液位計維修與操作經驗

淺析如何在稠油井下用磁翻板液位計進行液位測量

日期：2019-11-22 來源：作者：

摘要：稠油熱采已經成為國內稠油開發的主流手段，目前對于井下蒸汽干度測量和射孔層吸熱效率評價缺乏直接有效的手段。為此中油測井遼河分公司提出六參數井下吸汽剖面測井方案，并開發出獨立配套的吸汽剖面解釋軟件。軟件利用井下磁翻板液位計實測的井下流體密度、壓力、溫度、流量參數，結合油藏蒸汽飽和水和蒸汽特性關系，進而完成對蒸汽注入剖面的解釋評價。

1 稠油蒸汽干度測量現狀

稠油資源占到全球石油儲量的 70%，國內遼河、新疆、勝利等都有廣泛的稠油分布。熱力采油成為目前稠油開發的主要方式。熱采注汽的原理是通過注汽提高油藏溫度，降低原油粘度以增加井下稠油流動性，達到規模開采的目的。蒸汽通過井口地面鍋爐制備，通過管線輸送到井口，再經過井下管柱到產層。

為了避免結垢且保證熱效率，鍋爐輸出蒸汽通常嚴格控制在 75%~80% 干度內，經過管道和井筒時，由于熱損失，蒸汽干度進一步降低，蒸汽凝結水增加。蒸汽干度的測量通常在鍋爐出口和井口完成，對井下干度和注汽層吸熱能力評價缺乏有效的檢測手段。

2 蒸汽注入剖面測井磁翻板液位計

磁翻板液位計設計采集沿井軸的連續伽馬、磁定位、溫度、壓力、密度、流量六種參數信息。針對實際井下高溫工況，磁翻板液位計設計時通過篩選高溫元器件，對設備電路進行保溫瓶設計封裝等強化措施，設立了井下作業溫度 350 ℃（4hr），zui高耐溫 400 ℃的設計工作指標。同時，磁翻板液位計串頂部設計獨立存儲短節，無需動用電纜，使用鋼絲傳輸即可，避免了高溫電纜損傷，同時降低作業成本和風險。

3 計算法方法

（1）密度。伽馬光子與物質發生反應后放出的伽馬射線強度與物質的密度有關：

其中，Nc 濕蒸汽檢測的射線強度，N0 放射源的射線強度，µ 射線吸收系數，濕飽和蒸汽密度 ρsw。通過放射性法檢測伽馬強度可以測出飽和濕蒸汽密度。

（2）蒸汽干度。在一定外界壓力下，將水持續加熱，引起液態水蒸汽壓力持續增加直至和外界壓力相等時，液態水吸熱量到達飽和狀態，并開始沸騰。此時對應的溫度稱為該壓力下的飽和溫度，該壓力叫做飽和壓力。飽和水繼續被加熱時，水變成氣液混合體，溫度不再升高，吸收的熱量用于完成汽化的過程，所含能量被稱之為汽化潛熱。水的汽化潛熱極高，是優良的注熱載體，因而蒸汽注入大規模用于稠油開采中。

飽和蒸汽的溫度 TS 和壓力 PS 的關系在計算時可以用近似表示如下：

蒸汽的干度是指每千克濕蒸汽中含有干蒸汽的質量百分數。常規的蒸汽干度測量方法，包括人工化驗法（爐水取樣）、熱力學法（抽汽取樣）、非熱力學法（放射、電導率、示蹤劑等）、數學模型計算法。但無論何種測量方式，通常難以直接獲得井下干度剖面信息。通過高溫六參數測井磁翻板液位計，可以直接測量濕飽和蒸汽密度 ρsw。根據定義，飽和蒸汽、飽和水的密度和比容與干度的關系如下：