CO2驅(qū)油逐漸成為提高采收率的主要手段[1-6]。大慶油田在多個(gè)區(qū)塊開(kāi)展了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。數(shù)據(jù)顯示, 驅(qū)油效果較好, 為配合由籠統(tǒng)注CO2轉(zhuǎn)變?yōu)榉謱优渥⒌拈_(kāi)發(fā)方式[8], 需要監(jiān)測(cè)油藏壓力、分層注入量、井溫等數(shù)據(jù)[9], 作為評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)效果及調(diào)整開(kāi)發(fā)方案的依據(jù)?，F(xiàn)有測(cè)井儀器不能完全適應(yīng)CO2驅(qū)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的要求[10], 測(cè)井儀器的流量參數(shù)啟動(dòng)排量高 (啟動(dòng)排量15 m3/d以上) , 無(wú)法識(shí)別吸液量低于15m3/d以下層位[11-12], 不適應(yīng)低注入籠統(tǒng)井的測(cè)試要求?；谝陨显? 本文介紹了籠統(tǒng)注CO2井低啟動(dòng)排量流量計(jì)開(kāi)發(fā)情況。標(biāo)準(zhǔn)井及現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用證明, 該儀器可以在CO2驅(qū)注氣井錄取動(dòng)態(tài)資料, 為評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)效果及制定調(diào)整方案提供準(zhǔn)確依據(jù)。

注CO2井壓力和溫度較高, CO2處于超臨界狀態(tài)。所謂超臨界CO2是指溫度和壓力均超過(guò)臨界點(diǎn)的壓縮氣體, 密度高、黏度低、流動(dòng)性好、擴(kuò)散性強(qiáng)、對(duì)溶質(zhì)有較好的溶解性等, 具有液體的性質(zhì)[13]。在井下需要計(jì)量的是CO2液體狀態(tài)的流量, 采用渦輪方式測(cè)量井內(nèi)流體流量可行。

注CO2井具有高壓的特點(diǎn), 在測(cè)井施工過(guò)程中需要井口帶壓力密閉作業(yè), 工藝較為復(fù)雜, 有一定的危險(xiǎn)性, 儀器單次下井耗時(shí)長(zhǎng), 測(cè)井儀器可靠性尤其重要。在整個(gè)測(cè)井儀器串中, 渦輪流量計(jì)故障高發(fā), 為避免偶然發(fā)生的卡頓問(wèn)題, 采用雙渦輪方式, 大幅提高單次測(cè)井成功率。

全井眼流量計(jì)的啟動(dòng)排量為15 m3/d, 采用倒傘集流提高流體流經(jīng)渦輪轉(zhuǎn)子的速度, 大幅度降低了流量計(jì)的啟動(dòng)排量。倒傘是相對(duì)產(chǎn)出剖面測(cè)井儀器集流傘而言, 將集流傘旋轉(zhuǎn)180°, 將自井口向下流動(dòng)的流體集流。渦輪葉片采用輕質(zhì)防腐材料加工, 感應(yīng)探頭采用霍爾元件, 降低磁鋼阻尼對(duì)啟動(dòng)排量的影響。渦輪流量計(jì)啟動(dòng)排量可達(dá)1 m3/d, 對(duì)CO2流體流量較小變化及低吸液量層位的識(shí)別具有良好的響應(yīng)。

流量計(jì)測(cè)井時(shí)采用定點(diǎn)測(cè)量, 資料解釋方法采用逐層遞減法, 計(jì)算出分層注入流量 (見(jiàn)圖1) 。

儀器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2。儀器整體采用模塊化設(shè)計(jì), 包括2個(gè)測(cè)量短節(jié), 即井溫、壓力、伽馬、磁性定位、遙測(cè)通訊短節(jié), 流量集流器短節(jié)。短節(jié)之間的機(jī)械連接采用絲扣套連接方式, 電氣連接采用4芯同軸接插件。儀器原理框圖見(jiàn)圖3。遙測(cè)傳輸系統(tǒng)和地面設(shè)備之間數(shù)據(jù)傳輸, 采用單芯電纜傳輸, 與下掛各參數(shù)之間數(shù)據(jù)傳輸, 采用多芯數(shù)據(jù)傳輸控制。

儀器指標(biāo):外徑43 mm;耐溫125℃;耐壓60MPa;流量測(cè)量范圍1~40 m3/d (±10%) ;壓力測(cè)量范圍0~60MPa (0.1%) ;井溫測(cè)量范圍0~125℃ (±1℃) 。

曼碼傳輸率5.729 2kbit/s, 配接7 000m單芯電纜;可配接PL2000、超越2000等能夠接收曼碼信號(hào)的通用數(shù)控測(cè)井系統(tǒng)。

低啟動(dòng)排量流量計(jì)模擬井標(biāo)定數(shù)據(jù)。井內(nèi)CO2流體處于超臨界狀態(tài), 具有液體的性質(zhì);標(biāo)定流量計(jì)采用水作為介質(zhì)。表1為流量計(jì)上下渦輪模擬井標(biāo)定數(shù)據(jù), 對(duì)標(biāo)定數(shù)據(jù)做單點(diǎn)平均處理, 再對(duì)處理后數(shù)據(jù)做線性回歸, 求出流量與儀器渦輪響應(yīng)關(guān)系式。

流量計(jì)流量與儀器響應(yīng)方程, 關(guān)系式為

式中, Y1、Y2分別為上下渦輪動(dòng)態(tài)流量, m3/d;X1、X2分別為上下渦輪儀器響應(yīng)頻率輸出, Hz。

上下渦輪的線性相關(guān)系數(shù)R2均為0.996, 說(shuō)明流量與儀器響應(yīng)之間的線性相關(guān)較好, 流量數(shù)據(jù)可靠性較高。

流量計(jì)精度計(jì)算公式為 

由式 (1) 、式 (2) 得出各個(gè)標(biāo)準(zhǔn)流量的儀器讀數(shù), 由式 (4) 得到各標(biāo)準(zhǔn)流量點(diǎn)對(duì)應(yīng)誤差數(shù)據(jù) (見(jiàn)表2) 。

由表1數(shù)據(jù), 流量計(jì)上下渦輪均在1m3/d時(shí)啟動(dòng), 且有較為穩(wěn)定的頻率輸出;由表2數(shù)據(jù), 當(dāng)標(biāo)準(zhǔn)流量為1m3/d時(shí)計(jì)量誤差***大, 即流量計(jì)的精度4.22%, 滿足設(shè)計(jì)精度10%的要求。

標(biāo)準(zhǔn)籠統(tǒng)井測(cè)試實(shí)驗(yàn):測(cè)試890~1 005 m井段, 獲取了井溫、壓力、自然伽馬、磁定位、套管節(jié)箍等參數(shù)的連續(xù)曲線。為測(cè)試儀器整體性能, 將集流傘置于微張狀態(tài), 井內(nèi)液體通過(guò)集流進(jìn)入儀器內(nèi)部流道, 流經(jīng)組合儀流量測(cè)量傳感器, 達(dá)到檢驗(yàn)流量短接性能的目的。從已錄取資料可以看出, 儀器工作穩(wěn)定正常, 井溫在23~28℃, 壓力為12~13.3 MPa。測(cè)量結(jié)果如圖5。

現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用實(shí)例。測(cè)試井是注入剖面井, 注入量14.6m3/d, 注CO2井口壓力10 MPa。測(cè)量井段2 580.6~2 674.8 m共7個(gè)小層, 測(cè)量井段溫度90~95.1℃, 壓力34.2~35.3 MPa。井口注入量14.6 m3/d, 儀器在井下測(cè)得合層注入量為14.2m3/d, 誤差為2.74%, 符合儀器測(cè)量精度要求。井溫曲線在2 590~2 592m、2 668~2 673 m均有較為明顯變化, 驗(yàn)證了流量計(jì)在第2、第6層位測(cè)得的流量數(shù)據(jù)。解釋結(jié)論如圖6。

(1) 籠統(tǒng)注CO2井流量計(jì)可以在CO2驅(qū)注入井錄取動(dòng)態(tài)流量資料。模擬井標(biāo)定啟動(dòng)排量為1m3/d精度為4.22%;通過(guò)與井口注入數(shù)據(jù)對(duì)比, 流量誤差不超過(guò)4%, 符合儀器設(shè)計(jì)指標(biāo)要求。

(2) 所測(cè)資料能作為評(píng)價(jià)開(kāi)發(fā)效果及制定有效開(kāi)發(fā)調(diào)整方案的準(zhǔn)確依據(jù)。作為監(jiān)測(cè)CO2驅(qū)注氣井生產(chǎn)狀態(tài)的工具, 低啟動(dòng)排量流量計(jì)具有較好的實(shí)用性, 具備了CO2腐蝕防護(hù)能力, 適用于超臨界CO2環(huán)境中流量的計(jì)量, 達(dá)到了對(duì)井下分層流量測(cè)量的目的。

(3) 對(duì)于特殊井況具有其局限性。當(dāng)測(cè)井施工井內(nèi)壓力大時(shí), 導(dǎo)致儀器下井難、密封難、測(cè)井施工工藝復(fù)雜等諸多問(wèn)題, 還需要進(jìn)一步改進(jìn)完善。