摘要：針對油(yóu)氣水三相流條件(jiàn)下産液剖面測井(jing)問題，在油田多🧑🏽‍🤝‍🧑🏻相(xiàng)流模拟實驗裝置(zhì)上進行三相流條(tiáo)件下阻抗式含水(shui)率計的響應規律(lü)實驗，考察氣相介(jiè)入對傘集流渦輪(lun)流量計 及阻抗式(shi)含水率計流量和(he)含水率測量的影(yǐng)響，得到油氣水三(san)相流情況下渦輪(lún)流量計及阻抗含(hán)水率傳感器的響(xiang)應特性。實驗結果(guo)表明，氣相介入對(dui)傘集流渦輪流量(liàng)計及阻抗含👄水率(lǜ)計測量液相流👣量(liàng)和含水率有較大(dà)影響，使流量測量(liang)值偏高，含水🌈率測(cè)量值偏低；液相流(liu)量越低，二者測量(liang)值誤差越㊙️大。給出(chu)了2口井🚩現場測井(jing)實例，爲現場測井(jǐng)工程師在生産測(ce)井中産氣井的測(ce)試提供借鑒。爲進(jin)一步提高油氣水(shuǐ)三相流條件下的(de)産出剖面測井質(zhi)量提出了建議。
0引(yǐn)言　
　　油田目前處于(yu)高含水開發期，油(you)井中油氣水三相(xiang)流現象普遍。對于(yú)油水兩相來說，已(yi)有成熟的産液剖(pou)面♈的測量技術，阻(zǔ)抗式産液剖面測(cè)井儀已在産液剖(pōu)面測井中廣泛應(ying)用，并獲得了良好(hao)的效果。該🙇🏻儀器在(zài)水爲連續相的高(gao)含水油水兩相流(liu)産出剖面測量中(zhong)，能正确測量流量(liang)及含水率，具有很(hěn)好的☀️重複性、一緻(zhi)性，能提供可靠的(de)💃産液信息。對于⭐油(you)氣💞水三相流，由于(yu)氣液之間密度差(chà)異🐉大，氣泡的表面(mian)📐張🤩力大等因素的(de)影響，導緻氣液混(hùn)合不均勻，油氣水(shui)三相流體的流型(xing)、流态複雜，對産液(yè)剖面測㊙️井儀器的(de)測量結果造成了(le)複雜的影響，對産(chan)液情況的♻️準确了(le)解造成了困難。油(yóu)田采用集流式流(liu)量計和💁放射🥵性密(mi)度計組合測量三(sān)相流✌️。基于傘集流(liú)渦輪流量計與♌放(fàng)射性密度－持水率(lǜ)計組合儀在油氣(qì)水三相流模拟實(shi)驗裝置中的動态(tai)試驗結果，建立了(le)🍓三相流渦輪流量(liang)計統計測量模型(xíng)。近年來，陸續研發(fā)了光纖持氣率計(jì)［4］、低産液三相流測(cè)井🚩儀［5］等新方法和(he)儀器。光纖持氣率(lǜ)計通過測量三相(xiang)總流量、持👈水率和(hé)持氣率，結合溫度(du)、壓力，采用🙇‍♀️解釋模(mó)型獲得油氣水的(de)分相流量。低産液(ye)三相流測井儀受(shou)流量和含水率測(cè)量範圍的影響隻(zhi)能在流量較低的(de)低産液井中部分(fèn)應用。這些工作并(bìng)沒有研究氣體對(duì)兩相流測井儀器(qì)的定量影響。
　　本文(wén)在油田多相流模(mó)拟實驗裝置上采(cai)用阻抗式含😄水率(lǜ)計在油氣水三相(xiang)流條件下進行室(shi)内動态🈲實驗，得到(dào)🛀🏻油氣🔴水三🚩相流情(qing)況下渦輪流量計(ji)及阻🚶‍♀️抗含水🍓率傳(chuán)感器的響應特性(xìng)，定量分🏒析評價了(le)氣相對流量🌈和含(hán)水率測量的影😄響(xiang)，并結合現場測井(jǐng)實例，爲現場♻️測井(jing)工程師在生産測(cè)井☎️中産氣井測試(shì)提供借鑒。
1實驗條(tiáo)件及實驗方案
　　實(shi)驗在油田多相流(liú)實驗室油氣水三(sān)相流模拟井㊙️中進(jin)行。透明有機玻璃(lí)井筒内徑爲125ｍｍ，實驗(yàn)介質爲自✉️來水、柴(chái)油⚽和壓縮空氣。實(shí)驗儀器采用阻抗(kàng)式産液剖面測👣井(jing)儀。儀器自下向上(shang)依次爲傘😄式集流(liu)器、渦輪流量計和(hé)阻抗式含水率傳(chuán)感器，渦輪流量計(ji)及🚶阻抗傳感器内(nèi)徑爲19ｍｍ。傘式集流器(qì)具有16根金屬傘筋(jīn)🚶，傘布采用高🤩強度(dù)薄織料，集流傘撐(cheng)開後能夠将内徑(jing)爲125ｍｍ的井筒密封，使(shǐ)待測的油氣水混(hùn)合流體被集🔴流傘(san)集流後從集流傘(san)下方的進液口流(liú)入測量通道。阻抗(kang)式💃含水率傳感🏒器(qì)和渦輪流量計依(yi)次安裝♌在集流傘(sǎn)上部，油氣水混合(he)流體流經渦輪流(liu)量計測量流量，再(zai)流經阻抗式♍含⭕水(shui)率傳感器測量含(hán)水率，然後由出液(ye)口流回到井筒。
　　根(gen)據儀器的工作原(yuan)理及儀器結構等(děng)條件，實驗時氣體(ti)流量✨設置分别爲(wèi)0、1、3、5m3/d；油水液相流量範(fan)圍爲3～60m3/d，流量🐪調節分(fèn)别爲3、5、10、20、40、60m3/d，含水率調節(jiē)範圍50％～100％。實驗中，先固(gù)定某一氣體流量(liàng)，待氣體流量穩定(ding)後💞調節油水兩相(xiang)含水率，流動穩定(dìng)後，進行測量。
2多相(xiang)流模拟井中的實(shi)驗及分析
2.1氣體對(duì)渦輪流量計流量(liang)測量的影響
　　爲考(kao)察氣體對渦輪流(liú)量計流量測量的(de)影響，在油🔞氣水🈲三(san)相流中不同氣相(xiàng)流量下對渦輪流(liú)量計進行了動态(tai)實驗标定。實驗時(shí)添加的氣體流量(liàng)分别爲1、3、5m3/d，油水液相(xiang)流量範圍3～60m3/d，含水率(lü)調節範圍50％～100％。
　　圖1氣體(tǐ)流量分别爲1、3、5m3/d時标(biao)定的渦輪流量計(ji)在油氣水三相流(liú)中㊙️的響應圖版。液(yè)相含水率從100％逐漸(jiàn)遞減變化到50％，便㊙️于(yú)對⁉️比增加了清水(shui)中标定的渦輪曲(qu)線，即氣體流量爲(wei)☔0m3/d時的渦輪曲線。

（1）當加入氣體流量(liàng)1m3/d時，液相流量在10m3/d以(yǐ)上時，渦輪響應🚶‍♀️與(yu)液相流🛀量呈線性(xìng)關系；由于加入的(de)氣體較少，渦輪響(xiang)應頻率略高于沒(méi)有加入氣體時清(qīng)水中渦輪的響應(yīng)；但在液㊙️相流量10m3/d以(yǐ)下時，随持氣率增(zēng)加，渦輪響應明顯(xian)高于清水中的渦(wō)輪⛱️響應，測量流量(liàng)明顯高于标準流(liú)量，産生了較大測(ce)量誤差［見圖1（ａ）］。
（2）當加(jia)入氣體流量3m3/d時，渦(wō)輪響應頻率明顯(xian)高于沒有加入氣(qi)體時✌️清水中渦輪(lun)的響應頻率。當加(jia)入氣體📞後，渦輪在(zài)低液量和高液量(liang)時有不同的規律(lǜ)，在液㊙️相流量高于(yu)10m3/d時，渦輪響應與液(yè)相流量呈線性關(guan)系。而在低液量下(xia)（液相流量10m3/d以下），渦(wo)輪響應與液相流(liu)量呈非線性關系(xì)。此時，渦🌏輪響應遠(yuǎn)遠高于相對應的(de)液相流量🔞，随液相(xiang)流量增加，渦輪響(xiang)應增加緩慢，幾乎(hu)呈一☎️個平的台階(jie)，渦輪對液相🍉流量(liàng)失去了分辨🌈能力(lì)，說明渦輪流量計(jì)在産氣情況💋下測(ce)量低液相流量時(shí)會有較大誤差［見(jiàn)圖1（ｂ）］。
（3）加入氣體流量(liang)5m3/d時渦輪響應與加(jia)入氣體3m3/d時的響應(yīng)規律🛀🏻一緻，渦♌輪響(xiang)應要明顯高于清(qing)水和加入3m3/d氣體時(shí)的響應，測量流量(liàng)明顯偏高，渦輪流(liu)量計受氣體影響(xiǎng)更爲嚴重［見圖1（ｃ）］。
（4）液(yè)相含水率從100％變化(hua)到50％時，不同含水率(lü)下的渦輪響🙇‍♀️應曲(qǔ)♈線近于🌐重合，即渦(wō)輪受油水兩相含(hán)水率變化影響較(jiào)小，氣體👄則是影響(xiang)渦輪響應明顯偏(piān)高的主要因素。
　　利(li)用清水中渦輪的(de)刻度方程計算加(jiā)入不同氣體流🌂量(liang)🌈後渦✂️輪♊響應頻率(lǜ)所對應的流量，即(ji)爲加入氣體後的(de)測量流量，與标準(zhǔn)流量之比得到相(xiàng)對誤差💃。計算結果(guo)表明，氣體對液相(xiàng)流量的測♻️量産生(sheng)了較大的誤差🏒，隻(zhi)有流量較高、氣量(liàng)較低的測點相對(duì)誤差在10％以内，其他(tā)測點的相對誤差(cha)均大于10％。尤其在液(ye)🐅相流量較低、持氣(qì)率較高時，受氣相(xiang)影響尤爲嚴重。液(ye)相流量5m3/d時相對測(ce)量誤🍓差最大可達(da)135％，液相流量3m3/d時相對(duì)測量誤差最大可(kě)達300％。因此，現場測井(jing)時液相流量越低(dī)，持氣率越大，氣體(tǐ)對流量産生的測(cè)量誤差越大。
2.2氣體(ti)對阻抗含水率計(ji)含水率測量的影(yǐng)響
　　爲考察氣體對(dui)阻抗式含水率計(jì)含水率測量的影(ying)響，在油氣水❤️三相(xiang)流中不同氣相流(liú)量下對阻抗含🌂水(shuǐ)率計進🛀行了動态(tài)實驗标定。實驗時(shi)氣體流量分㊙️别爲(wèi)1、3、5m3/d，油水液相😍流量範(fàn)圍爲3～40m3/d，含水率調節(jiē)範圍50％～100％。圖2爲加入氣(qì)體流量1、3、5m3/d時标定的(de)阻抗含水率計在(zai)油氣水👄三相流中(zhōng)的響應圖版。
（1）加入(rù)氣體流量1m3/d，當液相(xiàng)流量較高時儀器(qi)含水率響㊙️應📱略低(di)于未❓加入氣體時(shi)的含水率響應，受(shòu)氣體影響小；但在(zài)液相🏃🏻流量較低（10m3/d以(yǐ)下）、含水率較高（80％）時(shi)，含水率響應🔴明顯(xiǎn)降低，測量含水偏(piān)低，受氣體影響嚴(yán)重，産生了較大的(de)測量誤差［見圖2（ａ）］。
（2）加(jia)入氣體流量3、5m3/d時，與(yǔ)未加入氣體的含(hán)水率圖版對比，加(jia)入氣體後相對應(ying)的含水率響應明(ming)顯降低，測量的含(hán)水率明顯低于标(biāo)準含水率。氣流量(liang)5m3/d的含水率響應✍️明(ming)顯低于氣流量3m3/d時(shi)的含水率響應。尤(yóu)其是在低流量、高(gāo)含水時，氣體對含(hán)水率測量影響尤(you)爲嚴重，液相流🚩量(liang)越低含水率響應(yīng)偏差越大；氣體流(liu)量越高，含水率測(cè)量偏差越大［見圖(tú)2（ｂ）、（ｃ）］。

　　計(jì)算加入氣體後的(de)含水率測量誤差(cha)，誤差計算結果表(biao)明🔞，加入氣體後含(hán)水率測量誤差較(jiao)大，液相流量越低(di)含☀️水率㊙️測量誤差(chà)😄越大，最大測量誤(wu)差達到30％。根據阻抗(kàng)式含水率計❗的測(cè)量原理，含水率傳(chuán)感器測量油水🐆混(hun)合相電導率與其(qí)中純水相電導率(lü)之比确定含水率(lǜ)。由于氣相爲非導(dao)電相，當加入一定(dìng)🔞量氣體時，待測🐪流(liu)體的混合電導率(lü)降低，測量含水率(lü)降低；液相流量越(yue)低，氣體所占比例(li)越大，測量含水率(lü)誤差越大。
3現場測(ce)井
　　Ｔ－××－××1井是油田采油(you)五廠1口水驅産出(chū)井，采用阻抗式含(han)水率計在🔱該井進(jin)行了測試。圖3、圖4分(fen)别爲測點深度🌏1097.3ｍ測(cè)量的流量及⭐混相(xiang)值曲線圖。2ｍｉｎ的采樣(yàng)時間内，流量及混(hun)相值曲線波動劇(jù)烈，明顯受井下🌈産(chan)氣影響，進行平均(jun1)值計算時隻能取(qu)後半段較平穩的(de)數據，因此，測試時(shi)需延長測量時間(jian)。錄取不同範圍數(shu)值時流量及含水(shui)率測量差值較大(dà)，流量平穩段爲14.81m3/d，高(gao)值💃🏻時達到23.52m3/d；取不同(tong)測量段的混相值(zhi)時測量含水率最(zui)大相差12％。重複測量(liàng)得💰到了相同的測(cè)量結果。由此可見(jiàn)，氣體對流量及含(hán)水率測量💛産生了(le)非常大的測量誤(wu)差。
　　Ｂ2－××－××2井是油田采油(yóu)一廠1口水驅産出(chū)井，該井井口計量(liàng)産液🔞51.72m3/d，取樣化驗含(han)水率81.8％。采用阻抗式(shì)含水率計在該井(jing)進行了測試，圖5爲(wèi)⁉️第1測點深度1068ｍ測量(liang)的流量及混相值(zhí)曲線圖。圖⛱️5的流量(liàng)曲線表☎️明，流量曲(qu)線受氣體影響較(jiao)大，測量流量波動(dong)較大，在25～98m3/d之間波動(dòng)，平均值👄爲58.6m3/d；混相值(zhí)波動也很大，在280～640Ｈｚ之(zhī)間劇烈波動，平均(jun1)值圖💘5第1測點1068ｍ處流(liú)量曲線和混相值(zhí)曲線388Ｈｚ。該井測量❗流(liú)量爲65.8m3/d，測量含水爲(wèi)51.3％，受🏃🏻‍♂️井下産氣影響(xiǎng)明顯，測量流量明(míng)顯高于井口計量(liang)流量，測量含水率(lǜ)明顯低于化驗含(hán)水率。同時，在該井(jǐng)測井時，使用了儀(yi)器上裝有氣⭐體分(fen)離器的阻抗🈲式含(hán)水率計在該井進(jìn)行測試，第🌈1測點的(de)流量及混相值曲(qu)♈線見圖6。由于氣體(tǐ)分離器⭐将氣💃體分(fen)離，未進入測量通(tōng)道😄，減小了氣體對(dui)測量傳感器的影(yǐng)響，測量的流量及(jí)混🤟相值⛱️曲♉線波動(dong)明顯減少，流量波(bo)動爲36～78m3/d，平均值爲55m3/d；混(hùn)相值波動爲211～288Ｈｚ，平均(jun)🌂值爲228Ｈｚ。測量流量爲(wei)54.8m3/d，測量含水率🥵爲80.4％，與(yu)井口計量非常接(jiē)近⭐。對比測量結果(guǒ)表明，氣體對流量(liang)及含水率測量造(zao)成了非常大的測(ce)量誤差，已不能進(jin)行準确測量。




4結論(lùn)及建議
（1）産氣井中(zhōng)使用兩相流儀器(qi)測量流量普遍偏(piān)高，氣體對流🏒量💘測(ce)量産生的相對誤(wù)差普遍大于10％；液相(xiang)流量較低時，受氣(qì)相影響尤爲嚴重(zhòng)，液相流量5m3/d時相對(duì)測量誤差最大可(ke)達135％。在現場測井液(ye)相流量越低，持氣(qì)率越大時，氣體對(dui)流量産生的測量(liang)誤差越大。
（2）産氣井(jing)中測量含水率普(pu)遍偏低，氣體對含(han)水率測量産生🤞了(le)較大的測量誤差(chà)，液相流量越低，持(chí)氣率越大時，含水(shuǐ)率測量誤差越大(dà)，最大測量誤差達(da)到30％。
（3）爲進一步提高(gāo)油氣水三相流條(tiao)件下的産出剖面(mian)㊙️測♈井🧑🏾‍🤝‍🧑🏼質量😍，開發安(an)全、環保、可靠的三(sān)相流測井技術是(shi)當務之急。一🤟方面(mian)研究基于光纖持(chí)氣率計、渦輪流量(liang)計及阻抗含水率(lǜ)💯計多傳感器組⛱️合(he)的測量方法和解(jie)釋方法；另一🧑🏽‍🤝‍🧑🏻方面(miàn)研究氣相分流💞的(de)工藝，将三相流問(wèn)題簡化爲兩相流(liu)問題，采用兩相流(liú)的技♋術解決問題(ti)。

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