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电磁流量计

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电磁流量计在注聚井中的误差分析及校正

来源:作者:发表时间:2017-09-19 09:38:42

 摘 要:由于聚合物对井下工具的腐蚀、套管结垢等因素的影响,导致聚和物注入井中的测试流量与实际注入流量有误差。针对现场测试时所遇到的误差问题, 本文结合现场测试资料,分析了电磁流量计在注聚合物井测试误差的形成原因,并针对其原因提出了试验性的解决方法,取得了良好得效果。

 
0 问题的提出
        2009年10月, 使用电磁流量计对喇 6-3415 井进行检配测试时发现, 全井井下流量为120 m 3 /d, 而地面计量流量为140 m 3 /d,差值20 m 3 /d。为此,对200口井进行了统计分析,发现电磁流量计在注聚合物井检配测试过程中,有120口井测试流量明显少于水表流量。而电磁流量测井项目同时也发现:相同排量的注聚井频率数会较注清水中略小,由于电磁流量的解释是基于比例的算法,所以影响较小,但对于底部吸液少的层位影响较大,甚至将吸水低界提升。
 
1 基于测量原理、溶液物性的误差分析
1.1 聚合物溶液磁导率微小于清水
 
        根据电磁感应原理,当导电流体在磁场强度为B的磁场中以速度ν运动时,切割磁力线而产生电场E,关系为:E=v×B。
 
        则在线性长度为L的a和b两点之间产生感应电动势Eab:20170919094011.jpg
 
        两接收电极之间的距离L为已知常数,B为已知的磁场强度。故Eab是v的函数,Eab随v的变化而变化。而瞬间流量Q等于流速v与导管截面积S(常数)的乘积,因此有:Q=K×Eab。
 
         式中,K为仪器常数。因此,只要通过电路测得Eab,即可得到相应的流量Q。由于“通过实验得出相同磁场强度聚合物(聚丙烯酰胺)溶液的磁通线密度小于清水中磁通线密度”,所以,相同截面积情况下在聚合物溶液中磁场强度B要比水中小,而现场测试仪器都是在清水中进行标定的,所以在注聚合物井中显示流量会较清水中小。
06L204班电磁流量计频率统计表
 零频率统计图
1m 3 /d所对应的频率值统计图
1.2 聚合物溶液导电性发生改变
        在液体切割磁力线产生感应电动势后,通过溶液将感应电动势传导至仪器的接收电极,在本公司研发中心2009年所做的聚合物溶液不同浓度的导电性实验中证明随着聚合物溶液浓度地不断加大,溶液的电导率会不断增大,尤其是在浓度由3000 mg/L增值5000mg/L时,增量较1000~3000 mg/L大得多。则在聚合物溶液中感应电动势要大于在清水中 。 
 
1.3 溶液体积的改变
 
        电磁流量测量的是流体速度v,即电磁流量计测量的是体积流量,而溶液的混合并不是简单的体积的叠加,由于分子间隙存在混合溶液通常体积会变小。所以,测量值不应该是注聚泵流量计与注水泵流量计测量流量的简单相加,但通常这个量略小。
 
1.4 聚合物溶液非均质现象影响
        现场测试发现,部分注入井中聚合物并未完全溶解,甚至有的自喷产液井产出的是块状聚合物团,由此可以判断部分聚合物经过静态混合器混合后也并未形成溶液,这样注入液并不具有均一性,周围磁感线并不均匀,测试结果波动大。
 
2 应用测井电磁流量计做的探索
        由于测试井所应用的电磁流量计测量原理相同,而测井所得频率数更为直观,为此本文将同一班组,同一只仪器在不同流量不同介质中的频率值进行了统计,并将结果进行了分析。
 
        对该表中零流量频率进行统计,在注聚井内零流量频率比在清水内高。长时间注入以后,注聚井底部沉积了大量的析出聚合物或是因不溶而沉积的聚合物,此时井筒内溶液并非均一稳定的溶液,而是自上而下浓度逐渐增大的聚合物溶液,若底部流量较小,则很容易形成高浓度聚合物溶液,使电导率增大,频率数随之变大。电磁流量资料解释各层吸水量方法是:由上点频率数与下点频率数差与总频率数之比与注入流量的乘积。而这种比率解释方法的前提是溶液必须均一稳定的。由上述数据可见,底部吸水较大的井因流速较大,溶解聚合物较少受影响较小,底部吸水较小的井受影响大,甚至解释不出吸水。
 
        同时将每m 3 /d所对应的频率值计算出来,发现在清水中的频率值明显大于聚合物溶液中,这也说明在平均浓度注入液中,磁场的影响占主导作用,注聚合物溶液中频率值要相对小些,也就是将测量结果缩小,使误差变大。
 
3 针对误差所采取的解决方法
3.1 检配时现场校正电磁流量计
        1)可以将流量计在井口进行现场标定,以井口流量、井口流量变化和井底零流量为3点刻度仪器,对比测试结果。
        2)联合矿场将混合后流经单井管线的溶液进行精确测量,找到真实注入流量与测试流量误差所在,并将混合前聚合物溶液流量计重新在聚合物条件下标定。
        3)现场延长每个配注段测试时间,减少聚合物团块的影响 。
 
3.2 通过电磁流量资料解释校正方案
 
        喇9-PS1104井,于2008年进行了电磁流量测试,但测试结果与所附带的井温曲线矛盾,井温在所有射孔层的最底部拐起,而电磁流量测试结果却显示吸水底界在萨39+10(1)的上部。为此,对该井进行了集流式电磁流量地测试,其结果与井温反应相同。将该仪器在该区块的电磁流量井中两口注入量不同的井作为标定井,按电磁流量算法公式代入方程:
        Q=k(F-F0)
        —— — Q为流量
        —— — k为零流量以上每Hz所显示的m3/d
        —— — F 为总频率
        —— — F0 为零频率值
        喇8-PS1714注入量70 m 3 /d,总频率424.1 Hz;喇10-PS1732注入量60 m 3 /d,总频率409.1 Hz。带入上式得到零流量频率为319.7 Hz。
 
4 结论
        1) 该算法属粗略的将底部吸水做以计算,但为进一步了解和研究电磁流量在注聚井中低流量部分的解释提供了很好的思路。
        2) 由于底部浓度变大,零流量也随之变大,区块内每口井因井况原因、注入效果不同而存在差异,不能代表区块内所有井,建议在井口进行关井测量零流量,后进行对比。
        3) 检配时现场校正电磁流量计及通过电磁流量资料解释进行方案校正能够很好地解决在注聚井中的测量误差。