第二章 井下流量测井

第二章井下流量测井涡轮流量计（中高流量产气井、产液井、部分注水井）集流伞式流量计（中低流量产液井）示踪流量计（中低流量产液井）同位素示踪（注水井）超声流量计涡街流量计温度流量计流动成像涡轮流量计是利用流体动量矩原理实现流量测量的。由动量矩定理可知，当涡轮旋转时，它的运动方程为：iTTdtdJ式中：J——涡轮的转动惯量；d/dt——涡轮旋转角加速度；T——推动涡轮旋转的力矩，即驱动力矩；Ti——阻碍涡轮旋转的各种阻力矩。涡轮流量计的工作原理一、连续涡轮流量计)(thflVVVKRpsiTTdtdJ仪器发生偏心时，测量的是涡轮所在位置处的局部流速。为了确定通过套管截面上的平均流速Vm，需要引入一个速度剖面校正系数Cv，Cv的定义为：amvVVC通过图板校正确定Cv，进而确定Vm：图2-6单相视速度校正图版avmVCV速度剖面校正系数集流伞流量解释图版020406080100120140020406080QCPS含水100%含水90%含水80%含水70%含水60%含水50%含水40%含水30%含水20%含水10%含水0%二、示踪流量计示踪流量计的结构如图2-54所示。示踪流量计测井时，铟同位素示踪剂溶液由喷射器喷出。喷射器有一个体积为20㎝3的容器，每次喷射0.5㎝3，一次下井可喷射40次。喷入井筒后，启动一个或两个探测器定点或追踪测量，即可得到测井曲线。图2-54放射性示踪流量计采用连续追踪方法,在一个夹层内进行至少三次测量。由于测量的同时，示踪段塞也在流动，因此必须保证有足够高的流速测量完整的示踪段塞。如果发现第一次的位移较大，则应加快测速，反之则降低测速。流速的计算方法为：式中ΔH——两次测量示踪剂段塞位移的距离（峰值的深度差）;Δt——段塞位移所需的时间。tHVa（2-118）1.单探头追踪法在单探头连续追踪时，若不能准确记录出起止时间，则利用双探头，放慢测速上行或下行连续测量一次，根据电缆速度和两探头之间的距离就能计算出流体速度。上行时（与流动方向一致）计算视流速的公式为：下行时（与流速反向）计算视流速的公式为：式中ΔH——两个峰值间的距离；Vl——电缆速度。HLHVVHLHtHVlla)(（2-123）HLHVVla（2-124）2.双探头追踪法常见确定深度位移（ΔH）及时间差（Δt）的方法如图2-66所示。Δtp-p——两个示踪段塞峰之间的时间差，即流动的平均时间，此时认为Cv为1.0；Δt上——两个峰间切线交点间的时间差;Δt下——基线与切线交点间的时间差;Δtl-l——示踪剂段塞前缘到达的时间，即峰值曲线与基线的交点。在仪器与套管间的环形空间中，Cv约为0.86，也可以近似估算为Δtl-l/Δtp-p。图2-66各种时差示意图3.峰值的读取方法及其的确定对于可导电介质中可以采用电磁流量计，利用电磁感应原理测出导管中的平均流速，进一步求得液体的体积流量。电磁流量计的具结构如图2-100所示。计算液体的体积流量的公式如下：图2-100电磁流量计测量原理图410sin4tBEdqm（2-169）三、电磁流量计Q=-0.0000067623F2+0.7395262346F+8.691939447901002003004005006007008009001000020040060080010001200140016001800FQ型号：9-112零频率：348标定管径：2.5利用超声波测量流量的方法很多，根据对信号的检测方式，主要分为：传播速度法（时差法、相差法、频差法），多普勒法、相关法，波束偏移法。生产测井采用的超声波流量计主要采用多普勒法和传播速度法。四、超声流量计多普勒法是利用声学多普勒原理确定流体流量的。图2-93是超声多普勒流量计示意图。从发射晶体T1反射的超声波遇到流体中运动着的颗粒或气泡，再反射回来由接收晶体R1接收。发射信号与接收信号的多普勒频率偏移与流体速度成正比，可得方程：•式中V表示液体速度；f1、f2分别表示晶体发射的频率和接收晶体R接收的频率；表示发射超声束现流体流向之间的夹角；C表示声速。图2-93超声多普勒流量计原理cos2)(12CffV（2-138）1.多普勒法根据在流动流体中超声波顺流与逆流传播速度之差与被测流体流速有关的原理检测出流体流速。根据具体测量参数的不同，又可分为时差法、相差法、频差法。传播速度法超声波流量计示意图如图2-94所示。图2-94超声波流量计示意图2.传播速度法•1、时差法•2、相差法•3、频差法tduVttLV)11(2（2-142）LCV2222CLV2fLVLVfff221（2-147）（2-148）（2-151）（2-152）涡街流量计实现流量测量的理论基础是“长门涡街”原理。在流动的流体中放置一根其轴线与流向垂直的非线性柱形体（如三角柱、圆柱等）称之为漩涡发生体，当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生两列不对称，但有规律的交替漩涡列。对于三角柱漩涡发生体有f为漩涡分离频率（Hz）；St斯特劳哈尔数，对于一定形状的发生体，在一定流量范围内是雷诺数的函数，由实验给出；D为管路直径。R漩涡发生体特征尺寸（m）与管路直径的比值。3)25.11(4DRRSKtKfq（2-160）五.涡街流量计1.涡街流量计的测量原理(1)雷诺数ReD的范围：当ReD1×104时，传感器仪表系数就进入较好的线性范围，雷诺数的数值可按下式计算：(2)仪表系数K：当ReD≥1×104时，St约为一个常数，则DqReD310354（2-161）621096.1dDSKt（2-162）2.涡街流量计的有关特性和参数