對(duì)電磁式同心測調(diào)儀進(jìn)行實(shí)時(shí)控制，進(jìn)而調(diào)節(jié)井下可調(diào)配水器固定水嘴開度大小，實(shí)現(xiàn)邊測邊調(diào)。
２ 主要配套工具
２．１ 井下可調(diào)配水器
井下可調(diào)配水器主要由定位導(dǎo)管、上接 頭、外 筒、旋轉(zhuǎn)芯子、固定水嘴、下接頭等部件組成，如圖１
所示。定位導(dǎo)管上端面設(shè)計(jì)為平臺(tái)式喇叭口實(shí)現(xiàn)電磁式同心測調(diào)儀的可靠對(duì)接，下側(cè)壁開有防轉(zhuǎn)卡槽實(shí)現(xiàn)測調(diào)時(shí)電磁式同心測調(diào)儀的防轉(zhuǎn)。旋轉(zhuǎn)式芯子由旋轉(zhuǎn)式陶瓷閥片和旋轉(zhuǎn)套組成，可以通過電磁式同心測調(diào)儀調(diào)節(jié)固定水嘴的大小開度，控制注水量大小。
２．２ 電磁式同心測調(diào)儀
電磁式同心測調(diào)儀是同心分層注水工藝技術(shù)的關(guān)鍵儀器，其設(shè)計(jì)理念：集成流量測試與水量調(diào)節(jié)于一體，實(shí)現(xiàn)測調(diào)同 步；動(dòng)力傳遞設(shè)計(jì)為同心降速機(jī)制，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，動(dòng)力傳遞效率高，測調(diào)穩(wěn)定性高。主要包括以下結(jié)構(gòu)，如圖２所示。
２．２．１ 直讀式電磁式流量計(jì)
主要用于實(shí)時(shí)測量流量，檢驗(yàn)井下可調(diào)配水器配水量的大小，方便實(shí)現(xiàn)注水井各層配注量的調(diào)節(jié)，可同時(shí)測量流量、壓力、溫度三種參數(shù)。壓力、溫度傳感器均采用恒流供電的方式，流量、壓力、溫度三種電量信號(hào)*終由流量計(jì)的數(shù)字電路部分將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，得到測量數(shù)據(jù)，并通過單芯電纜載波方式將數(shù)字信號(hào)編碼并上傳到地面控制箱。
水流量計(jì)的測量原理是基于法拉*電磁感應(yīng)定律。對(duì)于帶電粒子均勻分布的流體，當(dāng)磁場強(qiáng)度一定時(shí)，感應(yīng)電壓與流體的流速成線性關(guān)系，與流體的溫度、壓力、密度和粘度等物理參數(shù)無關(guān)，所以水流量計(jì)具有許多其它測量原理流量計(jì)無可比擬的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)大量程范圍的高精度測量。
２．２．２ 電動(dòng)定位裝置
主要由定位控制直流電機(jī)、減速器、定位爪等組成。定位爪通過地面控制，可以實(shí)現(xiàn)收攏與張開。在與井下可調(diào)配水器定位時(shí)，電磁式同心測調(diào)儀定位裝置能夠準(zhǔn)確坐落在定位導(dǎo)管的喇叭口（定位平臺(tái)）上，實(shí)現(xiàn)免投撈，無需投撈測試至少６ｍ 以上的沖距，因此可以將井下可調(diào)配水器間距由５～６ｍ 縮小到３．５ｍ，實(shí)現(xiàn)多個(gè)小卡距層細(xì)分注水。
２．２．３ 電動(dòng)調(diào)節(jié)裝置
調(diào)節(jié)錐體上的調(diào)節(jié)爪帶動(dòng)井下可調(diào)配水器內(nèi)的旋轉(zhuǎn)芯子和活動(dòng)閥片轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)水量大小的調(diào)節(jié)。
３ 現(xiàn)場應(yīng)用情況
完成下 Ｔ７－３７１、古３５０５、古３５０３等１２口井３井次的現(xiàn)場試驗(yàn)，共測調(diào) １３ 次，測調(diào)成功率１００％，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)小卡距層的細(xì)分注水，５層分注井平均測調(diào)時(shí)間由投撈測試４天縮短為１～２天，提高了測試效率。
４ 結(jié)論
①注水井同心測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)，擺脫了傳統(tǒng)投撈分注工藝需要機(jī)械導(dǎo)向、對(duì)接、投撈工序，適應(yīng)目前多個(gè)小卡距層細(xì)分注水調(diào)配問題。②通過注水井同心測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)，采用邊測邊調(diào)的方式進(jìn)行流量測試與調(diào)配，將５層分注井由投撈測試４天縮短為１～２天，提高了測試效率。 ③注水井同心測調(diào)一體化分注工藝技術(shù)采用電磁式流量計(jì)測試，測試時(shí)與流體的溫度、壓力、密度和粘度等物理參數(shù)無關(guān)，適應(yīng)于注水井的分層測試。
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