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        電磁流量計在注聚井中的誤差分析及校正

        來源:作者:發表時間:2017-09-19 09:38:42

         摘 要:由于聚合物對井下工具的腐蝕、套管結垢等因素的影響,導致聚和物注入井中的測試流量與實際注入流量有誤差。針對現場測試時所遇到的誤差問題, 本文結合現場測試資料,分析了電磁流量計在注聚合物井測試誤差的形成原因,并針對其原因提出了試驗性的解決方法,取得了良好得效果。

         
        0 問題的提出
                2009年10月, 使用電磁流量計對喇 6-3415 井進行檢配測試時發現, 全井井下流量為120 m 3 /d, 而地面計量流量為140 m 3 /d,差值20 m 3 /d。為此,對200口井進行了統計分析,發現電磁流量計在注聚合物井檢配測試過程中,有120口井測試流量明顯少于水表流量。而電磁流量測井項目同時也發現:相同排量的注聚井頻率數會較注清水中略小,由于電磁流量的解釋是基于比例的算法,所以影響較小,但對于底部吸液少的層位影響較大,甚至將吸水低界提升。
         
        1 基于測量原理、溶液物性的誤差分析
        1.1 聚合物溶液磁導率微小于清水
         
                根據電磁感應原理,當導電流體在磁場強度為B的磁場中以速度ν運動時,切割磁力線而產生電場E,關系為:E=v×B。
         
                則在線性長度為L的a和b兩點之間產生感應電動勢Eab:20170919094011.jpg
         
                兩接收電極之間的距離L為已知常數,B為已知的磁場強度。故Eab是v的函數,Eab隨v的變化而變化。而瞬間流量Q等于流速v與導管截面積S(常數)的乘積,因此有:Q=K×Eab。
         
                 式中,K為儀器常數。因此,只要通過電路測得Eab,即可得到相應的流量Q。由于“通過實驗得出相同磁場強度聚合物(聚丙烯酰胺)溶液的磁通線密度小于清水中磁通線密度”,所以,相同截面積情況下在聚合物溶液中磁場強度B要比水中小,而現場測試儀器都是在清水中進行標定的,所以在注聚合物井中顯示流量會較清水中小。
        06L204班電磁流量計頻率統計表
         零頻率統計圖
        1m 3 /d所對應的頻率值統計圖
        1.2 聚合物溶液導電性發生改變
                在液體切割磁力線產生感應電動勢后,通過溶液將感應電動勢傳導至儀器的接收電極,在本公司研發中心2009年所做的聚合物溶液不同濃度的導電性實驗中證明隨著聚合物溶液濃度地不斷加大,溶液的電導率會不斷增大,尤其是在濃度由3000 mg/L增值5000mg/L時,增量較1000~3000 mg/L大得多。則在聚合物溶液中感應電動勢要大于在清水中 。 
         
        1.3 溶液體積的改變
         
                電磁流量測量的是流體速度v,即電磁流量計測量的是體積流量,而溶液的混合并不是簡單的體積的疊加,由于分子間隙存在混合溶液通常體積會變小。所以,測量值不應該是注聚泵流量計與注水泵流量計測量流量的簡單相加,但通常這個量略小。
         
        1.4 聚合物溶液非均質現象影響
                現場測試發現,部分注入井中聚合物并未完全溶解,甚至有的自噴產液井產出的是塊狀聚合物團,由此可以判斷部分聚合物經過靜態混合器混合后也并未形成溶液,這樣注入液并不具有均一性,周圍磁感線并不均勻,測試結果波動大。
         
        2 應用測井電磁流量計做的探索
                由于測試井所應用的電磁流量計測量原理相同,而測井所得頻率數更為直觀,為此本文將同一班組,同一只儀器在不同流量不同介質中的頻率值進行了統計,并將結果進行了分析。
         
                對該表中零流量頻率進行統計,在注聚井內零流量頻率比在清水內高。長時間注入以后,注聚井底部沉積了大量的析出聚合物或是因不溶而沉積的聚合物,此時井筒內溶液并非均一穩定的溶液,而是自上而下濃度逐漸增大的聚合物溶液,若底部流量較小,則很容易形成高濃度聚合物溶液,使電導率增大,頻率數隨之變大。電磁流量資料解釋各層吸水量方法是:由上點頻率數與下點頻率數差與總頻率數之比與注入流量的乘積。而這種比率解釋方法的前提是溶液必須均一穩定的。由上述數據可見,底部吸水較大的井因流速較大,溶解聚合物較少受影響較小,底部吸水較小的井受影響大,甚至解釋不出吸水。
         
                同時將每m 3 /d所對應的頻率值計算出來,發現在清水中的頻率值明顯大于聚合物溶液中,這也說明在平均濃度注入液中,磁場的影響占主導作用,注聚合物溶液中頻率值要相對小些,也就是將測量結果縮小,使誤差變大。
         
        3 針對誤差所采取的解決方法
        3.1 檢配時現場校正電磁流量計
                1)可以將流量計在井口進行現場標定,以井口流量、井口流量變化和井底零流量為3點刻度儀器,對比測試結果。
                2)聯合礦場將混合后流經單井管線的溶液進行精確測量,找到真實注入流量與測試流量誤差所在,并將混合前聚合物溶液流量計重新在聚合物條件下標定。
                3)現場延長每個配注段測試時間,減少聚合物團塊的影響 。
         
        3.2 通過電磁流量資料解釋校正方案
         
                喇9-PS1104井,于2008年進行了電磁流量測試,但測試結果與所附帶的井溫曲線矛盾,井溫在所有射孔層的**底部拐起,而電磁流量測試結果卻顯示吸水底界在薩39+10(1)的上部。為此,對該井進行了集流式電磁流量地測試,其結果與井溫反應相同。將該儀器在該區塊的電磁流量井中兩口注入量不同的井作為標定井,按電磁流量算法公式代入方程:
                Q=k(F-F0)
                —— — Q為流量
                —— — k為零流量以上每Hz所顯示的m3/d
                —— — F 為總頻率
                —— — F0 為零頻率值
                喇8-PS1714注入量70 m 3 /d,總頻率424.1 Hz;喇10-PS1732注入量60 m 3 /d,總頻率409.1 Hz。帶入上式得到零流量頻率為319.7 Hz。
         
        4 結論
                1) 該算法屬粗略的將底部吸水做以計算,但為進一步了解和研究電磁流量在注聚井中低流量部分的解釋提供了很好的思路。
                2) 由于底部濃度變大,零流量也隨之變大,區塊內每口井因井況原因、注入效果不同而存在差異,不能代表區塊內所有井,建議在井口進行關井測量零流量,后進行對比。
                3) 檢配時現場校正電磁流量計及通過電磁流量資料解釋進行方案校正能夠很好地解決在注聚井中的測量誤差。
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