低产液水平井流动参数测量方法及信息处理研究

低产液水平井流动参数测量方法及信息处理研究石油生产测井,尤其是水平井生产测井流体流动情况极其复杂且大部分油田均处于高含水、低产液且普遍“脱气”现象,使得油井内流体流动参数的检测难度大大增加,且目前尚未有成熟地适用于水平井生产测井中流动参数测量的方法和设备。

因此,为满足水平井油田生产的实际需求,及时了解和掌握油井各产层的生产状况,优化油田生产,迫切需要研究能够对水平井生产测井油水两相流和油气水三相流流体流动参数进行有效测量的新方法、新技术。

本文以大庆、冀东等油田的实际开发策略为背景,开展水平井生产测井流体流动参数测量理论及关键技术研究。

(1)针对现有环形电极电导含水率计在低产液水平井生产测井油水两相流层流下进行含水率测量时不能获取全水相校正值的问题,提出一种基于环形电极和微型探针阵列相结合的电导传感器含水率测量方法,并在分析含水率测量电导传感器工作原理基础上设计一种用于水平管内动态全水值测量的微型探针阵列电导传感器结构模型。

建立不同轴向旋转角度的微型探针阵列电导传感器仿真模型,并分析不同结构参数的微型探针阵列电导传感器测量区域内的电场和空间灵敏度的分布特性,从而得出传感器结构优化参数。

在此基础上,考察不同结构参数的微型探针阵列电导传感器在水平油水层流条件下的响应特性,分析不同水电导率下微型探针阵列和环形电极传感器响应结果的线性关系,从而通过以上仿真结果分析该方法在低产液水平井油水层流条件下进行含水率测量的可行性。

(2)针对现有光纤探针含气率计在低产液水平井生产测井油气水三相流含气率测量时存在灵敏度低、易沾油污等难题,提出一种基于蓝宝石光纤探针传感器的含气率测量方法,建立含气率测量光纤探针机理模型和仿真模型,对含气率测量光纤探针传感器的结构参数进行优化设计,考察含气率测量光纤探针传感器刺穿气泡不同径向位置和不同角度位置的响应特性,并分析讨论含气率测量光纤探针传感器输出原始信号利用单阈值法、固定双阈值法和自动调整双阈值法等阈值处理方法进行2值化处理效果。

(3)针对现有电磁流量计在低产液水平井生产测井油气水三相流流体呈非轴对称流场分布特性的流量测量时无法准确获取弦端流场信息的难题,提出一种基于电磁测量理论的复杂混相介质多电极相关流量测量方法,建立一种多电极双组励磁电磁相关流量测量传感器结构模型和激励磁场理论仿真模型,分析不同激励
模式下传感器内部空间磁感应强度分布特性以及设计双组励磁电磁相关传感器系统驱动电路结构方案。

(4)设计开发水平井生产测井参数测量仪器样机及数据解释平台,在含水率测量方面,通过静态实验验证该方法进行含水率测量的有效性,通过动态实验分析研究不同温度、矿化度、压力和不同工况等条件下仪器样机测量含水率的稳定性;在含气率测量方面,通过模拟井实验分析光纤探针在不同气量下的响应特性和不同阈值化处理方法对探针原始信号处理效果,并开展油气水三相流含气率测量动态标定实验;在流量测量方面,通过室内水平多相流模拟实验装置分别开展不同气量工况条件下的动态实验。