油气井生产测试

一、测量仪器的基本结构

1．敏感元件2．放大元件3．指示和记录元件4．信号传输

二、测量仪器的性能指标

1．准确度（1）准确度等级（2）测量仪器的（示值）误差（3）测量仪器的引用误差和最大引用误差（4）测量仪器的最大允许误差

2．精度3．分辨力、分辨率和鉴别力4．灵敏度5．价格6．环境

三、误差的分类1．系统误差2．随机误差3．粗大误差

四、测量系统中的误差来源

1．测量设备误差2．测量方法误差3．测量环境误差4．测量人员误差

在油气井生产测试中，按用途分为：地面测量压力计井下测量压力计

地面压力测量

一．弹簧管压力表

地面流体压力测量中使用最多的一种压力表，属于弹性压力计。

1．仪器结构

弹簧管压力表主要由弹簧管（又叫波登管、包式管），齿轮传动结构，示数装置（分针和刻度盘）以及外壳几个部分组成。

2．工作原理

测量介质由所测空间通过细管进入弹簧管的内腔中，在介质压力的作用下，弹簧管内部压力的作用使其极力倾向变为圆形，迫使弹簧管的自由端产生移动；这一移动距离借助连接杆，带动齿轮传动机构，使固定在小齿轮上的指针相对于刻度盘旋转，指针旋转角的大小正比于弹簧管自由端的位移，也正比于所测压力的大小，因此可借指针在刻度盘上的位置指示出待测压力值。2．YDS—Ⅱ型远传压力表

用来自动测量各种无腐蚀性气体和液体压力的仪表。

此仪表有就地指示装置，也有将压力转换为电信号进行远传的装置；它属于电气压力仪表。

1. 仪器结构：一次表部分、电器箱部分、二次表部分

电器箱部分包括：变压器、稳压器、振荡器、放大器几个单元

一次表部分:包括压力敏感元件（弹簧管）、变送元件（差动变压器）和就地指示装置

二次表部分包括：电流表、电压表或其它接收装置

2. 工作原理：当压力进入弹簧管后，弹簧管自由端A将产生一个位移，这个位移经传动机构转变为角位移，带动指针将压力就地指示在刻度盘上；同时，变送器开始工作，差动变压器的铁芯F在杆B的带动下偏离了原来的中间位置，向上产生一个垂直位移，于是破坏了差动变压器次级的电磁平衡，从而在次级输出端产生一个不平衡电动势ΔE。ΔE经放大器放大整流后，输出直流电信号；在控制室的二次表将接受到的直流电信号指示出来。这样就完成了压力的遥测。

霍尔压力表

结构：主要由定电压电源和压力转换机构组成。

工作原理：通有直流电流的霍尔片放在垂直于电流方向的磁场中，当弹性元件在压力的作用下产生位移并带动霍尔片移动时，使霍尔片在垂直于电流和磁场的方向上产生一个与I和B成正比例的霍尔电势EH→送至显示仪表可指示或记录出压力值。

一．CY613-A型井下压力计

根据感压元件和记录方式的不同，机械式井下压力计可分为三种：弹簧管式井下压力计、弹簧式井下压力计、其它形式机械压力计。

CY613-A型井下压力计属于弹簧管式井下压力计。

1．仪器结构：绳帽部分钟机部分弹簧管部分最高温度计部分

2. 工作原理：压力测量元件：多圈式弹簧管；用毛细钢管来连通褶皱盒（封包）和弹簧管，褶皱盒相当于一个隔离器，以避免毛细管和弹簧管内腔被污物堵塞。褶皱盒、毛细钢管和弹簧管内腔中充满传压介质，被测压力作用于褶皱盒上，褶皱盒被压缩，容积变小，由于传压介质不可压缩，溢出的介质经毛细管传递给弹簧管，弹簧管自由端随压力变化径向扩张（即成比例伸展）；弹簧管伸展时带动装在其自由端的记录笔在与弹簧管轴向垂直的平面内旋转，并在记录筒内的记录卡片上划出印痕；同时，记录筒在钟机带动下向下匀速移动。这样的旋转和上下运动就构成了时间——压力坐标系统的记录图（记录卡片）。测量卡片上记录的位移（自基线至各记录点的垂直距离），借助校验曲线可算出各记录点所代表的压力值。

2．应变压力计

1、特点：可以连续测量管线中的压力，且将信号传输到地面。

2、结构：应变压力计由一个圆柱体构成；圆柱体的上部是实心的，上面绕有参考线圈；圆柱体的下部是一个空腔，上面绕有应变线圈；圆柱体的外部处于大气压下，要测的压力由管线引入内部空腔。

3、工作原理：当空腔内的压力与圆柱体外部的压力不同时，空腔受到压力，空腔的外部筒体产生弹性形变→传递至应变线圈，线圈的直流电阻发生改变，其变化用惠斯登电桥测量；该电阻变化被转换为电压变化，经压频变换成为应变式压力计的输出信号。应变线圈和参考线圈都是镍铬合金材料制成，其电阻变化很小，输出信号在毫伏数量级，最大输出电压为26mV。为了保持工作的稳

定性，应变压力计封闭于一个充满干氦的容器中。

应变压力计主要受温度和滞后的影响，滞后引起的误差要大于温度引起的误差。2．活塞式压力校验器

活塞式压力计的原理：

活塞式压力校验器采用的工作液体一般为变压器油和蓖麻油。当油（变压器油和蓖麻油）注入校验器内，将油杯阀8关紧，顺时针旋转手轮，使油产生一定的压力，压力驱使活塞向上移动。

当作用在活塞下端的油压与活塞、托盘和砝码的重力以及摩擦力相平衡时，活塞就被托起并稳定在一定位置上，根据所加砝码与活塞、托盘的重力以及活塞承压的有效面积可确定被测压力的数值。

当活塞、托盘和专用砝码的重力之和作用在活塞面积上所产生的压力与液压容器内所产生的压力相平衡时，被测压力的大小用下式表示：

其中，mo-活塞和托盘的质量（kg）；m-砝码质量（kg）；A-活塞承压的有效面

积（米2）；p：工作液压力，Pa。

第3章流量的测量

5种地面流量计：垫圈流量计、临界速度流量计、标准体积管、超声波流量计和玻璃转子

流量计;

5种井下流量计：浮子式井下流量计、涡轮流量计、示踪流量计、井下光纤多相流量计和

电磁流量计。

1、玻璃转子流量计

节流现象：当流体流经孔板时，孔板前后有压力差产生，压力差的大小随着流体流量的变化而变化，这种现象称为节流现象。

3、孔板流量计/临界速度流量计

当气井产气量超过8000米3/日时，一般应用孔板流量计。该仪表主要用于气藏探井和新气井（尚未接生产管线井）测试，生产井不宜采用（生产井管线最大允许压降一般都不能满足该仪器的要求）。

1、结构:由测气短节、压帽接箍、孔板和下流管线等组成

2、工作原理：当气体流量比较大的时候，气流通过孔板，当上游压力P1大于下游压力P2约一倍，即P2≤0.546P1时达到临界气流。临界气流时，在流束断面最小处，天然气的流速等于在该处温度下天然气中的声速。

进一步降低孔板出口外界压力，不会引起产气量增加；增加上游压力，流束断面最小处的流速并不增加，但会增加气体的密度和气流量，说明气体流量与下游压力无关，仅取决于上游压力。因此利用孔板前的压力即可算出气体流量。

超声波流量计

超声波流量计工作原理：声讯号穿过管道内流动的介质时，其传递速度受介质流动速度影响，声讯号在两个传感器之间的传递时间取决于管道内介质的流速。声讯号通过上游的时间比它通过下游的时间长，这个时间差值dt与管道内介质的流速vf成比例。

井下流量计

为什么要测井下流量：产层配产，识别并确定产能异常部位，直接确定采油指数，油气合采时减少地面测试工作量，以及减少地面设施。

1、浮子式井下流量计

2、涡轮式井下流量计

测试原理：井中流体的流动推动涡轮转动，永久磁铁随之转动，感应线圈切割磁力线而产生了一组类似于正弦信号的电脉冲信号→通过电缆传送到地面→由地面仪器接收并被转换为涡轮每秒钟转速（RPS）。

在一定流量、粘度范围内的流体介质中，涡轮的转速与流体的流速成正比→通过涡轮的转速求流体的流速→通过换算可得出通过管道的流体流量。

结构：涡轮流量计的主要元件是涡轮，涡轮轴上固定一个永久磁铁，其两边为感应线圈。

3、示踪流量计

1、原理：利用示踪剂来跟踪流体流动，通过测量射入流体的放射性示踪剂的速度来确定分层流量。

2、结构：主要由伽玛探测器和示踪喷射器两部分组成

影响示踪流量计测量精度的因素：（1）套管管径变化（2）2个探头间存在流

体损失3）示踪剂释放　

4、井下光纤多相流量计

5、电磁流量计

测试原理：利用电磁感应原理，当流体切割磁力线时，流体中带电粒子受洛仑兹力的作用而产生感生电动势，对于稳定的流体而言，感生电动势与流体的流速成正比，用特制的电极测得感生电动势，从而计算出流体的流量：

井温测井曲线应用

确定地温梯度、划分注水剖面、确定产液层位、寻找产气部位、检查水泥窜槽、