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生产测井原理-第三章

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生产测井 原理 第三
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222第三章 流体密度及持水率测量流体密度及持水率测量主要用于确定多相流体中油、气、水的含量及沿井筒的分布规律。流体密度仪包括放射性密度仪和压差式密度仪两种;持水率仪根据测量原理可分为电容持水率计、低能放射性持水率计、微波持水率计等。本章主要介绍这些仪器的测量原理及资料处理方法。第一节 放射性流体密度计放射性密度计结构如图 3示,由伽马源、采样道和计数器三部分组成。当取样道图 3流体密度测井示意图内的流体密度发生变化时,计数器的响应就发生变化,地面设备测井曲线就记录了取样通道中的流体密度。放射性密度计采用 伽马源,发射的光子能量为 万电子伏特,在这一能量级下,不会发生电子对效应,同时将测量门槛值调到 万电子伏特,避免光电效应的影响,只记录发生康谱顿散射的光子。因此,伽马源发出的伽马射线经采样通道到达探测器的射线强度为:(30式中, ——伽马源处的伽马射线强度;0I——计数器处的伽马射线强度;——康普顿吸收系数,厘米 2/克;——流体密度,克/厘米 3;——取样室长度, 10~40对上式两边取对数,经整理后得:(3223取 =g, = 。 式中 =, 为已知, 可以测出; 主要与元素荷质比 A/Z 有关(Z 为原子序,A 为原子量) ,对于低原子序数元素, Z/A≈氢、氧、碳、钠等元素的康普顿吸收系数相差较小,即油、气、水和盐水的康普顿吸收系数基本相等。因此在半对数坐标上 与 呈线性关系。在一口生产井中由放射性密度测井所得到的曲线,图中第二道中实线是密度测井结果,虚线是流量测井结果。流体密度测井显示井底有底水存在,且密度值略大于 明井底沉有微砂粒或其它较重的悬浮物,或者是地底水的矿化度较高。流量曲线显示下部流体基本不流动,证实了静水柱的存在。同时也说明这一层段的射孔是无效的。密度曲线显示,流体主要从上部射孔层段产出,由于伴有气体产出,流体密度明显减小,井下为三相流动。流体从套管进入封隔器以上的油管之后,密度进一步减小,说明油管中气相比例上升、重相比例减小。利用密度曲线读值可以计算井筒中的持水率值(33)式中, ——密度曲线读值,mg/—原油密度,g/;o——地层水的密度,wg/ 3放射性密度计对密度的特征响应曲线,横坐标为密度、纵坐标为计数率。放射性密度计的不足之处是测量的统计特点、取样范围小以及对油水的灵敏性差。由于伽马射线源不是以常量辐射图 3度测井曲线图 3射性密度计校正224射线,因此总的读数有统计波动,消除统计波动的方法是求取一定时间内的统计平均值。放射性密度计的另一个不足是取样范围小。即与涡轮流量计类似,仅测中心附近的流体密度 x,不代表平均密度。在流型变化较大时,测量密度与平均密度差别更大,在斜井和水平井中,尤其如此。对油水两相来说,由于油水密度相差不大,因此灵敏度很低。所以,密度计主要适用于气液两相流动。第二节 压差密度计一、测量原理压差密度计是通过测量井筒内 2离的压差确定流体的平均密度。仪器结构如图 3示。它是由上下波纹管、电子线路短节、变压器、浮式联接管组成,仪器外表为割缝衬管。波纹管是压力—位移测量转换元件,主要用于低压或负压测量,波纹管的结构如图3示,其中一端开口,另一端密封,密封端处于自由状态,通入一定压力的液体或气体后,波纹管的伸长量为:(3)()12020图 3 波纹管图 3差密度计225a)平膜片 b)波纹膜片 c)膜盒 d)膜盒组式中,P——波纹管承受的液体或气体的压力;n——波纹数;波纹开口处的壁厚;E、 h——材料的弹性膜数和泊桑比;A——波纹管的有效面积;——波纹平面部分的倾角;取决于内外半径 自由端受到限制时,产生的轴向力(3421由式(3、 (3,当波纹管的结构和尺寸一定时,波纹管产生的轴向位移和轴向力均与压力 P 成正比。因此为了测量流体的压力,常利用波纹管将压力变换成位移。发生位移后,滑动变压器将压力信号变化为电信号输出。压差式密度计测量的是上、下波纹管间的压差,根据伯努力方程可得:(32式中, ——表示两个波纹管间的压差;表示两个波纹管间的距离;Z——流体平均流速;流体平均密度;——管径;D——摩阻系数。理得,(3)21(令(33变为(3)1(其中 表示测量值,K 表示速度变化引起的压差, F 表示摩擦引起的损失。一般情下,K 值可以忽略;当速度变化幅度较大时不能忽略。F 是摩擦梯度,是流体与管壁及仪器外壁摩擦引起的压差,与流速、管径、流体粘度及管子表面粗糙度相关。摩擦梯度的影响可用式(3算。式中 的计算方法是33(3])(32) 为相对粗糙度, 为绝对粗糙度,普通管子的粗糙度为 至 古拉兹提出的计算光滑管的摩阻系数的公式为:(3常采用实验图版。图 3斯伦贝谢公司压差密度计摩擦校正图版,流量较低时(小于 2000 桶/天) , =1 不需要校正;流量较高时(大于 2500 桶) ,必须进行校正,图中横坐标为校正因子,纵坐标为流量,曲线参数为套管尺寸。经过摩,即可用校正后所得的密度资料确定相应层的持水率227(3图 3差密度计摩擦校正图版二、应用实例图 3在一口三相井中所测的压差密度曲线。由于重力分异,在井内最深的那一产层下面的套管中,通常是填满了水;因此所测的为水的密度,个别情况下井底充满的是粘度较高的油或其它流体。A、B 两层为进水口,因此曲线不发生幅度变化,此时需要流量计测量确认。C 层有油产出使测量值图 3相流动中的密度梯压测试情况228下降。D 层产出流体的密度与井筒中的流体密度相同,因此曲线幅度未发生变化。曲线通过 E 层时,密度由 为 降幅度较大,说明有气体产出。进入油管口时,速度突然增大,动力摩阻梯度影响占主导地位,因此曲线由 然增加。图 3在一口含水率较高井中测井实例,压差密度曲线显示,A 、C 、D 三个层段,密度随深度的减小而减小,且只出油。但在井段 B,流体密度是增加的,说明该图层为产水井段。E 层较为特殊,曲线读值从 到 ,流体密度从泥浆密度变为水的密度,说明下部层段为泥浆,产出流体为水。已知油的井下密度为 ,水的井下密度为 ,由 3,可以得到一条相应持水率曲线。图中对应于1、2、3、4、5、6 位置处的持水率分别为 3一口高含水率油井中压差密度计、封隔式流量计的组合测井结果。该井井口转换到全流量层水的流量是 330 桶/天,油的流量是 400 桶 /天。压差密度曲线上部的尖峰是仪器从套管进入油管时流速升高造成的。当压差密度计上部流速小于下部流速时,会在相反方向上出现一个峰。这种由速度项造成的曲线跳动在流体进入井筒的地方或裸眼井内径明显发生变化的地方也会出现,如图 3示,该井总产量 2630 米 3/天,含水 60%,在 4 号层位处井径扩大,其下方为裸眼井完井,曲线有明显的变化。如果井斜较大,必须进行井斜校正 。 3液井压差密度计测井 图 3液井中的封隔器与压差密度计曲线229图 3眼井完井高含水井生产测井曲线第三节 电容法持水率计电容法是目前测量生产井产液持水率的一种主要方法。按测量方法可分为连续型和取样型两种。连续型用于连续测量或点测,取样式用于点测。连续型在高水率时失去分辨能力,此时可采用取样方法进行测量。一、电容法持水率计的基本原理电容法持水率计的取样室可等价为一个同轴圆柱形电容器,油气水混合物是电介质,当油与水的含量不同是,同轴电容值得到持水率。电容器的结构如图 3示,中心电极的半径为 r,包裹电极的绝缘层半径为 缘材料为相对介电常数为 ;电容器外电极的半径为 1度为 H。内外电极之间油水混合物的介电常数为 。假r设电极均匀,带电量为 Q,则线荷密度为 ,L 为电介质内任一点到轴线的距离,D 为电位移矢量,E 为电场强度,U 为电势差,C 为电容,则柱状电容器的电容量为图 3容器结构示意图230C= (3,应先求 U。根据高斯定理,通过任一曲面的电通量,等于这个闭合曲面所包围的自由电荷的代数和。 因为 , ,则Q2所以 (3D绝缘层中的电场强度为 样室中的电场强度为 据电场强度的定义101012102r 21因此,内外电极之间的电势差 为u2112 12010)2110(3210(3入式(3总电容值为(312120231式(3 为真空的介电常数0法/米= 法/ 厘米91410941 法=9×10 11[静电系单位][静电系单位/厘米]0式(3为连续型电容器测量的基本原理。该仪器工作频率通常在 140~180 千周/秒的范围之内。对于油水混合物,介电常数可表示为(3(2式中 表示油水混合介电常数; 、 表示水、油的介电常数; 表示油水分布2r。 时,表示油水混合均匀(乳状流) ; 时,表示油水按101同轴层状分布; 时,表示油水呈水平同轴层状分布。对于 情况,对于式(3极限得0(3)1(2对于淡水 =80,考虑矿化度及温度影响 约在 68 左右。 =2~4。w =80、 =2,H=r= 1= 2==3、 =0-w,并将式(3入式(3,可绘出电容量与持水率之间的关系曲线如图 3示。图 3实验曲线,横轴是含水率(不是持水率) ,纵轴是记数率。两个图版中的曲线形状较为相似。实际测量时,将取样室的电容通图 3水率与仪器响应的关系图 3容量与状态系数、持水率的关系232过 荡电路转换成荡频率输出(31式中,L——振荡电路的电感;C——持水率计中油水混合物产生的电容;——振荡频率。 与 L 组成的振荡器产生的频率与持水率之间的关系式(图 3。前面提到仪器工作频率较低(140~180 千周/秒) ,水在这一频率范围内完全呈导电性,因此泡状流动(持水率约大于 ,水实际上作为导体将内外电极连为一体,这是由于矿化水进入取样室后,在内外电极间电场作用下,水分子转向极化电场,同时水中正负离子发生迁移产生附加电场,这两个电场方向相同,但与外电场方向相反,如图 3示。由静电场理论可知,外电场大小为 水的极化电荷产生的电场为 ('、 迭加后的电场强度为E' ' 阴离子逆 方向迁移,到达绝缘层交不出负电荷就聚集在绝缘层表面,阳离子顺着方向前进,到达外壳取得电子变成中性分子,这样绝缘层表面外的负电荷与外壳之间将产生一个附加电场 , 的方向与 的方向相反。当 与 相同时,场强为零。'''E电容器中的水成为一个等势体,阴阳离子不再迁移,取样室外的电势等于绝缘层表面的电势,因此即外壳与内电极间的电容等于绝缘层间的电容,且为常量:(3式(3明,C 与持水率无关,即在矿化水及持水率大于 状流,水为连续相)的情况下,电容法图 3场方向示意图233持水率计会失去分辨油水含量的能力。在现场应用时,为了增大探测范围,通常将取样室外壁控成三个间隔相同的长方如图3示,因此实际上测量结果与式(3描述的理论响应有一定误差。二、取样式持水率计为了弥补连续型持水率计的不足,人们对仪器做了改进,测量时,打开电容器上下通道,当油水流过时,关闭上下阀门,由于重力分异作用,取样室中油水分布如图 3示。令水柱高度为 ,油柱部分的电容 。水柱部分的电容为油柱部分的电容 由绝缘层、油柱两部分电容串联而成 o(32102由于 、 并联,因此,取样室中总的电容值为31212由于持水率定义为(3)(21于是式(3为(3211121 令图 3水按重度分离示意图234(31210则(3表示为(3表示取样室中全充满油时的电容, 表示取样室中全充满水时的电容。明电容与持水率 (或水柱高度)呈线性关系。图 3实际刻度曲坐标表示持水率,横坐标表示输出信号(电压) 。实际测量时,通过控制系统在地面可以自动同步开关顶盖和底盖。测量时将顶盖打开,使经集流后的油水混合液从电容器的环形空间通过,然后把盖关闭,液流即被电容器取样,仪器静止,待油水在重力作用下完全分离,界面清楚后进行测量。测量后将盖打开,放出液样,准备测下一点。测量过程中应注意:(1)取样后,顶盖和底盖必须密封,不能有泄漏,才能保证油水分离,否则测量电容值将降低;(2)在待测点打开顶、底盖,为了克服原液样中残留部分及生产层段静水柱的影响,需让流体从电容器环形空间流过一段时间再取样,从打开顶、底盖开始到关闭取样,这段时间叫取样时间。一般情况下流量越大取样时间就越短。为了防止测量出现假象,应根据仪器的规格和产液情况摸索出合适的取样时间;(3)从取样到测量这段时间叫分离时间,因为井筒中的流体是经过集流才进入电容器中,所以混合较为均匀。对于高流量、高含水油井,分离的时间较长,乳状流分离时间最长。一般分离时间在 15~30分钟。图 3取样式持水率计在总流量为 65m3/d,含水率为 70%条件下分离时间与关系的实验结果,样式传感器的刻度曲线235图 3量时间与持水率的实验曲线横坐标为分离时间,纵坐标为持水率( ) ,从图中可以看出,大约过了 18 分钟后,油线读值 稳定在 0.7。极和取样筒无限长,即边缘效应忽略不计。实际上取样室的结构不可能满足这个条件,取样筒的有效长度为 23 厘米左右,取样器下部有球形阀作筒底,有上单流阀作筒盖,电极棒在结构上没有插到筒底,这都会使电场发生畸变,如图 3测量的持水率偏高。由于这些因素的影响,使得视含水率的分辨能力为 5如果流体中有砂、气或其它物质,取样筒流体可分离为三或四层,此时,总的电容等效电路如 3示,总的电容为(3''图 3场电位移矢量 D 的分布示意图 图 3电容等效电路236(3'(3(3'(3(3(3120(3120(3120(3120 、 、 分别为气、油、水、砂粒或其它物质产生的电容, 、'gC'o'w'sC 、 分别为气柱、油柱、水柱、砂柱高度, 、 为气、砂的相对介电常数。g=2, =2~4) ,因此气柱和油柱可看作物理相似。g、砂三层介质,则(3''由式(3、 (3、 (3入整理可得(3)((31210(3121031210如果取样室内电极绝缘层上粘有油膜、油滴或蜡质物,假设这些物质分布均匀,则相当于电极表面有两层电介质。此时,绝缘层电容与该介质串联,同时可以得到总电容为(3(3121101 238(3121101 式中 为电极表面覆盖物的介电常数,R 为其半径。由于上述诸因素的影响,取样式持水率计的有效分辨能力通常为 5测量时通过控制系统在地面可以自由同步开关顶盖和底盖,流体通过取样室时同时将顶盖和底盖关闭,流体样品即被密封在取样室中,仪器静止,待油水在重力作用下完全分离时,进行测量即可。从取样到测量这段时间叫分离时间,前面已提到过,为了使油水充分分离应使分离时间足够长。含水率和流量不同,分离时间不同,通常在 15~30 分钟之间。第四节 微波持水率计为了消除地层水导电(矿化度)对测量结果的影响,近年来人们又研制了微波持水率计,该持水率计主要是通过提高工作频率降低传导电流的影响。电容法持水率的工作频率通常在 140~180于中波。频率大于 300间的波称为米波(超短波) ,当微波持水率计采用的频率在 30~300,称为超短波持水率计。一、传导电流与位移电流由电子或离子相对于导体移动所形成的电流称为传导电流。位移电流等于电场中通过一定截面电位移通量的时间变化率。通常情况下电介质中的电流为位移电流,传导电流可以忽略不计;导体中的电流,主要是传导电流,位移电流可以忽略不计。在高频情况下,导体中的位移电流和传导电流同时起作用。把油水流体看作均匀介质,把电场强度看作是时间的正弦函数,即: tE传导电流 可以表示为i(3 为电场强度,E 0为电场强度极大值, 为角频率, 为时间, 为混合电导率。m位移电流 表示为位移电流与传导电流的比值 R 为(3中 为混合物的介电常数,R 的最大值。微波持水率计的设计目的是尽可能消除传导电流的影响,即使 39(31地层水矿化度为 20 万 ,温度为 100℃时,地层水的电阻率为 姆·米;000 时,地层水电阻率为 姆·米。由(3知,忽略之的条件20式中 为相对介电常数。利用(3可以计算出忽略传导电流的频率,计算时 用r r式(3算, 采用下式计算(油水两相) 。m(332式中 为持水率, 为水的电导率。 和水的相对介电常数 是随矿化度 和温w 变化而变化的, 与温度、矿化度的实验关系为1 73894200℃、 =50000 时,则由上式得出 =于这些原因,忽略传导电流需的工作频率是变化的,通常应取工作频率在 600M~1000M 以上,达不到这一工作频率时,传导电流要产生影响,具体表现为仪器的重复性差。二、测量原理简化 水率计如图 3示(一终端开路传输线) ,由电磁波传播理论可知,高图 3水率计的简化图频信号通过传输线时会发生分布参数效应。电流流过导线时存在着分布电阻、分布电感、分布电容、分布电导,因此240可以把同轴传输看作集总参数电路(图 3。设同轴线上 Z 处的电流为 ,电压为 , 处的电流为 ,电压为)()(。图中 G 为分布电导, C 为分布电容,L 为分布电感,R 为分布电阻,根据电)(工学中的吉尔霍夫定律可知: ]),(),([),(,(][),,(将上述两端除以 ,并令 趋于零,得到以下电极方程:(3,(),(,(3)(传输线的电流和电压表示为(3])(e[),( 为电压、电流的有效值,由此得:)()((333波持水率计的长度为 10外探头距离为 5应的分布参数表示为:分布电阻 ((8)分布电感 (3-2)布电容 图 3轴线的等效图241(3布电导 (371)式中 表示内探头外径; 表示外壁内径; 为混合物电导率, 为外壁电导率。对于微波持水率计,由于探头很短,所以分布电阻 很小。因此分布电阻和分布电(3、 (3变为(3(3 得到 u 的表达式为:(3(3C方程(3通解为(321(3012)(其中, 为特征阻抗。0 ;则式(3 、 (3为((321(32由此得 (31(302令 、 为探头长度,把 2 代入式(3 、 (3得:22)( 0000)(应用 (382)(3i83)上式可用三角函数表示(30(30/根据输入阻抗定义可得 d 处的输入阻抗为00/ (36)因为微波持水率计可看作是终端开路的同轴线,即 ,因此l(3001由 知当 0 时呈感性。图 3)1(d 开路线的阻抗特性端开路同轴线的阻抗特性曲线。由图可知,当波长 时仪器探头呈容性,探头可等效4为一个电容,数值取决于油气分布及其含量,即:(30(30211由于 (390)(3001为(32)中 R 为外壁内半径,r 为探头外半径, 为真空中的波长, 为介质中的波长,0。由此式(3变为/0244(3由于 0 200于是式(3为(3取 可以得到整个探头所产生的电容3内探头外侧有一橡胶保护层,该层与取样室串联。因此,式(3为(3式中 表示橡胶保护层的介电常数, 表示橡胶保护层的外半径。式(3连续形1r电容持水率计响应表达式在形式上相同(式 3,但前者是低频率条件下导出的,后者是在高频忽略传导电流的条件下导出的。图 3微波持水率计(f=40一口高含水油井中的测量结果,水的矿化度为 50000图可知,仪器可以明显地区分产液层位。图 3微波持水率计的实验刻度图版, x 轴是含水率, y 轴是输出信号(电压) ,折线对应于流型的转变。245图 3量实例( 表示含水率)位差与含水率关系第五节 低能源持水率计一、测量原理246低能源持水率计是利用低能光子穿过油气水混合物时油水的质量吸收系数不同而进行持水率测量的。光子能量低于 30,主要由于光电效应而被吸收。光电吸收系数随吸收介质的原子序数 Z 的增大而急剧增大。油和气是碳氢化合物,水是氢氧化合物,它们的差别是碳和氧的差别。碳和氧的原子序数分别为 6 和 8。对碳和氧来说,一个光子与一个原子的绕核电子产生光电效应的几率之比约为 是说一个氧原子比一个碳原子的光电吸收系数要大得多。只要保证吸收过程主要是光电效应起作用,就能把碳和氧区别开,因而也就能把水和油气区分开。图 2出的是氧、氢、碳、铍、水、原油和甲烷的质量吸收系数 (厘米 2/克)m随伽马射线能量 化的曲线。从图中看出,当 于 30,水、原油或甲烷的质量吸收系数有明显的差别,利用这一差异可以测量油水的持率。而当 于60,它们的差别逐渐减小,当0,水和油的质量吸收系数相等,利用这一特点,可以测定油气水的混合密度,这也正是第一节中放射性密度计的测量原理。假定油气水三相流体混合均匀,则可用油气水三相层状分布计算伽马射线的减弱强度(如图 3示) 。当伽马射线垂直通过该层状介质时,穿透前后射线的强度 和0(0(3 、 分别为质量吸收系数、密度和折合厚度,下标 、 、 分别表示气、油、水。0又不足以发生电子对效应时, 、 、 相等,用 表示,此时o 2量吸收系数 图 3气水呈层状分布247(3(30由式(3得(3于能量小于 30光子,考虑 2 ,又知 ,对式(3理,指数项加减 得(3)]()[(0 结合式(3 ])([0])([以(3)((3(式(3的 、 、 是与温度、压力无关的常数, 受温度、压力影响较小。o要在 条件下分别测出 、 就可得到 和 值。射源低能源持水率计测量时,通常选镉( )作为放射源。10948 层电子俘获,转变为激发态的 ,再经同质异能跃迁形成稳态10948Cd 7电子俘获,即原子核将 K 壳层的绕核电子俘获,核中的一个质子与被俘获的电248子结合形成一个中子和一个中微子,写成核子反应方程则为(中微子)101470948的半衰期为 470 天。发生 K 电子俘获后 K 壳层少了一个电子,此时比 K 壳10948 L 层电子)可能跃迁至 K 壳层来填补被俘获电子的空位,而将两壳层的能级差变为 x 射线放射出来,其能量为 转变为稳态的 时,发射能量为 88伽马射线。半衰期为 0947以从整个核转变过程来说,就是从 转变为 , 88两组辐射。图 3对它测出的能谱,可以利用能量较低的一组射线测定混合流体中的持水率,用能量高的另一组射线测量混合流体密度,有了这两个参数就可以求持油率和持气率: )()1(r 为 88,油气水的质量吸收系数相等,g。在 ,水的质量吸收系数为 g,油气的质量吸收系数为 g,源距为L=这些数据代入(3式得理论响应方程为(3若放射源不具备两个区别明显的能级时,可在 于 88范围内,选择两测量窗口 1、2。令窗口 1 处的油、水质量吸收系数分别为 、 ,光子能量为 , 被1o在窗口 2 处,油、水的质量吸收系数为 、 ,光子能量为 ,I 22被吸收后的强度为 。0 处,方程(3为(3)(图 3的能谱10948 6 厘米水层吸收)249在窗口 2 处,方程(3为(3)(方程(3、 (3 、 为未知数,其它参数均为已知数,联立求解,即 的数值。六节 电导法含水率计电导法含水率计是利用油水电导率的差别测量井筒持水率的。根据电导率分布模型可以得出油水混合物与持水率的关系(3 呈 椭 球 状油 呈 泡 滴 状 )1093(8由上两式可知,混合电导率与持水率呈非线性关系,只要能测得混合电导率,则可得出持水率值。仪器的结构实际上是同轴放置的两个线圈(双线圈系) ,在均匀油气水混合介质中忽略位移电流时,麦克斯韦方程的形式是  、 、 、 分r别为磁场强度、电场强度导磁率、混合介电常数和角频率。对该方程求解,可以得了接收线圈中相位差 与持水率的关系图 3位差与 的关系m250(342、 (3式(3合,计算可以得出如图 3示的刻度曲线。由图可知相位差 与 在矿化度一定时近似呈线性关系,为消除仪器外壁涡流的影其上面刻有长形侧孔,其工作频率大于 100导持水率计在俄罗斯应用的较多。第七节 流动成像仪为了更直观显示井下持率分布,斯伦贝谢公司研制出了持率流动式成像仪(,仪器结构如图 3示,仪器外径为 寸。在套管四个垂直的方位上放置火柴盒大小的探头,用于测量井眼内流体的电阻率。高值代表油气,低值代表水。探头置于 4 个扶正叶片的内部,叶片起保护作用,探头对套管内流体的变化很灵敏,当从连续水相进入油气泡中时会产生一个二进制输出信号(如图 3示) 。如果流动是非乳状流(雾状)且泡的尺寸大于探头,则可从探头的二进制输出中得到持水率和泡的计数率。持水率是由探头的导电时间确定的,根据平均输出频率可以计算出泡的计算率。泡的计数率越大,说明油的流速越高。在三相流动中,该仪器仍可给出准确的持水率。每个探头所测的是局部持率和局部泡的计数率,组合四个探头的输出可以输出层析持率图像和流速层析图像。每个探头处的局部持率可用下式计算:图 3流动成像仪结构示意图251(3][式中 表示探头 处的局部持水率; 表示探头 处水的导电时间; 表示探头 处油的(3实用条件是非乳状流动,且泡的直径大于探头直径。每个探头所记录的油气泡的泡计数率为(3][式中 表示第 个探头处的油气泡的泡计数率, 为一定时间内到达探头 的泡数。水率曲线确定后,持气率和持油率即可得到。图 3示的是 与电缆速度的交会图,与涡轮流量计的交会图类似。不同之处是因是泡计数率与泡的大小及持率成正比,而与电缆速度并不严格成正比。利用零流量层的刻度线斜率,结合泡记数率资料,同时在两个探头间内插,可以得出油相(气相)的速度图像分布( 3113)式中 为第 个探头的油速度,为电缆速度。,可以计算出油相的平均流速,在泡的大小不变的情况下,这一计算结果精度较高。实际上套管径向泡的大小分布不均,通过径向各探头间的平均,可以减小相应的影响。利用这一方法取得的流速不受滑脱速度的影响。图 3示的是流动成像与其它测井同时测量的成果图。第一道是深度及井况曲线;第二道是平均持率、温度及压差密度曲线;第三道是径向图 3头工作原理图 3计数率与电缆速度交会图图 3动成像实例252持率成像结果,图像形成是对仪器一次或多次测量时探头读值进行重建形成的。第四道显示的是传统涡轮流速曲线和流动成象给出的油相流速曲线。第五道给出的
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本文标题:生产测井原理-第三章
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