產(chǎn)出剖面解釋中渦輪交會(huì)斜率計(jì)算方法分析.docx

1、產(chǎn)出剖面解釋中渦輪交會(huì)斜率計(jì)算方法分析姜志強(qiáng)（中海石油有限公司天津分公司，天津300452）范JII,李疾翎，任哲（中海油田服務(wù)股份有限公司油田技術(shù)事業(yè)部，河北三河065201）摘要連續(xù)流量測(cè)量是產(chǎn)出剖面測(cè)井的重要組成部分，其資料主要用于計(jì)算流體視速度。通過分析利用連續(xù)流量資料計(jì)算視速度的過程，確定了視速度計(jì)算的關(guān)鍵交會(huì)斜率.進(jìn)而對(duì)刻度層和刻度層間交會(huì)斜率計(jì)算的不同的方法進(jìn)行了分析對(duì)比，確定了刻度層交會(huì)斜率和層間交會(huì)斜率的合理計(jì)算方法，并通過實(shí)測(cè)資料處理進(jìn)行了驗(yàn)證。關(guān)鍵詞產(chǎn)出剖面解釋；視速度$渦輪；交會(huì)斜率中圖分類號(hào)P631.84文獻(xiàn)標(biāo)志碼A文章編號(hào)1673-1409（2013）32-0077

2、-03連續(xù)渦輪流量計(jì)廣泛應(yīng)用于產(chǎn)出剖面測(cè)量中，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、精度高、量程大等優(yōu)點(diǎn)。在產(chǎn)出剖面解釋中,流量資料主要用于確定井下混合流體視速度。流量資料的解釋方法有多種.精度較高且得到廣泛認(rèn)可的是下述方法：首先進(jìn)行渦輪交會(huì)分析，即針對(duì)不同井下環(huán)境和流體類型對(duì)流量計(jì)進(jìn)行刻度，確定交會(huì)斜率（儀器參數(shù)）和渦輪啟動(dòng)速度；然后利用渦輪響應(yīng)方程逐點(diǎn)計(jì)算視速度，最終得到連續(xù)視速度曲線。利用渦輪響應(yīng)方程計(jì)算視速度公式如下:K=譬一礦干V*式中，K為某一深度點(diǎn)視流體速度，m/min；RPS為深度點(diǎn)的渦輪響應(yīng),rad/s；Vt為電纜速度，m/min；K為交會(huì)斜率，rad/Fs（m/min）1；Vth為渦輪啟動(dòng)速度，m

3、/mino由上式可知，計(jì)算視速度需要確定交會(huì)斜率K和啟動(dòng)速度Vlho啟動(dòng)速度僅對(duì)低產(chǎn)井視速度計(jì)算有明顯影響，且其影響是線性的，可通過估算啟動(dòng)速度減小影響，而交會(huì)斜率對(duì)視速度的計(jì)算影響更為復(fù)雜且明顯。由表1可知，微小的斜率變化即町對(duì)解釋結(jié)果造成明顯影響，因此需要對(duì)交會(huì)斜率的計(jì)算進(jìn)行研究以提高解釋精度。1渦輪交會(huì)斜率計(jì)算方法分析斜率RPS/m.min1油產(chǎn)量/m3,d"1水產(chǎn)址/m3d1產(chǎn)液量/m3d'1產(chǎn)液址相對(duì)變化/%0.09062.4927.3289.810.08571.3229.38100.7012.130.08081.2931.69112.9825.800.07592.

4、6034.32126.9241.32表1不同交會(huì)斜率對(duì)解釋結(jié)果的影響對(duì)比表1.1刻度層斜率計(jì)算方法分析對(duì)連續(xù)渦輪曲線進(jìn)行分析時(shí)，首先在進(jìn)液口上部渦輪曲線平穩(wěn)段設(shè)置刻度層。然后利用最小二乘法對(duì)刻度層的測(cè)速和渦輪響應(yīng)進(jìn)行回歸，對(duì)斜率和截距的回歸公式如下：式中，K為縱截距；K為交會(huì)斜率；為交會(huì)點(diǎn)數(shù)目/、分別代表測(cè)速與渦輪響應(yīng)值。利用最小二乘法進(jìn)行刻度時(shí)，根據(jù)交會(huì)數(shù)據(jù)點(diǎn)的組成不同可分為整體交會(huì)和分段交會(huì)。前者利用所有交會(huì)點(diǎn)進(jìn)行回歸，后者分正轉(zhuǎn)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)點(diǎn)分別進(jìn)行回歸，如圖1、圖2所示。為了便于分析，參照常見施工方式，規(guī)定下測(cè)測(cè)速為正，下測(cè)時(shí)渦輪轉(zhuǎn)速為正。由于整體交會(huì)法具有計(jì)算過程簡(jiǎn)單、使用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，

5、因而得到了廣泛的使用。但在實(shí)際解釋過收稿日期2013-07-19作者簡(jiǎn)介姜志強(qiáng)（1963-）,男，高級(jí)工程師，現(xiàn)主要從事油氣田開發(fā)方面的研究工作。程中，解釋人員常發(fā)現(xiàn)采用分段交會(huì)時(shí)，正轉(zhuǎn)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)點(diǎn)的交會(huì)斜率是不同的.一般正轉(zhuǎn)回歸斜率要略大于反轉(zhuǎn)回歸斜率，這反映出了正轉(zhuǎn)點(diǎn)和反轉(zhuǎn)點(diǎn)具有不同的響應(yīng)規(guī)律。因此，筆者認(rèn)為采用分段交會(huì)法更為合理。通過分析流軾計(jì)測(cè)地原理及測(cè)井時(shí)實(shí)際情況.總結(jié)出K造成響應(yīng)規(guī)律不同的3點(diǎn)原|用：渦輪正轉(zhuǎn)發(fā)生在下測(cè)時(shí).此時(shí)流體沖擊的葉片的速度在數(shù)值上等于測(cè)壺速度加上流體速度，而渦輪反轉(zhuǎn)多發(fā)生在上測(cè)時(shí).此時(shí)沖擊速度在數(shù)值上等于測(cè)質(zhì)速度減去流體速度.這導(dǎo)致測(cè)速相同時(shí)，正轉(zhuǎn)交會(huì)斜率大于

6、反轉(zhuǎn)交會(huì)斜率；渦輪葉片形態(tài)上的作對(duì)稱性導(dǎo)致流體以相同的速度從上部(渦輪反轉(zhuǎn))和下部(渦輪正轉(zhuǎn))沖擊葉片時(shí)的角度不同.進(jìn)而導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力矩不一樣，因此渦輪響應(yīng)有區(qū)別；渦輪正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)阻力矩不一樣,包括摩擦阻力矩和電磁阻力矩等參數(shù)在正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)時(shí)存在區(qū)別也會(huì)造成渦輪響應(yīng)有X別。圖3層間斜率計(jì)算方法示意圖綜上所述，渦輪正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)具有不同的響應(yīng)規(guī)律.因此，應(yīng)對(duì)正轉(zhuǎn)點(diǎn)與反轉(zhuǎn)點(diǎn)分別進(jìn)行交會(huì)分析,即采用分段交會(huì)法。此外，分段交會(huì)法可以根據(jù)零流域?qū)咏粫?huì)結(jié)果估算渦輪流量計(jì)的啟動(dòng)速度.有助于提高解釋精度。對(duì)于低產(chǎn)井、產(chǎn)氣井等受啟動(dòng)速度影響較大的井，必須采用分段交會(huì)估算啟動(dòng)速度以提高解釋精度。1.2刻度層間斜率計(jì)算方法分

7、析為了得到連續(xù)的視速度曲線還需要確定刻度段間的交會(huì)斜率值.層間斜率需利用上下刻度層斜率計(jì)算。計(jì)算方法主要有以下3種：插值法、突變法及綜合法。插值法利用線性插值計(jì)算層間的斜率，如圖3(a).其中上、下部刻度層斜率值分別為K-Kz，層間某點(diǎn)距上、下部刻度層分別為I”、d;突變法認(rèn)為層間斜率在某-點(diǎn)產(chǎn)生突變，該點(diǎn)以上采用上部刻度層斜率.該點(diǎn)以下采用下部刻度層斜率，如圖3(b)；綜合法結(jié)合了前面2種方法，在某一區(qū)間采用插值法計(jì)算，其他區(qū)域的斜率采用臨近刻度層交會(huì)斜率.如圖3(c)o通過分析上述3種方法計(jì)算原理可知,當(dāng)上下2個(gè)刻度層交會(huì)斜率差別較大時(shí)，采用這3種方法得出的層間視流體速度會(huì)產(chǎn)生區(qū)別。為此.

8、宅者進(jìn)行r對(duì)比分析-如圖4所示，可以發(fā)現(xiàn)較小的上下斜率差距即可導(dǎo)致3種方法的計(jì)算結(jié)果產(chǎn)生明顯的差別。為了確定合適的層間斜率計(jì)算方法筆者對(duì)斜率的影響因素進(jìn)行了分析。斜率主要受到流量計(jì)本身、溫度、流體性質(zhì)等的影響。由于流雖計(jì)結(jié)構(gòu)和材料的區(qū)別.斜率往往有較大差別，測(cè)量時(shí)流量:計(jì)是否居中也會(huì)影響渦輪響應(yīng)；溫度主要是使渦輪金屬部件產(chǎn)生膨脹或收縮影響渦輪響應(yīng)?？紤]到測(cè)井時(shí)使用的是同一流量計(jì)且在測(cè)量范圍內(nèi)溫度變化較小，因而,造成斜率變化的主要因素是井筒流體性質(zhì)的變化。影響交會(huì)斜率的流體因素包括流體類型、流體黏度、流體密度、混合均勻程度、流型轉(zhuǎn)變等。流體類型對(duì)斜率值有較大影響，對(duì)于同一種儀器，輕質(zhì)相的斜率會(huì)明

9、顯小于垂質(zhì)相。流體黏度主要通過黏滯力影響渦輪響應(yīng)，黏度變大時(shí)流量計(jì)線性響應(yīng)段減少，同時(shí)使渦輪角速度變小。研究表明，黏度對(duì)斜率的影響主要出現(xiàn)在層流時(shí)，此時(shí)斜率隨黏度的增大而減??；當(dāng)流速較高，達(dá)到紊流狀態(tài)時(shí)，黏度對(duì)斜率影響可以忽略不計(jì)。流體密度增加，流體沖量增加，渦輪響應(yīng)會(huì)增大。試驗(yàn)結(jié)果表明，混合流體密度是影響渦輪響應(yīng)的重要因素。流體混合程度、流型轉(zhuǎn)換等因素對(duì)交會(huì)結(jié)果的影響極為復(fù)雜，難以定性評(píng)價(jià)，不過可以明確的是由流體混合狀態(tài)和流型轉(zhuǎn)換導(dǎo)致的斜率變化常發(fā)生于進(jìn)液口附近。測(cè)量速度對(duì)比-l/m«min*1測(cè)量速度對(duì)比3/mmini測(cè)量速度對(duì)比-2/mmin*1010010010插值法插值法插

10、值秘突變建突菱法突變法族合法綜合法,士=1.>K=132、K上:=1.34>130/>LZ1K=0.06I-<=0.0：!<ytTcK下=1.361K下=1.j36K-F=13(,55>圖43種層間斜率計(jì)算方法對(duì)比不難發(fā)現(xiàn)，導(dǎo)致斜率變化的流體因素都是在進(jìn)液口附近變化。因此，在進(jìn)液口附近交會(huì)斜率會(huì)發(fā)生變化，而遠(yuǎn)離進(jìn)液口的連續(xù)區(qū)域內(nèi)斜率一般不會(huì)出現(xiàn)明顯變化，其斜率值應(yīng)與鄰近的刻度層交會(huì)斜率一致。因此，采用綜合法，將進(jìn)液口附近設(shè)置為插值區(qū)域，其他區(qū)域斜率采用鄰近刻度層斜率，符合對(duì)斜率影響因素的理論分析和測(cè)井時(shí)井下的實(shí)際情況。在上述理論分析的基礎(chǔ)上，利用渤海油田A井

11、、B井2口產(chǎn)出剖面測(cè)井資料，分別利用分段交會(huì)法和綜合法進(jìn)行了刻度層和層間的斜率計(jì)算，通過連續(xù)視流體速度計(jì)算、流體物性參數(shù)計(jì)算并結(jié)合區(qū)域經(jīng)驗(yàn)選取合適的解釋模型和解釋參數(shù)進(jìn)行了產(chǎn)出剖面解釋。最終得到的分層產(chǎn)量、主次產(chǎn)層劃分及各層垂向上的含水率變化等分層解釋結(jié)論符合對(duì)測(cè)井曲線的定性分析和對(duì)油藏的認(rèn)識(shí)，解釋出的地面總產(chǎn)量與井口計(jì)量的相對(duì)誤差均在10%以下，從而驗(yàn)證了前面分析的正確性。表2解釋結(jié)果驗(yàn)證對(duì)比表井名視速度/mmin-1油日產(chǎn)量/n?水日產(chǎn)量/n?計(jì)算日產(chǎn)液量/ri?井口日產(chǎn)液/m3相對(duì)誤差/%A-14.257.529.587.091.75.1B-31.7167.923.7191.5204.76.4(1) 交會(huì)斜率是影響視流體速度計(jì)算的關(guān)鍵因素，其計(jì)算精度對(duì)解釋精度有較大影響。(2) 在刻度層采用分段交會(huì)法，考慮到了測(cè)量速度對(duì)渦輪響應(yīng)的影響，兼顧了渦輪的非對(duì)稱性，對(duì)響應(yīng)規(guī)律不同的數(shù)據(jù)點(diǎn)分開擬合，更加合理。同時(shí)這種方法還能夠估算渦輪啟動(dòng)速度，提高精度。(3) 通過分析影響斜率的各種因素并結(jié)合測(cè)井時(shí)井下實(shí)際流動(dòng)狀況，建議采用綜合法計(jì)算層間交會(huì)斜率，尤其是對(duì)與上下刻度層交會(huì)斜率差別較大的井。參考文獻(xiàn)