产出剖面解释中涡轮交会斜率计算方法分析.docx

1、产出剖面解释中涡轮交会斜率计算方法分析姜志强（中海石油有限公司天津分公司，天津300452）范JII,李疾翎，任哲（中海油田服务股份有限公司油田技术事业部，河北三河065201）摘要连续流量测量是产出剖面测井的重要组成部分，其资料主要用于计算流体视速度。通过分析利用连续流量资料计算视速度的过程，确定了视速度计算的关键交会斜率.进而对刻度层和刻度层间交会斜率计算的不同的方法进行了分析对比，确定了刻度层交会斜率和层间交会斜率的合理计算方法，并通过实测资料处理进行了验证。关键词产出剖面解释；视速度$涡轮；交会斜率中图分类号P631.84文献标志码A文章编号1673-1409（2013）32-0077

2、-03连续涡轮流量计广泛应用于产出剖面测量中，具有结构简单、精度高、量程大等优点。在产出剖面解释中,流量资料主要用于确定井下混合流体视速度。流量资料的解释方法有多种.精度较高且得到广泛认可的是下述方法：首先进行涡轮交会分析，即针对不同井下环境和流体类型对流量计进行刻度，确定交会斜率（仪器参数）和涡轮启动速度；然后利用涡轮响应方程逐点计算视速度，最终得到连续视速度曲线。利用涡轮响应方程计算视速度公式如下:K=譬一矿干V*式中，K为某一深度点视流体速度，m/min；RPS为深度点的涡轮响应,rad/s；Vt为电缆速度，m/min；K为交会斜率，rad/Fs（m/min）1；Vth为涡轮启动速度，m

3、/mino由上式可知，计算视速度需要确定交会斜率K和启动速度Vlho启动速度仅对低产井视速度计算有明显影响，且其影响是线性的，可通过估算启动速度减小影响，而交会斜率对视速度的计算影响更为复杂且明显。由表1可知，微小的斜率变化即町对解释结果造成明显影响，因此需要对交会斜率的计算进行研究以提高解释精度。1涡轮交会斜率计算方法分析斜率RPS/m.min1油产量/m3,d"1水产址/m3d1产液量/m3d'1产液址相对变化/%0.09062.4927.3289.810.08571.3229.38100.7012.130.08081.2931.69112.9825.800.07592.

4、6034.32126.9241.32表1不同交会斜率对解释结果的影响对比表1.1刻度层斜率计算方法分析对连续涡轮曲线进行分析时，首先在进液口上部涡轮曲线平稳段设置刻度层。然后利用最小二乘法对刻度层的测速和涡轮响应进行回归，对斜率和截距的回归公式如下：式中，K为纵截距；K为交会斜率；为交会点数目/、分别代表测速与涡轮响应值。利用最小二乘法进行刻度时，根据交会数据点的组成不同可分为整体交会和分段交会。前者利用所有交会点进行回归，后者分正转点和反转点分别进行回归，如图1、图2所示。为了便于分析，参照常见施工方式，规定下测测速为正，下测时涡轮转速为正。由于整体交会法具有计算过程简单、使用范围广等优点，

5、因而得到了广泛的使用。但在实际解释过收稿日期2013-07-19作者简介姜志强（1963-）,男，高级工程师，现主要从事油气田开发方面的研究工作。程中，解释人员常发现采用分段交会时，正转点和反转点的交会斜率是不同的.一般正转回归斜率要略大于反转回归斜率，这反映出了正转点和反转点具有不同的响应规律。因此，笔者认为采用分段交会法更为合理。通过分析流轼计测地原理及测井时实际情况.总结出K造成响应规律不同的3点原|用：涡轮正转发生在下测时.此时流体冲击的叶片的速度在数值上等于测壶速度加上流体速度，而涡轮反转多发生在上测时.此时冲击速度在数值上等于测质速度减去流体速度.这导致测速相同时，正转交会斜率大于

6、反转交会斜率；涡轮叶片形态上的作对称性导致流体以相同的速度从上部(涡轮反转)和下部(涡轮正转)冲击叶片时的角度不同.进而导致驱动力矩不一样，因此涡轮响应有区别；涡轮正转和反转时阻力矩不一样,包括摩擦阻力矩和电磁阻力矩等参数在正转和反转时存在区别也会造成涡轮响应有X别。图3层间斜率计算方法示意图综上所述，涡轮正转和反转具有不同的响应规律.因此，应对正转点与反转点分别进行交会分析,即采用分段交会法。此外，分段交会法可以根据零流域层交会结果估算涡轮流量计的启动速度.有助于提高解释精度。对于低产井、产气井等受启动速度影响较大的井，必须采用分段交会估算启动速度以提高解释精度。1.2刻度层间斜率计算方法分

7、析为了得到连续的视速度曲线还需要确定刻度段间的交会斜率值.层间斜率需利用上下刻度层斜率计算。计算方法主要有以下3种：插值法、突变法及综合法。插值法利用线性插值计算层间的斜率，如图3(a).其中上、下部刻度层斜率值分别为K-Kz，层间某点距上、下部刻度层分别为I”、d;突变法认为层间斜率在某-点产生突变，该点以上采用上部刻度层斜率.该点以下采用下部刻度层斜率，如图3(b)；综合法结合了前面2种方法，在某一区间采用插值法计算，其他区域的斜率采用临近刻度层交会斜率.如图3(c)o通过分析上述3种方法计算原理可知,当上下2个刻度层交会斜率差别较大时，采用这3种方法得出的层间视流体速度会产生区别。为此.

8、宅者进行r对比分析-如图4所示，可以发现较小的上下斜率差距即可导致3种方法的计算结果产生明显的差别。为了确定合适的层间斜率计算方法笔者对斜率的影响因素进行了分析。斜率主要受到流量计本身、温度、流体性质等的影响。由于流虽计结构和材料的区别.斜率往往有较大差别，测量时流量:计是否居中也会影响涡轮响应；温度主要是使涡轮金属部件产生膨胀或收缩影响涡轮响应。考虑到测井时使用的是同一流量计且在测量范围内温度变化较小，因而,造成斜率变化的主要因素是井筒流体性质的变化。影响交会斜率的流体因素包括流体类型、流体黏度、流体密度、混合均匀程度、流型转变等。流体类型对斜率值有较大影响，对于同一种仪器，轻质相的斜率会明

9、显小于垂质相。流体黏度主要通过黏滞力影响涡轮响应，黏度变大时流量计线性响应段减少，同时使涡轮角速度变小。研究表明，黏度对斜率的影响主要出现在层流时，此时斜率随黏度的增大而减小；当流速较高，达到紊流状态时，黏度对斜率影响可以忽略不计。流体密度增加，流体冲量增加，涡轮响应会增大。试验结果表明，混合流体密度是影响涡轮响应的重要因素。流体混合程度、流型转换等因素对交会结果的影响极为复杂，难以定性评价，不过可以明确的是由流体混合状态和流型转换导致的斜率变化常发生于进液口附近。测量速度对比-l/m«min*1测量速度对比3/mmini测量速度对比-2/mmin*1010010010插值法插值法插

10、值秘突变建突菱法突变法族合法综合法,士=1.>K=132、K上:=1.34>130/>LZ1K=0.06I-<=0.0：!<ytTcK下=1.361K下=1.j36K-F=13(,55>图43种层间斜率计算方法对比不难发现，导致斜率变化的流体因素都是在进液口附近变化。因此，在进液口附近交会斜率会发生变化，而远离进液口的连续区域内斜率一般不会出现明显变化，其斜率值应与邻近的刻度层交会斜率一致。因此，采用综合法，将进液口附近设置为插值区域，其他区域斜率采用邻近刻度层斜率，符合对斜率影响因素的理论分析和测井时井下的实际情况。在上述理论分析的基础上，利用渤海油田A井

11、、B井2口产出剖面测井资料，分别利用分段交会法和综合法进行了刻度层和层间的斜率计算，通过连续视流体速度计算、流体物性参数计算并结合区域经验选取合适的解释模型和解释参数进行了产出剖面解释。最终得到的分层产量、主次产层划分及各层垂向上的含水率变化等分层解释结论符合对测井曲线的定性分析和对油藏的认识，解释出的地面总产量与井口计量的相对误差均在10%以下，从而验证了前面分析的正确性。表2解释结果验证对比表井名视速度/mmin-1油日产量/n?水日产量/n?计算日产液量/ri?井口日产液/m3相对误差/%A-14.257.529.587.091.75.1B-31.7167.923.7191.5204.76.4(1) 交会斜率是影响视流体速度计算的关键因素，其计算精度对解释精度有较大影响。(2) 在刻度层采用分段交会法，考虑到了测量速度对涡轮响应的影响，兼顾了涡轮的非对称性，对响应规律不同的数据点分开拟合，更加合理。同时这种方法还能够估算涡轮启动速度，提高精度。(3) 通过分析影响斜率的各种因素并结合测井时井下实际流动状况，建议采用综合法计算层间交会斜率，尤其是对与上下刻度层交会斜率差别较大的井。参考文献