CO2驅(qū)油逐漸成為提高采收率的主要手段[1-6]。大慶油田在多個區(qū)塊開展了現(xiàn)場試驗。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_發(fā)方式[8], 需要監(jiān)測油藏壓力、分層注入量、井溫等數(shù)據(jù)[9], 作為評價開發(fā)效果及調(diào)整開發(fā)方案的依據(jù)?，F(xiàn)有測井儀器不能完全適應(yīng)CO2驅(qū)動態(tài)監(jiān)測的要求[10], 測井儀器的流量參數(shù)啟動排量高 (啟動排量15 m3/d以上) , 無法識別吸液量低于15m3/d以下層位[11-12], 不適應(yīng)低注入籠統(tǒng)井的測試要求?；谝陨显? 本文介紹了籠統(tǒng)注CO2井低啟動排量流量計開發(fā)情況。標準井及現(xiàn)場應(yīng)用證明, 該儀器可以在CO2驅(qū)注氣井錄取動態(tài)資料, 為評價開發(fā)效果及制定調(diào)整方案提供準確依據(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臨界點的壓縮氣體, 密度高、黏度低、流動性好、擴散性強、對溶質(zhì)有較好的溶解性等, 具有液體的性質(zhì)[13]。在井下需要計量的是CO2液體狀態(tài)的流量, 采用渦輪方式測量井內(nèi)流體流量可行。

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

全井眼流量計的啟動排量為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的啟動排量。倒傘是相對產(chǎn)出剖面測井儀器集流傘而言, 將集流傘旋轉(zhuǎn)180°, 將自井口向下流動的流體集流。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, 降低磁鋼阻尼對啟動排量的影響。渦輪流量計啟動排量可達1 m3/d, 對CO2流體流量較小變化及低吸液量層位的識別具有良好的響應(yīng)。

流量計測井時采用定點測量, 資料解釋方法采用逐層遞減法, 計算出分層注入流量 (見圖1) 。

儀器結(jié)構(gòu)見圖2。儀器整體采用模塊化設(shè)計, 包括2個測量短節(jié), 即井溫、壓力、伽馬、磁性定位、遙測通訊短節(jié), 流量集流器短節(jié)。短節(jié)之間的機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。儀器原理框圖見圖3。遙測傳輸系統(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:外徑43 mm;耐溫125℃;耐壓60MPa;流量測量范圍1~40 m3/d (±10%) ;壓力測量范圍0~60MPa (0.1%) ;井溫測量范圍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的通用數(shù)控測井系統(tǒng)。

低啟動排量流量計模擬井標定數(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);標定流量計采用水作為介質(zhì)。表1為流量計上下渦輪模擬井標定數(shù)據(jù), 對標定數(shù)據(jù)做單點平均處理, 再對處理后數(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。

流量計精度計算公式為 

由式 (1) 、式 (2) 得出各個標準流量的儀器讀數(shù), 由式 (4) 得到各標準流量點對應(yīng)誤差數(shù)據(jù) (見表2) 。

由表1數(shù)據(jù), 流量計上下渦輪均在1m3/d時啟動, 且有較為穩(wěn)定的頻率輸出;由表2數(shù)據(jù), 當標準流量為1m3/d時計量誤差***大, 即流量計的精度4.22%, 滿足設(shè)計精度10%的要求。

標準籠統(tǒng)井測試實驗:測試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)液體通過集流進入儀器內(nèi)部流道, 流經(jīng)組合儀流量測量傳感器, 達到檢驗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。測量結(jié)果如圖5。

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

(1) 籠統(tǒng)注CO2井流量計可以在CO2驅(qū)注入井錄取動態(tài)流量資料。模擬井標定啟動排量為1m3/d精度為4.22%;通過與井口注入數(shù)據(jù)對比, 流量誤差不超過4%, 符合儀器設(shè)計指標要求。

(2) 所測資料能作為評價開發(fā)效果及制定有效開發(fā)調(diào)整方案的準確依據(jù)。作為監(jiān)測CO2驅(qū)注氣井生產(chǎn)狀態(tài)的工具, 低啟動排量流量計具有較好的實用性, 具備了CO2腐蝕防護能力, 適用于超臨界CO2環(huán)境中流量的計量, 達到了對井下分層流量測量的目的。

(3) 對于特殊井況具有其局限性。當測井施工井內(nèi)壓力大時, 導(dǎo)致儀器下井難、密封難、測井施工工藝復(fù)雜等諸多問題, 還需要進一步改進完善。