水平注水井原水流量計(jì)注入剖面測(cè)井技術(shù)試驗(yàn)研究

摘要: 水平井注水井注入剖面測(cè)井需要解決兩方面問(wèn)題，一方面是水平管流的流量測(cè)量問(wèn)題，另一方面是水平段儀器輸送問(wèn)題。為此，采用原水流量計(jì)進(jìn)行流量測(cè)量，利用 Sondex 公司的牽引器輸送測(cè)井儀器。實(shí)驗(yàn)表明，利用原水流量計(jì)測(cè)量水流量結(jié)果不受井眼角度影響，原水流量計(jì)可以用于水平井注水井流量測(cè)量。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)成功錄取到水平井注水井注入剖面測(cè)井資料。采用牽引器輸送原水流量計(jì)可以解決水平井籠統(tǒng)注水井注入剖面測(cè)井問(wèn)題。
引言
水平井開(kāi)發(fā)技術(shù)在大慶油田已經(jīng)開(kāi)始規(guī)模應(yīng)用，并在大慶外圍油田開(kāi)發(fā)中見(jiàn)到良好的開(kāi)發(fā)效果。近幾年，利用水平井進(jìn)行注水開(kāi)發(fā)已經(jīng)在油田開(kāi)發(fā)中得到應(yīng)用。由于水平井井身結(jié)構(gòu)和井內(nèi)注入流體的流動(dòng)狀態(tài)復(fù)雜性，導(dǎo)致水平井的注入剖面測(cè)井技術(shù)與傳統(tǒng)的直井測(cè)試技術(shù)相比有著顯著的不同。直井可以直接依靠?jī)x器自身重量或帶加重桿起下，而水平井必須借助外力把儀器送到目的層位，適用于直井流量測(cè)量的技術(shù)不能滿(mǎn)足水平注水井的需要，因此，水平注水井剖面測(cè)試的難點(diǎn)主要是解決儀器在水平段的輸送問(wèn)題和水平條件下的流量測(cè)量問(wèn)題。垂直井注入剖面測(cè)井技術(shù)主要有同位素吸水剖面、渦輪流量計(jì)、脈沖中子氧活化測(cè)井儀和原水流量計(jì)。其中，原水流量計(jì)廣泛應(yīng)用于垂直井注入剖面測(cè)井，具有測(cè)量精度高、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。本文利用原水流量計(jì)開(kāi)展了不同傾斜角度條件下的模擬實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，原水流量計(jì)測(cè)量水流量不受井眼角度影響，可以用于水平管流的流量測(cè)量。因此，利用原水流量計(jì)研制了水平井注入剖面測(cè)井儀器。水平井生產(chǎn)測(cè)井工藝主要有油管輸送工藝、連續(xù)管輸送工藝、硬電纜輸送工藝和牽引器輸送工藝。本文采用牽引器研究并試驗(yàn)了適用于水平井籠統(tǒng)注入井的測(cè)井工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)井儀與牽引器的配接，形成了適合水平注水井的注入剖面測(cè)井技術(shù)，進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)并獲得成功，為水平井注入剖面的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)提供了有效的技術(shù)手段。
1 水平井注入剖面測(cè)井組合儀
水平井注入剖面測(cè)井組合儀是針對(duì)水平井籠統(tǒng)注水井注入剖面測(cè)井專(zhuān)門(mén)研制的，儀器結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。井下儀器主要包括通用短節(jié)( 遙測(cè)、溫度、壓力和 CCL) 、原水流量計(jì)和滾輪式扶正器。測(cè)量參數(shù)包括流量、溫 度、壓力、自然伽馬和深度。流量計(jì)采用的是非集流原水流量計(jì)和集流型原水流量計(jì)，對(duì)于注入量較大的井采用非集流原水流量計(jì)，注入量較小的井采用集流型原水流量計(jì)，測(cè)量方式采用定點(diǎn)測(cè)量。儀器采用遙測(cè)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了多參數(shù)同時(shí)測(cè)量和傳輸，儀器外徑 38 mm，耐壓80 MPa，耐溫150 ℃，流量測(cè)量范圍為1 ～ 800 m3 /d，測(cè)量精度 ± 5% 。

2 不同角度情況下的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)
為了考察井眼斜度變化對(duì)原水流量計(jì)測(cè)量流量的影響，開(kāi)展了非集流原水流量計(jì)在不同斜度情況下的流量測(cè)量模擬實(shí)驗(yàn)。模擬實(shí)驗(yàn)在大慶油田多相流實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，儀器外徑 38 mm，模擬井筒內(nèi)徑為 124 mm，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)是水，傾斜角度分別為 0°、40°、80°和 90°( 水平) ，流量范圍為 5 ～ 850 m3 /d。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，在儀器居中條件下，井眼斜度變化對(duì)原水流量計(jì)的儀表常數(shù)沒(méi)有影響，滿(mǎn)量程誤差不大于 4% ，因此可以應(yīng)用原水流量計(jì)進(jìn)行水平井注水剖面測(cè)量。不同角度情況下的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖 2 所示。

3 水平井注入剖面測(cè)井工藝
水平井注水井注入剖面測(cè)井工藝原理如圖 3 所示。在垂直井段，儀器在重力作用下可以通過(guò)注入管柱下入到井內(nèi)，注入管柱下端須裝有喇叭口，且喇叭口應(yīng)在造斜點(diǎn)以上，保證測(cè)井完成后儀器順利起出，不發(fā)生卡儀器問(wèn)題。儀器通過(guò)喇叭口以后在重力作用下繼續(xù)向下移動(dòng)，當(dāng)儀器不能靠重力下移時(shí)，啟動(dòng)牽引器，利用牽引器將儀器推送到井底，上提電纜過(guò)程中進(jìn)行測(cè)井。

牽引器采用的是 Sondex 公司的牽引器，如圖 4所示。儀器外徑 54 mm，長(zhǎng)度 7．4 m，牽引力 273 kg，耐壓103 MPa，耐溫 150 ℃，牽引速度 540 m/h。牽引器連接于電纜頭和測(cè)井儀器之間。在水平段和造斜段儀器不能靠自重下放，利用牽引器可以將儀器推送到測(cè)井目的層段。井下?tīng)恳饔蓛山M呈 90°交叉分布的驅(qū)動(dòng)臂和扶正器組成。在進(jìn)行井下儀器牽引時(shí)，*先打開(kāi)牽引器驅(qū)動(dòng)臂，使驅(qū)動(dòng)臂端部的驅(qū)動(dòng)輪支撐到套管壁并保持足夠的正壓力，然后驅(qū)動(dòng)輪旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)對(duì)儀器的推送。井下儀器牽引過(guò)程可在地面進(jìn)行人工控制，通過(guò)控制命令和調(diào)整供電電壓可控制井下?tīng)恳俣群头较?。該牽引器提供了多種井下測(cè)量參數(shù)，包括電纜頭電壓和張力、牽引速度、接箍深度等數(shù)據(jù)，所有這些沿井身測(cè)量到的參數(shù)均可在地面顯示出來(lái)，使施工具有安全性和可操作性。當(dāng)斷開(kāi)電源時(shí)，驅(qū)動(dòng)臂在外力作用下可收回，保證儀器安全取出。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)及分析
2017 年 9 月在大慶油田采油八廠肇 X － 平 X 水平井注水井中*次進(jìn)行了水平井注入剖面測(cè)井現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。該井斜深2 055． 42 m，水平段長(zhǎng)度為568． 46 m，試驗(yàn)?zāi)康氖峭ㄟ^(guò)注入剖面測(cè)井了解該井各層段的注水情況，同時(shí)對(duì)水平井測(cè)井工藝、儀器的適用性、井下?tīng)恳骷熬谳o助裝置等設(shè)備的工作有效性和可靠性進(jìn)行評(píng)價(jià)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中，在密閉條件下錄取到了該井的注入剖面測(cè)井資料，進(jìn)行了重復(fù)測(cè)量，重復(fù)測(cè)量結(jié)果在誤差允許范圍內(nèi)，測(cè)井成果見(jiàn)表 1。該井施工壓力 6． 0 MPa，注入量45． 4 m3 /d，有 7 個(gè)射孔層，分 8 個(gè)測(cè)點(diǎn)測(cè)量，2 個(gè)層有吸入顯示，其中，P13( 1) ( 1 734 ～ 1 767 m) 層絕對(duì)吸入量4． 5 m3 /d，相對(duì)吸入量為9． 91 %，P13( 1) ( 1 899 ～1 943 m)層絕對(duì)吸入量 40． 9 m3 /d，相對(duì)吸入量為 90． 09% ，測(cè)井成果見(jiàn)表 1。通過(guò)與甲方的交流，再結(jié)合該井的動(dòng)靜態(tài)資料及周?chē)墓ぷ鳡顩r，采油廠的地質(zhì)人員認(rèn)為本次測(cè)井結(jié)果能比較準(zhǔn)確地反映該井的注入情況。

5 結(jié)論
1) 室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明，在儀器居中條件下，單相水流隨著井眼斜度變化對(duì)原水流量計(jì)的儀表常數(shù)沒(méi)有影響，即井眼斜度變化對(duì)原水流量計(jì)的流量測(cè)量結(jié)果沒(méi)有明顯影響，原水流量計(jì)能夠滿(mǎn)足水平注水井注入剖面測(cè)井要求。
2) 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明，本文所研究的測(cè)井工藝和測(cè)井儀器能夠滿(mǎn)足水平井籠統(tǒng)注水井注入剖面的測(cè)井要求，目前現(xiàn)場(chǎng)已投入小規(guī)模應(yīng)用，為水平井開(kāi)發(fā)提供了有效的注入剖面監(jiān)測(cè)手段。