1、-開發(fā)應(yīng)用-速度剖面校正因子計(jì)算方法改進(jìn)與軟件實(shí)現(xiàn)李疾翎樊鶴范川任哲中海油田服務(wù)股份有限公司摘要：速度剖面校正因子是產(chǎn)出/注入割面測(cè)井求取流體平均速度的關(guān)鍵參數(shù)。本文在分析國(guó)內(nèi)普遍采用的速度剖面校正因子計(jì)算方法基礎(chǔ)上，提出基于雷諾數(shù)與速度劇面校正因子關(guān)系圖版計(jì)算校正因子的方法，并闡述了采用VisualStudio201。平臺(tái)，CSharp語(yǔ)言編程實(shí)現(xiàn)該方法的流程。實(shí)踐證明該方法具有更廣的適用性，尤其在單向流及兩相的產(chǎn)出井中應(yīng)用效果良好。關(guān)鍵詞：速度剖面校正因子；富送數(shù)；C#.Net；Emeraude軟件作者簡(jiǎn)介：李疾翎.女.中級(jí)工程帥，學(xué)士.2003年畢業(yè)于四南石油大學(xué)測(cè)控技術(shù)與儀胡專業(yè)，主要

2、從學(xué)測(cè)井解件與油開發(fā)地質(zhì)方面科研L作.0引言速度剖面校正因子Cv是生產(chǎn)測(cè)井解釋中的一個(gè)重要參數(shù)，該參數(shù)的精度直接影響產(chǎn)量的準(zhǔn)確性。目前，國(guó)內(nèi)外計(jì)算校正因子C,的方法有多種。單相層流中，G值為0.5。單相紊流時(shí)，C值則為0.820.83。在實(shí)際應(yīng)用中，紊流條件下的C,值通常取0.83,但是實(shí)踐表明，對(duì)于大多數(shù)全井眼流量計(jì)來(lái)說(shuō)，該值都偏小。多相流動(dòng)時(shí)，除了哈里伯頓公司的3in管徑實(shí)驗(yàn)圖版和5in管徑實(shí)驗(yàn)圖版外，還有吉爾哈特公司生產(chǎn)的DDL高靈敏流量計(jì)的速度剖面校正因子倒數(shù)（1/CJ與持水率一水的表觀速度的實(shí)驗(yàn)關(guān)系圖版等方法。但是利用這幾種方法計(jì)算C,時(shí)不但受儀器和管徑的限制，還受流型和表觀速度的影

3、響。長(zhǎng)江大學(xué)提出的井下刻度方法，是利用全流量層和零流量層已知的油水流最和測(cè)井信息，對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃屠碚撃Ｐ瓦M(jìn)行標(biāo)定，然后再用標(biāo)定后的模型確定其他解釋層的油水流量，該方法可以排除儀器和管徑的影響，但。的準(zhǔn)確度卻直接受到了地面油、氣、水產(chǎn)量準(zhǔn)確性以及零流量層測(cè)井信息的影響。而且海上油田生產(chǎn)測(cè)井多數(shù)情況下無(wú)法探測(cè)到零流域?qū)有畔ⅲ试摲椒ㄔ诤Ｉ嫌吞飸?yīng)用有一定的局限性。因此，尋找一種能夠適用于海上油田復(fù)雜生產(chǎn)管柱的速度剖面校正因子計(jì)算方法顯得尤為重要。筆者通過(guò)項(xiàng)目研究,借鑒單向管流的雷洛數(shù)理論，結(jié)合1960年Hanks通過(guò)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到的雷諾數(shù)一C實(shí)驗(yàn)圖版，采用循環(huán)迭代法來(lái)確定速度剖面校正因子，該方法能更

4、為準(zhǔn)確的計(jì)算出速度剖面校正因子，并在我國(guó)海上油田實(shí)際應(yīng)用中取得了良好的效果。1速度剖面校正因子的定義，在生產(chǎn)測(cè)井中，渦輪流量計(jì)是一種用于測(cè)量流體速度的常規(guī)儀器。流鼠就等于流體過(guò)流斷面面積與流體平均速度之積。由于渦輪流麓計(jì)的渦輪葉片只覆蓋了井筒的部分面積，因此渦輪流量計(jì)測(cè)得的流體速度是渦輪葉片覆蓋處的流體平均速度，簡(jiǎn)稱視流體速度（V.）o為確定通過(guò)油管或套管總截面上的平均流速（VQ,引入了一個(gè)速度剖面校正因子（也稱校正系數(shù)）其定義式為：IV.Cv=S（1）從上式可知，速度剖面校正因子是求取流體平均速度的關(guān)鍵參數(shù)。2速度剖面校正因子計(jì)算方法的改進(jìn)由于渦輪流量計(jì)測(cè)得的流體速度是渦輪葉片覆蓋區(qū)域的流速

5、，因此渦輪葉片的大小、在套管中的位置以及流體的相態(tài)和速度等因素都對(duì)G有一定的影響J983年，雷諾通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了單相流中流動(dòng)圖1N&與Cv關(guān)系圖版狀態(tài)受管子內(nèi)徑、平均流速、流體密度及粘度影響，并建立了雷諾數(shù)公式，式(2)。Hanks采用實(shí)驗(yàn)得到的雷諾數(shù)一C實(shí)驗(yàn)圖版(圖1),則將渦輪葉片直徑和管子內(nèi)徑與流動(dòng)狀態(tài)聯(lián)系到了一起。雖然該圖版是基于單相流實(shí)驗(yàn)得出，但通過(guò)項(xiàng)目研究,對(duì)比驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，該圖版也同樣適用于油水兩相流動(dòng)。圖版中的關(guān)鍵參數(shù)就是雷諾數(shù)Nr.和渦輪葉片直徑與油管/套管內(nèi)徑的比值(r/R)。我們提出采用以下具體步驟如下來(lái)求取G：(1) 得到Nr一Cv圖版數(shù)據(jù)由于r/R的值通常都在0.2

6、-0.8的范圍內(nèi)，因此用數(shù)字化軟件將圖版中的兩條曲線進(jìn)行數(shù)字化,得到r/R分別為0.2和0.8時(shí),對(duì)應(yīng)的N&與a的關(guān)系數(shù)據(jù)；(2) 計(jì)算r/R根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)提供的渦輪葉片直徑和油管/套管內(nèi)徑值，求取出r/R；應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是，海上油田生產(chǎn)測(cè)井管柱內(nèi)徑變化范圍較大，為46mm220mm,渦輪流量計(jì)葉片直徑范圍為33mm110mm,常規(guī)測(cè)井r/R值范圍為0.5-0.71,故該圖版理論上適合于海上油田生產(chǎn)測(cè)井情況；(3) 計(jì)算NkeN%的計(jì)算方法可采用公式2。由于式中的流體速度v是個(gè)未知數(shù)，因此先假設(shè)G值為0.83,計(jì)算出一個(gè)v,然后代入公式2計(jì)算出NKe；而=獨(dú)(2)式中,bU-雷諾數(shù)，無(wú)因次；D套

7、管內(nèi)徑，m；v-流體平均速度，m/s；p流體密度»kg/m31P流體粘度，Pa*so其中，流體密度采用密度計(jì)測(cè)量的混合流體密度，粘度也為混合流體粘度，即為各相流體的粘度與該相持率乘積之和。(4) 計(jì)算Cv利用步驟(2).(3)計(jì)算的r/R和N&值確定一個(gè)點(diǎn),判斷該點(diǎn)在圖版中的位置。為了使該圖版應(yīng)用范圍更廣，筆者提出線性插值法，來(lái)計(jì)算兩條實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)線以外的r/R值對(duì)應(yīng)的速度剖面校正因子，即當(dāng)目標(biāo)點(diǎn)在兩條曲線范圍內(nèi)時(shí)，采用線性內(nèi)插法進(jìn)行計(jì)算；若在曲線范圍外，則采用線性外插法計(jì)算C；此步確定的是G的初值。(5) 判斷G值的合理性得到C.初值后，需要通過(guò)循環(huán)迭代的辦法確定其精確值。在循

8、環(huán)迭代過(guò)程中，如果最新的C,精度足夠高，那么判斷迭代應(yīng)當(dāng)終止。通常G值都在1以下，因此將判斷柔件設(shè)置為，前后兩次迭代之差小于0.00001。具體判斷方法是：將步驟(4)得到的C值與上一次迭代G值相比較，若二者的差大于0.00001,則應(yīng)當(dāng)繼續(xù)循環(huán)，然后利用步驟(4)得到的G重復(fù)步驟(3)(5),直至前后兩次的以值差在0.00001范圍內(nèi)。為了避免無(wú)限循環(huán)，將循環(huán)次數(shù)設(shè)定為5000次。3程序設(shè)計(jì)將上述方法設(shè)計(jì)成計(jì)算機(jī)程序。本程序采用面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，共設(shè)計(jì)了三個(gè)類(圖2紅色虛線框內(nèi)所示)，分別是CvAlgorithm類、CvPlateData類和CvForm類，其中CvAlgorithm類主要完

9、成利用雷諾數(shù)一G實(shí)驗(yàn)圖版，采用循環(huán)迭代方法計(jì)算C,的功能；CvPlateData類主要存放了數(shù)字化后的實(shí)驗(yàn)圖版數(shù)據(jù)；CvEorm類為用戶交互界面，主要實(shí)現(xiàn)用戶交互功能。校正因子的計(jì)算只是整個(gè)產(chǎn)出剖面測(cè)井解釋中的一小步，它需要借助于其他步驟計(jì)算的結(jié)果，如油、氣、水的一些物性參數(shù)，油、氣、水的持率和視流體速度值(圖2中藍(lán)色虛線框內(nèi)所示)。其中Parameler類存放了整個(gè)產(chǎn)出剖面測(cè)井解釋所需要的所有參數(shù)。該類貫穿整個(gè)解釋流程，可以提供C、.計(jì)算所需的-些相關(guān)參數(shù)，同時(shí)還可以保存C計(jì)算值，便于其它步驟的使用。圖2Cv計(jì)算程序關(guān)系類圖4程序?qū)崿F(xiàn)本文利用VisualStudio2010編程平臺(tái)，采用C#

10、語(yǔ)言開發(fā)了利用雷諾數(shù)一G實(shí)驗(yàn)圖版計(jì)算C的程序，程序界面如圖3所示。該程序具有主要參數(shù)回放功能、雷諾數(shù)一G實(shí)驗(yàn)圖版計(jì)算C,的功能等。35界面£回區(qū))圖3Cv計(jì)算程序界面5結(jié)果對(duì)比筆者利用上述程序測(cè)試了15口井，其中包含了單相油、氣、水井，兩相油水直井、油水斜井、氣水井和油氣斜井。并將計(jì)算結(jié)果與目前國(guó)內(nèi)外應(yīng)用最廣、最先進(jìn)的生產(chǎn)測(cè)井解釋軟件Emeraude軟件的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比(表1).從表1可以看出，本程序的計(jì)算結(jié)果與Emer-aude軟件的計(jì)算結(jié)果極為接近，最大相對(duì)誤差為3.72%,最小相對(duì)誤差為0.12%。同時(shí)，校正因子的值都在1以下，校正因子此范圍的誤差對(duì)流量整體解釋結(jié)果影響不大

11、。因此，利用本程序計(jì)算速度剖面校正因子準(zhǔn)確可靠。表1Cv計(jì)算結(jié)果對(duì)比表井號(hào)Emeraude計(jì)算結(jié)果本程序計(jì)算結(jié)果相對(duì)誤差(%)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氣井0.9060.8743.61氣水井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油氣斜井10.8590.8832.766結(jié)論(1) 本文提出的生產(chǎn)測(cè)井速度剖面校正因子計(jì)算改進(jìn)方法，應(yīng)用Hanks通過(guò)實(shí)驗(yàn)得到的雷諾數(shù)與速度剖面校正因子實(shí)驗(yàn)圖版，提高了解釋精度，擴(kuò)大了適用范圍；(2) 該校正方法已計(jì)算機(jī)程序化，并集成在自主研發(fā)的生產(chǎn)測(cè)井解釋軟件中，在海上油田得到較好的應(yīng)用。參考文獻(xiàn)：F11郭海敏，生產(chǎn)測(cè)井導(dǎo)論M,北京：石油工業(yè)出版社.2003,32-400.2S.SongtC.Jordan»andD.Georgi.Theoreticalandexperimentalstudiesonthedeterminationoftheaver