集流式电磁流量计在聚合物中响应特性研究
发布日期:2018-11-20 13:34
1、引言
在油田开发中,注入剖面测井是一项十分重要的工作。在注入井监测上主要有电磁流量测井、注入剖面五参数测井、氧活化测井、连续相关测井等手段,不同测井项目具有不同的适应性。目前,笼统井注入剖面测井主要使用外流式电磁流量计进行测井,外流式电磁流量计在注入量高,井况好的注入井中具有较好的测量效果,由于仪器分辨率低,在注入量低的井中无法有效分辨各层的吸水情况。在井内粘污严重,尤其是注聚井内有粘污导致套管缩径的情况下,还会使外流式电磁流量计的测量结果出现较大的误差。受限于外流电磁流量计的结构,对仪器进行改进所取得的效果十分有限。在电磁流量测井过程中进行井径校正,需要加挂仪器同时非常规的井径测量办法目前尚不成熟。因此,需要一种新型的仪器以满足低注入量笼统井注入剖面尤其是注聚剖面的精细测量工作。集流式电磁流量计由于测量精度高线性度好,在笼统井注入剖面测井上取得了很好的测井效果。you效解决了二、三类油层注入剖面测量的问题。目前集流式电磁流量计的日常校准是在清水介质中完成的,而集流式电磁流量计用于了注水,注聚,注三元笼统井的注入剖面测井工作,三种介质流动特性各不相同,因此需要研究其在聚合物等介质中的响应规律,指导生产应用。同时由于集流式电磁流量计大量应用于低注入量井,集流压差是否会对各吸水层的吸水条件造成影响也是需要了解的问题。

2、聚合物在仪器测量通道中流型的判断
对于被测量流体的不同流型,其流动规律差别很大,对仪器的输出也有较大影响,因此,必须首先判断出流型,才能对仪器进行正确刻度,保证其测量的精度仪器测量通道为圆管,根据非牛顿流体力学理论阿,聚合物的流动特性符合幂律流体的特性。以幂律流体在圆管中的流
动特性为基础,可以运用Z值法来判断聚合物在圆管中的流态。判断幂律流体在圆管中流型的计算公式如下所示。
圆管直径,ρ为流体密度,K为流体的稠度系数,n为流体的流性指数,μN为平均流速。对于聚合物等非牛顿流体在Z<808时流态为层流,在Z>808时流态为紊流。本次实验中聚合物浓度为1000p0m,密度p=1000kg/m3,稠度系数K=0094,流性指数n=0.560,仪器内流道直径D=20×103m。由此可以计算出聚合物从层流变化为紊流的流量界限为26.75m3/d,在两种流态下仪器具有不同的仪器常数。随着聚合物溶液浓度升高,层流与紊流过渡的临界流量降低。

3、集流式电磁流量计在聚合物中的响应特性
为确定集流式电磁流量计在聚合物中的响应特性和集流器的集流压差在模拟井系统上设计了流量标定实验。在模拟井中分别在清水和三种不同浓度的聚合物介质中对集流式电磁流量计进行标定并测量了集流压差
3.1仪器在清水介质中的响应特性
在清水中集流式电磁流量计在全量程内具有很好的线性,线性度达到0.9998(如图1所示),仪器全量程测量精度达到0.8%。在低流量段(10m3/d以下)也具有高的精度(如图2所示)

图1 集流式电磁流量计校准曲线(清水)

图2 集流式电磁流量计校准曲线(清水、低流量)
3.2仪器在聚合物介质中的响应特性

图3 集流式电磁流量计校准曲线(聚合物1000mg/L)
仪器在注聚合物介质(浓度为1000pm)中的实际响应见图3,在26m3/d测量点左右的曲线斜率发生变化,与理论计算流型发生变化的流量一致,流型从层流过度到紊流,给仪器的频率响应特性造成影响,故仪器频率响应特性出现了斜率变化。
对标定数据进行分段线性回归,即将0m3/d-26m3/d的测量点的数据作为一组进行线性回归,其余的测量点的数据作为另一组进行线性回归,处理后得到两个线性方程,结果如图4所示。采用分段线性回归后,两段响应曲线的线性度均达到0.999以上,仪器精度达到1.09%FS

图5 集流式电磁流量计校准曲线(聚合物,分段回归)
3.3仪器在不同浓度聚合物介质中的响应差别

图5 集流式电磁流量计在不同浓度聚合物中的响应特性
在聚合物溶液中仪器在0m3d~70m3/d范围内具有较好的线性度和较高的精度。(如图5所示)。仪器在不同浓度的聚合物中的频率响应特性也趋于一致。仪器在聚合物介质中的零流量输出频率与清水中的零流量输出频率一致误差在±1Hz。
3.4清水标定测量结果的校正
日前在用的仪器全部在清水介质中进行标定,必须进行仪器常数的校正。根据标定结果和理论计算得出:当聚合物流量低于2675m3d时,仪器的K值与清水中的K值相近,可直接用清水刻度数据进行计算;当聚合物流量高于26.75m3/d时仪器的K值低于清水中的K值,K/K水k。将仪器在清水中标定所得的刻度系数K值乘以一定系数即得到仪器在聚合物中的K值即Kg-k×K水,由此可以得到流量校正公式:Q=(f-b)/(K水×k)。运用此公式处理流量为2675m3/d以上的仪器输出频率可得到更为准确的结果
3.5集流压差影响分析

图6 实时集流压差示意图
通过在仪器集流器上下加挂两只堵塞式压力计,记录了仪器标定过程中集流前后压力的变化,见图6,集流伞在测井过程中造成的集流器前后压差随着流量的增加而增加,但都很小。对应0-130m3d的流量变化,在清水介质中压差变化为0MPa^0.02MPa,在注聚合物介质中集流压差变化为0MPa-0.035MPa。由此可以确定,在测井过程中由于集流伞张开所带来的压力影响极小,不会对井内各层的吸水情况造成影响。
4、结论
1.集流式电磁流量计在清水中具有很高的精度和线性度
2.集流式电磁流量计在聚合物介质中在0m3/d-70m3/d范围内具有较高的精度和线性度。仪器在不同浓度的聚合物溶液中的频率响应趋于一致,同一 流量点仪器在聚合物中的输出频率要高于在清水中的输出频率。
3.仪器测量聚合物时,在量程范围内流型发生了变化,仪器响应特性发生变化。
4.用清水标定仪器,测量聚合物流量时,应对K值进行校正。
5.仪器在测井过程中集流压差较低仅为0.02MPa~0.035MPa,在开伞测井的过程中对井中注入压力影响十分微小。

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