1、測井技術WELLLOGGINGTECHNOLOGY文章編號：1004-1338(2009)06-0563P4螺桿泵井產出剖面測井儀的研制與應用房乾，李凱峰，于向江(大慶油田有限責任公司測試技術服務分公司，黑龍江大慶163311)摘要：為開展螺桿泵井過環空測試，研制了一種新型的螺桿泵井產出剖面測井儀器。闡述了該儀器的結構、特點、主要技術指標及其工作原理。它采用柔性連接結構，將溫度、壓力、磁定位、流量、含水率等5個測量參數設計在不同的短節上,使儀器能夠順利地通過螺桿泵井口和測試通道。儀器的彎曲部分采用特殊工藝，撓性好、載荷強度高，具有較高的耐溫、耐壓指標。含水率測量部分根據測試對象采用阻抗式和過流

2、式2種方式，在擴大儀器測量范圍的同時,相應地提高了含水率的測雖精度。在大慶油田2口井的現場應用都取得了較好的實驗效果，證明該儀器對螺桿泵井動態監測有重要的作用o關鍵詞：生產測井；螺桿泵井；柔性連接；產出剖面；含水率中圖分類號：P631.814文獻標識碼：AStudyonProductionProfileLoggingToolforScrewPumpWellFANGQian,LIKai-feng,YUXiang-jiang(Logging&TestingServicesCompanyofDaqingOilfieldCO.LTD.Daqing,Heilongjiang163311,China)Ab

3、stract：Introducedarethesurfacesystemanddownholetoolsforscrewpumpwellanditstestingtechnologies.Inordertocarryoutproductionprofiletestingforscrewpumpwell,anewtypeofproductionprofileloggingtoolisdesigned.Presentedarethestructure,characteristics,maintechnicalspecificationsandprincipleoftheloggingtool.Th

4、etooladoptsflexiblejoinstructure,anditdistributes5measuredparametersincludingtemperature,pressure,casingcollarlocation,flowrateandwaterhold-upintomulti-toolstring.Soitcanpassesthroughscrewpumpwellmouthandthetestchanneleasily.Thebendingpartofthetoolhasgoodflexibilityandhighloadpressurewithspecialmanu

5、facturaltechnique.Itcanwithstandhightemperatureandhighpressureaswell.Themeasurementpartforwaterhold-upuses2differentmeasurepatterns：resistancepatternorflow-bypatternfordifferenttestingfluids,andthismakesthemeasurementrangeenlargedandtheaccuracyincreasedaswell.Practicalapplicationof2wellsinDaqingoilf

6、ieldshowsgoodresult,anditisprovedthatthecombinationloggingtoolhasanimportantroleinthedynamicmonitoringofscrewpumpwell.Keywords：productionlogging,screwpumpwell,flexiblejoin,productionprofile,waterholdup0引言大慶油田在用螺桿泵井已達到3000余口，但受螺桿泵抽油機井井下工藝和地面驅動裝置的限制，常規的過環空產出剖面測井儀器不能通過測井通道，急需研制一種結構可以彎曲且滿足螺桿泵井測試要求的新型測井儀

7、器。1螺桿泵井測試工藝螺桿泵井地面設備由驅動裝置、測試閘門和偏心井口組成(見圖1)。驅動裝置的動力通過抽油桿傳遞給螺桿泵，帶動螺桿泵轉子旋轉，完成舉升功作者簡介：房乾，男，1967年生,工程師，從事測井儀器研究和制造工作。（圣）+赤（(1)能。井下由油管旋轉器、油管扶偏器、螺桿泵、篩管、扶正引鞋和油管錨組成。測井儀器由偏心井口進入井下環套空間，需要穿過油管扶偏器側面的測試通道，由扶正引鞋進入測試地層。油管旋轉器用于電纜解纏，與偏心井口配合使用,可在泵體錨定的情況下帶壓旋轉油管。由于驅動裝置的減速箱位于井口正上方，遮擋了偏心測試閘門，因此測試閘門與垂直方向呈12。傾角。為開展測試工作，設計了可傾

8、斜防噴裝置，其上端連接防噴管，下端與偏心井口相連。彎曲處采用萬向節方式，可以帶壓任意方向旋轉，既達到了密閉測井，又解決了電纜與驅動裝置摩擦的問題。扶正引鞋扶正引鞋油管旋轉器油油融器測試閘門蹄井口圖1螺桿泵井測試工藝示意圖2儀器結構和特點2.1儀器結構受螺桿泵井地面和井下工藝的限制，井下儀器需要設計成多節可彎曲結構，經過理論計算和模擬實驗，外徑為28mm的測井儀器單節剛性長度應不超過1m,因此螺桿泵井產出剖面測井儀設計見圖2。溫度、壓力和磁性定位這3個參數設計在1個儀器短節上,流量含水率測量部分的電路、傳感器和集流器分布在3個不同的儀器短節上，儀器的4個功能短節之間通過軟連接和可彎曲流道相連。2

9、.2儀器特點（1）在電纜頭、井溫壓力磁定位、流量含水率電路和流量含水率傳感器之間設置3個密封軟連接。軟連接中間通過3根供電引線，可任意方向彎曲，具有較高的耐溫、耐壓能力，承受載荷可達到25kN以上。（2）流量和含水率測量部分需要在井下集流測量，由于存在可動部件，儀器長度通常在130150cm之間,無法通過螺桿泵偏心測試通道，因此設計了彎曲流道。該流道上端連接流量含水率傳感器,下端連接集流傘。采用這種結構，流量含水率測量部分的長度從常規儀器130cm變為2段小于100cm的短節。（3）大慶油田各采油廠產出井含水差異較大,為了擴大儀器的測量范圍，含水率測量采用阻抗法和過流電容法2種方式。（4）過流

10、式含水率傳感器采用了一體化結構設計，電極整體嵌入絕緣層中，兩端使用盤根密封，絕緣性好,表面光滑，不易沾污。（5）為了配合螺桿泵井測井,設計了4節可折疊短加重，單節長度80cm，最大彎曲角度可達180。該加重的兩端和彎曲處均設計成球面結構,減少了儀器在起下的過程中與測試通道的摩擦。2.3儀器技術指標儀器外徑28mm；最高工作溫度125C；最高工作壓力35MPa；流量測量范圍380m3/d；含水率測量范圍0%100%；含水率測量精度/5.0%；單節儀器剛性長度不大于1000mm；軟連接彎曲角度任意方向不小于30。3儀器工作原理螺桿泵井產出剖面測井儀使用3芯電纜供電與傳輸信號，通過地面系統給井下供正

11、電和負電分時測量。3芯電纜的第1芯為測井儀的電路供電，第2芯給集流傘供電，第3芯傳輸磁定位模擬信號。電路工作原理見圖3。給測井儀供負電時，井溫壓力磁定位電路工作o溫度和壓力傳感器采集的信號分別經過放大、壓頻轉換和整形后，變為脈沖信號。2路信號通過反復合電路，以正負脈沖的形式輸出。在井下定點測量流量與含水率參數。測井儀供正電時，流量含水率電路工作。采用渦輪測量流】當流體沖擊渦輪時，鑲嵌磁鋼的渦輪葉片旋轉，使固定在渦輪架上的霍爾元件感應出高低電平信號，電平經過電路比較和整形處理后轉換為脈沖信號，通過記錄單位時間內的渦輪轉數計算流量的大小。測量含水率時，對于低含水，采用過流式電容法。含水率傳感器結構

12、見圖4,測量部分主要由圓柱型金屬內電極、絕緣介質、儀器外筒和流過環形空間的流體介質共同組成。井下混相液組份變化時,傳感器電容量發生變化,其等效電容為圖2螺桿泵井產出剖面測井儀結構圖放信號接收一【大.倍號一整形反一運驅復放一動整形合am位器11反Ar一運驅復合放動疝虹）I矗頓備Ijsamssstma電路工作原理發射電極測袖極+測量電極一發射電極測袖極+測量電極一圖4過流式含水圖5阻抗式含水率傳感器率傳感器式中,。為傳感器等效電容，四F；為絕緣材料介電常數;8為電極絕緣層厚度，m為內電極外徑,m；R為外電極內徑，m；2為混合流體介電常數浦為電極高度,m。在電極結構一定的情況下，式（1）中的昌*、8

13、、均為固定值,電容量C的變化只與2相關。因此將電極作為震蕩電路的1個參數，通過測定含水電極的電容量可以計算流體介電常數，進而推算含水率。使用過流式方法測量含水率消除了低產液、間歇出油、流態不均勻給測量帶來的誤差。當含水率高于60%、總流量低于80m3/d時,井內水為連續相，電容法測量含水率已經不適應，因此采用阻抗法測量含水率。傳感器結構見圖5o由1個發射電極和2個測量電極組成。從發射電極向傳感器下方的儀器外殼發射一定頻率的交變恒定電流，當流體從傳感器內流過時，由于測量電極間阻抗的存在，極間產生電壓，油水介質發生改變時，以致輸出電壓變化。不同的電壓對應不同油水混合時的流體阻抗特性，根據介質阻抗特

14、性計算含水率。測量過程中只需測量傳感器在混相液和全水時的頻率輸出，經過計算及與圖版對照，即可得到含水率。在電路中，2個測雖電極采集的信號經過放大后,首先轉換為直流電壓，然后通過A/D轉換器處理為頻率值，與流量信號一同經過反復合電路和驅動電路送到地面。4測井實例B2-21-PXX是大慶油田1口螺桿泵井,井口計量該井產液量是58m3/d,含水率是90.8%。由于該井是高含水井，因此采用阻抗式螺桿泵井產出剖面測井儀對該井進行過環空測井。測井結果表見表1，合層產量為63.6m3/d（見圖6）。3個層位的產量分別是7.5、16.4m3/d和39.7m3/do1146.9m之下的產層為該井的主要產液層，產

15、量占全井產量的62.4%。在1135m處測得的混相值和全水值分別為559.2Hz和511.2Hz（見圖7、圖8）,經測井軟件計算含水率為89.8%。NBXX井是1口低含水井，井口計量該井產液量是22.7m3/d,含水率是4.1%。采用過流式螺桿泵產出剖面測井儀測井。測井結果表見表2,總產量為23.4m3/d。圖9是過流式含水曲線輸出，經測井軟件計算含水率為3.9%。通過以上2口井的現場實驗,證明在采用特殊結構設計后,螺桿泵產出剖面測井儀各參數工作正常，流量和含水率有較高的測量精度，測井儀對高含水井和低含水井均很好的測量效果。表1B2-21-PXX井測井成果表汗口測點深渦輪脈合層產量/分層相對分

16、層絕對產全水值/混相值/合層含水/合層產水/分層含水/分層產水/序號.度/m沖/Hz(n?1)產量/%量/(m3d】)HzHz%(m3d_1)%(m3d-1)89?857.875_90.250.689.014.690.636.090.636.01135.089.11140.278.61146.955.663.611.856.125.839.762.47.516.439.7511.2504.3533.0592.2578.3600.857.150.636.0表2NBXX井測井成果表測點深渦輪脈合層產量/分層相對分層絕對產量/含水值/合層含水/合層產水/分層含水/分層產水/度/m沖/Hz(m3-d-1)產量/%(m3-d-1)Hz%(mcT)%(m3-d1)23.420.20.90.8419.0429.00.10.83.219.33.14.113.782.524.821.4123821.03.93804.04.250040030020406080100120時間/s螺桿泵井產出剖面測井儀器改變了傳統儀器的連接方式，通過柔性連接設計，使儀器的單節長度大大縮短，解決了螺桿泵井及特殊通道井的測試問題。(2) 儀器的彎曲部分采用特殊工藝,撓性好、載荷強