速度剖面校正因子计算方法改进与软件实现.docx

1、-开发应用-速度剖面校正因子计算方法改进与软件实现李疾翎樊鹤范川任哲中海油田服务股份有限公司摘要：速度剖面校正因子是产出/注入割面测井求取流体平均速度的关键参数。本文在分析国内普遍采用的速度剖面校正因子计算方法基础上，提出基于雷诺数与速度剧面校正因子关系图版计算校正因子的方法，并阐述了采用VisualStudio201。平台，CSharp语言编程实现该方法的流程。实践证明该方法具有更广的适用性，尤其在单向流及两相的产出井中应用效果良好。关键词：速度剖面校正因子；富送数；C#.Net；Emeraude软件作者简介：李疾翎.女.中级工程帅，学士.2003年毕业于四南石油大学测控技术与仪胡专业，主要

2、从学测井解件与油开发地质方面科研L作.0引言速度剖面校正因子Cv是生产测井解释中的一个重要参数，该参数的精度直接影响产量的准确性。目前，国内外计算校正因子C,的方法有多种。单相层流中，G值为0.5。单相紊流时，C值则为0.820.83。在实际应用中，紊流条件下的C,值通常取0.83,但是实践表明，对于大多数全井眼流量计来说，该值都偏小。多相流动时，除了哈里伯顿公司的3in管径实验图版和5in管径实验图版外，还有吉尔哈特公司生产的DDL高灵敏流量计的速度剖面校正因子倒数（1/CJ与持水率一水的表观速度的实验关系图版等方法。但是利用这几种方法计算C,时不但受仪器和管径的限制，还受流型和表观速度的影

3、响。长江大学提出的井下刻度方法，是利用全流量层和零流量层已知的油水流最和测井信息，对实验模型和理论模型进行标定，然后再用标定后的模型确定其他解释层的油水流量，该方法可以排除仪器和管径的影响，但。的准确度却直接受到了地面油、气、水产量准确性以及零流量层测井信息的影响。而且海上油田生产测井多数情况下无法探测到零流域层信息，故该方法在海上油田应用有一定的局限性。因此，寻找一种能够适用于海上油田复杂生产管柱的速度剖面校正因子计算方法显得尤为重要。笔者通过项目研究,借鉴单向管流的雷洛数理论，结合1960年Hanks通过实验数据拟合得到的雷诺数一C实验图版，采用循环迭代法来确定速度剖面校正因子，该方法能更

4、为准确的计算出速度剖面校正因子，并在我国海上油田实际应用中取得了良好的效果。1速度剖面校正因子的定义，在生产测井中，涡轮流量计是一种用于测量流体速度的常规仪器。流鼠就等于流体过流断面面积与流体平均速度之积。由于涡轮流麓计的涡轮叶片只覆盖了井筒的部分面积，因此涡轮流量计测得的流体速度是涡轮叶片覆盖处的流体平均速度，简称视流体速度（V.）o为确定通过油管或套管总截面上的平均流速（VQ,引入了一个速度剖面校正因子（也称校正系数）其定义式为：IV.Cv=S（1）从上式可知，速度剖面校正因子是求取流体平均速度的关键参数。2速度剖面校正因子计算方法的改进由于涡轮流量计测得的流体速度是涡轮叶片覆盖区域的流速

5、，因此涡轮叶片的大小、在套管中的位置以及流体的相态和速度等因素都对G有一定的影响J983年，雷诺通过实验验证了单相流中流动图1N&与Cv关系图版状态受管子内径、平均流速、流体密度及粘度影响，并建立了雷诺数公式，式(2)。Hanks采用实验得到的雷诺数一C实验图版(图1),则将涡轮叶片直径和管子内径与流动状态联系到了一起。虽然该图版是基于单相流实验得出，但通过项目研究,对比验证发现，该图版也同样适用于油水两相流动。图版中的关键参数就是雷诺数Nr.和涡轮叶片直径与油管/套管内径的比值(r/R)。我们提出采用以下具体步骤如下来求取G：(1) 得到Nr一Cv图版数据由于r/R的值通常都在0.2

6、-0.8的范围内，因此用数字化软件将图版中的两条曲线进行数字化,得到r/R分别为0.2和0.8时,对应的N&与a的关系数据；(2) 计算r/R根据现场提供的涡轮叶片直径和油管/套管内径值，求取出r/R；应当说明的是，海上油田生产测井管柱内径变化范围较大，为46mm220mm,涡轮流量计叶片直径范围为33mm110mm,常规测井r/R值范围为0.5-0.71,故该图版理论上适合于海上油田生产测井情况；(3) 计算NkeN%的计算方法可采用公式2。由于式中的流体速度v是个未知数，因此先假设G值为0.83,计算出一个v,然后代入公式2计算出NKe；而=独(2)式中,bU-雷诺数，无因次；D套

7、管内径，m；v-流体平均速度，m/s；p流体密度»kg/m31P流体粘度，Pa*so其中，流体密度采用密度计测量的混合流体密度，粘度也为混合流体粘度，即为各相流体的粘度与该相持率乘积之和。(4) 计算Cv利用步骤(2).(3)计算的r/R和N&值确定一个点,判断该点在图版中的位置。为了使该图版应用范围更广，笔者提出线性插值法，来计算两条实验数据线以外的r/R值对应的速度剖面校正因子，即当目标点在两条曲线范围内时，采用线性内插法进行计算；若在曲线范围外，则采用线性外插法计算C；此步确定的是G的初值。(5) 判断G值的合理性得到C.初值后，需要通过循环迭代的办法确定其精确值。在循

8、环迭代过程中，如果最新的C,精度足够高，那么判断迭代应当终止。通常G值都在1以下，因此将判断柔件设置为，前后两次迭代之差小于0.00001。具体判断方法是：将步骤(4)得到的C值与上一次迭代G值相比较，若二者的差大于0.00001,则应当继续循环，然后利用步骤(4)得到的G重复步骤(3)(5),直至前后两次的以值差在0.00001范围内。为了避免无限循环，将循环次数设定为5000次。3程序设计将上述方法设计成计算机程序。本程序采用面向对象程序设计，共设计了三个类(图2红色虚线框内所示)，分别是CvAlgorithm类、CvPlateData类和CvForm类，其中CvAlgorithm类主要完

9、成利用雷诺数一G实验图版，采用循环迭代方法计算C,的功能；CvPlateData类主要存放了数字化后的实验图版数据；CvEorm类为用户交互界面，主要实现用户交互功能。校正因子的计算只是整个产出剖面测井解释中的一小步，它需要借助于其他步骤计算的结果，如油、气、水的一些物性参数，油、气、水的持率和视流体速度值(图2中蓝色虚线框内所示)。其中Parameler类存放了整个产出剖面测井解释所需要的所有参数。该类贯穿整个解释流程，可以提供C、.计算所需的-些相关参数，同时还可以保存C计算值，便于其它步骤的使用。图2Cv计算程序关系类图4程序实现本文利用VisualStudio2010编程平台，采用C#

10、语言开发了利用雷诺数一G实验图版计算C的程序，程序界面如图3所示。该程序具有主要参数回放功能、雷诺数一G实验图版计算C,的功能等。35界面£回区)图3Cv计算程序界面5结果对比笔者利用上述程序测试了15口井，其中包含了单相油、气、水井，两相油水直井、油水斜井、气水井和油气斜井。并将计算结果与目前国内外应用最广、最先进的生产测井解释软件Emeraude软件的计算结果进行了对比(表1).从表1可以看出，本程序的计算结果与Emer-aude软件的计算结果极为接近，最大相对误差为3.72%,最小相对误差为0.12%。同时，校正因子的值都在1以下，校正因子此范围的误差对流量整体解释结果影响不大

11、。因此，利用本程序计算速度剖面校正因子准确可靠。表1Cv计算结果对比表井号Emeraude计算结果本程序计算结果相对误差(%)油井1.0.5180.5190.17油井20.7960.7663.72水井10.8930.8940.12水井20.8750.8641.31水井30.8990.8930.82水井40.8710.8532.04水井50.8550.8322.78气井0.9060.8743.61气水井0.8900.8583.60油水斜井10.8470.8611.65油水斜井20.5890.6052.66油水斜井30.8340.8461.45油水直井10.8150.7991.96油水直井20.8010.7891.55油气斜井10.8590.8832.766结论(1) 本文提出的生产测井速度剖面校正因子计算改进方法，应用Hanks通过实验得到的雷诺数与速度剖面校正因子实验图版，提高了解释精度，扩大了适用范围；(2) 该校正方法已计算机程序化，并集成在自主研发的生产测井解释软件中，在海上油田得到较好的应用。参考文献：F11郭海敏，生产测井导论M,北京：石油工业出版社.2003,32-400.2S.SongtC.Jordan»andD.Georgi.Theoreticalandexperimentalstudiesonthedeterminationoftheaver