摘要:在電磁流量計(jì)測井中，套管的接箍曲線作為常規(guī)的測井資料進(jìn)行測量,用于測井曲線深度校正。由于電磁流量計(jì)的測井工藝所限,使電磁流量計(jì)中磁性定位器的測井效果-直不好,影響測井資料質(zhì)量。文章簡述了磁性定位器和脈沖互感式接箍檢測器的測井原理,說明了傳統(tǒng)磁性定位器存在的弊端和脈沖互感式接箍檢測器的技術(shù)特點(diǎn),并通過測井對比試驗(yàn),展示了用脈沖互感式接箍檢測器取代電磁流量計(jì)中磁性定位器的應(yīng)用效果。
0引言
電磁流量計(jì)測井儀用于聚合物驅(qū)注入剖面測井，在油田生產(chǎn)開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。然而,在電磁流量計(jì)測井中磁性定位器不能錄取到合格的磁性定位曲線，這個(gè)問題多年來一直是困擾在從事電磁流量計(jì)測井的現(xiàn)場操作人員和從事電磁流量計(jì)測井資料解釋人員的一個(gè)難題。為了解決這個(gè)難題,我們從磁性定位器的測井原理入手,找出磁性定位器在電磁流量測井工藝中所存在的弊端。傳統(tǒng)磁性定位器采用磁鋼加線圈的方法,通過儀器相對井壁移動,實(shí)現(xiàn)在接箍位置檢測線圈中的磁場重新分布,被動地使接收線圈產(chǎn)生感生電動勢，從而達(dá)到檢測接箍的目的,這種方法受測速和儀器居中等因素的影響而無法克服。脈沖互感式接箍檢測器采用主動的脈沖磁激勵(lì)互感方法,達(dá)到檢測套管接箍的目的凹。這種方法受測速和居中的影響很小,不僅滿足-般測井的需要,也比較適用于電磁流量測井工藝中。
1傳統(tǒng)磁性定位器測井原理
常規(guī)磁性定位器是由兩個(gè)永久磁鋼和-一個(gè)檢測線圈組成,當(dāng)儀器沿井身移動時(shí),由于儀器周圍介質(zhì)的磁阻發(fā)生變化,使通過線圈的磁力線重新分布,磁通密度發(fā)生變化,于是使線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢，大小根據(jù)電磁感應(yīng)定律為:
即感應(yīng)電動勢等于磁通量的時(shí)間變化率的負(fù)值,它的大小.與介質(zhì)磁阻的變化、測速、磁場強(qiáng)度及線圈尺寸有關(guān)。
2傳統(tǒng)磁性定位器存在弊端
2.1儀器居中的影響
當(dāng)測井工藝要求下井儀器居中測井時(shí),儀器距井壁有一定的距離,在測井速度--定的情況下,儀器通過接箍時(shí)檢測線圈內(nèi)磁通量變化量要比貼靠井壁時(shí)的磁通量變化量小,線圈輸出感生電動勢的幅度低,減小了信噪比,降低了磁性定位器對接箍的分辨率。
2.2管柱內(nèi)徑的影響
同樣是在居中和測井速度一定的情況下,在直徑大的管柱內(nèi)測井時(shí),線圈中磁通量的變化量要比在直徑小的管柱內(nèi)小,線圈輸出的感生電動勢幅度降低，輸出信號的信噪比小,接箍的分辨率差。
2.3測井速度的影響
不管是貼近井壁的測井工藝還是居中的測井工藝,如果測井速度快,磁性定位器通過接箍時(shí),其線圈內(nèi)部磁通量變化率大,輸出感生電動勢高;反之測井速度慢，磁通量變化率小,輸出感生電動勢低。因此,測井速度不同、磁性定位器的分辨率也不同。
在測井過程中,當(dāng)管柱狀況、測井速度靠近井壁和儀器居中等因素發(fā)生變化時(shí),這種磁性定位器對接箍的分辨率也隨之發(fā)生變化，,改變了信噪比,影響測井資料的質(zhì)量。這就是磁鋼加線圈檢測方法的弊端所在。
3脈沖互感式接箍檢測器測井原理
脈沖互感式接箍檢測器的物理基礎(chǔ)是法拉第電磁感應(yīng)定律,其檢測方法是:給傳感器激勵(lì)線圈提供-一個(gè)直流電脈沖,在脈沖維持期,激勵(lì)線圈周圍產(chǎn)生-一個(gè)穩(wěn)定磁場,當(dāng)直流脈沖停止后,這個(gè)穩(wěn)定磁場在油管和套管中便產(chǎn)生沿套管壁旋轉(zhuǎn)的環(huán)形感生電流,該感生電流在套管內(nèi)部產(chǎn)生次生磁場，這個(gè)次生磁場便使傳感器檢測線圈產(chǎn)生--個(gè)隨時(shí)間而衰減的感生電動勢。當(dāng)激勵(lì)線圈的直流電流--定時(shí),檢測線圈中感生電動勢的大小和線圈周圍油管或套管的厚度、形狀幾何位置以及磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率有關(guān)。當(dāng)管柱的幾何位置、磁導(dǎo).率、電導(dǎo)率相對不變時(shí),而在接箍位置管柱的形狀(厚度增加)有明顯的變化,降低了磁阻,增加了沿套管壁旋轉(zhuǎn)的環(huán)形感生電流強(qiáng)度，由感生電流產(chǎn)生的次生磁場強(qiáng)度加強(qiáng),提高了檢測線圈中感生電動勢的幅度,因此對檢測線圈感生電動勢的處理和記錄,便可獲得接箍曲線。
4脈沖互感式接箍檢測器技術(shù)特點(diǎn)
(1)在儀器居中和測井速度比較慢(50m/h~100m/h)的條件下,該儀器對油套管接箍具有較好的分辨率,因此,可應(yīng)用到低速居中的測井工藝中。
(2)該儀器能夠?qū)苤苌頎顩r進(jìn)行檢查,能夠定性地給出管柱的變形、腐蝕、裂縫、管壁厚度和內(nèi)徑變化等信息。
(3)適應(yīng)于范圍較寬的測井速度(50m/h~1200m/h)。
(4)適應(yīng)于管柱直徑:50mm~320mm。
(5)適應(yīng)于管壁厚度:3mm~12mm。
5測井對比試驗(yàn)
為了能充分說明脈沖互感式接箍檢測器在電磁流量計(jì)中的應(yīng)用效果,我們分別在三種不同管柱類型的井中進(jìn)行了測井對比試驗(yàn)。試驗(yàn)過程是先用帶有磁性定位器的電磁流量計(jì)進(jìn)行測井,磁性定位器用模擬量輸出;然后用脈沖互感式接箍檢測器替換電磁流量計(jì)中的磁性定位器,檢測器用正脈沖輸出,分別以100m/h.500m/h.800m/h和1200m/h的測速進(jìn)行測井,錄取多條曲線。從測井結(jié)果看,脈沖互感式接箍檢測器分辨率比較高,曲線重復(fù)性比較好。
5.1在套管井中測井對比試驗(yàn)
圖1是在拉15-丙XXX套管井中的測井曲線對比圖。
測井條件是套管內(nèi)徑124.6mm,平均測速90m/h,儀器居中測井。圖1中右側(cè)是原磁性定位器測井曲線,左側(cè):是用脈沖互感式接箍檢測器替換電磁流量計(jì)中磁性定位器后的測井曲線。左側(cè)曲線套管接箍顯示清楚,管外扶正器也從曲線中顯示出來,在799m~803m之間是個(gè)套管短接。右側(cè)曲線有干擾,接箍多處丟失，如果沒有對比是很難確定曲線上哪個(gè)是接箍。
5.2在配注中測井對比試驗(yàn)
圖2是在中40-PXX配注井中的測井曲線。測試條件是儀器在油管和配注工具內(nèi)居中測井。左側(cè)是原磁性定位曲線,測井速度90m/h,曲線干擾嚴(yán)重，無法辨別出接箍和工具的設(shè)置情況。右側(cè)是更換后的接箍曲線,測井速度1200m/h,在997m以上是油管段,各接箍位置清楚,在997m以下是工具段,各工具顯示清楚。在1006m~1007m和1032m~1034m兩處是φ114mm封堵器;在1016m~1018m和1043m~1045m兩處分別是φ54mm和φ56mm的配水器短接,因其內(nèi)徑小而幅度高;1018m~1023m是5個(gè)配接短接。
5.3在籠統(tǒng)聚驅(qū)井中測井對比試驗(yàn)
圖3是在中31-PXX籠統(tǒng)聚驅(qū)井中的測井曲線。.測試條件是井內(nèi)既有油管又有套管,在1124m以上是內(nèi)徑為62mm油管段,以下是內(nèi)徑為124.6mm的套管段,儀器居中測井。左側(cè)是原磁性定位曲線,在油管段測速是900m/h,曲線有部分干擾;在套管段測速是90m/h,接箍曲線幅度低,部分接箍不能確定其具體位置。右側(cè)是更換后的接箍曲線,測井速度100m/h,在油管段由于管柱內(nèi)徑小,曲線整體幅度高,接箍顯示清楚,1113m~1115m之間是封堵器,1124m處是油管喇叭口;在套管段由于管柱內(nèi)徑大,曲線整體幅度低,接箍顯示清楚。圖中不僅清楚地顯示出油管和套管的接箍位置,而且還能通過管柱內(nèi)徑的變化反映出不同的管柱結(jié)構(gòu)。
6結(jié)束語
傳統(tǒng)磁性定位器和脈沖互感式接箍檢測器的物理基礎(chǔ)都是法拉第電磁感應(yīng)定律,但二者的檢測方式不同。前者通過儀器和井壁的相對移動,使線圈中的磁通量發(fā)生變化來產(chǎn)生感生電動勢;后者是通過激勵(lì)線圈在管柱周身產(chǎn)生感生電流,再由感生電流產(chǎn)生的二次磁場在檢測線圈中產(chǎn)生感生電動勢。前者是被動的檢測方式,后者是主動的檢測方式。測速和居中等影響前者分辨率的因素,對后者幾乎沒有影響。通過上述測井對比實(shí)驗(yàn),說明脈沖互感式接箍檢測器有效地克服了傳統(tǒng)磁性定位器存在的弊端,并在電磁流量計(jì)測井儀中得到了很好的應(yīng)用,是傳統(tǒng)磁性定位器的更新?lián)Q代產(chǎn)品。
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