第18讲流量测井方法

对于半径变化的管段，di为管子直径。
N (i ) N (0) d 2 (i ) B(i ) N (100 ) N (0) d 2 (100 )
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井 定量解释： (1)确定视流速Va Va Vb
或 Va Vb Voff ( K 15.5) /14.5 Voff 10
2.涡轮流量计测井 当涡轮转速稳定时，得到状态方程：
Mi 1 1 V f tg 3 r 2 f V f r r
r—叶轮的平均半径；
a—叶片倾角；
r—叶片厚度； f—流体体积密度； Vf—流体沿叶轮旋转轴方向的流速。
2.涡轮流量计测井
涡轮流量计的频率响应方程：
量流体由间隙流过，所
求的流量误差较大。
伞式流量计
2.涡轮流量计测井 胀式流量计：在伞式流
量计的金属伞的外面又增
加了一个胀式密封圈，克
服了封隔器的易损和密封
问题，能够用于气流和液
流，对于多层油气层的井
进行测试特别有用，能够 准确求取流量。
胀式流量计
2.涡轮流量计测井 涡轮流量计是目前获取油水井内流量剖面的主 要手段。 涡轮流量计的种类较多，需要根据井的类型和 流动条件，选取合适的仪器进行测量。 注入井：一般选用敞流式流量计测井。 生产井：流量较高的井优先选择敞流式流量计 测井；流量较低的井则选择导流式流量计测井； 特别重要的井可以同时选用两种仪器。 对于抽油井，需要选用小直径的测井仪器。
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井 使用条件：中、高流量 的单相流，多相流动条件 下连续流量计的应用效果 较差。 仪器测量条件 井的条件：稳定流动 仪器条件：带扶正器 连续测量：上、下正反 SLB多道生产测井仪， 流量计处于最下方 转，曲线8-10条。
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井 测量精度取决于测井资料的质量和井下刻度的 准确性。 井下刻度：建立仪器响应频率和流体速度之间 的精确关系。 通过线性回归求取仪器常数 K 和涡轮转动的阈 值速度Vth。 刻度方法：利用 RPS ~线性交会。 Vline
(2)速度剖面校正 V Cv Va , Cv为速度校正系数
(3)计算体积流量
q C p V , C p为管子系数 C p 1440 dc2 / 4 360 dc2 , dc为管道直径
2.涡轮流量计测井 导流式（集流）涡轮流量计 仪器特点：带机械导流装置，测井时仪器封隔 流道，迫使井内流体全部或部分混合，加速流过 一定内径的导流喉道，作用于涡轮传感器。
2.涡轮流量计测井
全井眼涡轮流量计
采用折叠式叶片，下
井通过油管时合拢，测
量时可以张开，反映流 道界面上约 80% 的流体 流动，从而改善了测量 的性能。
全井眼流量计
2.涡轮流量计测井 导流式流量计：在探测深度 处先封隔原有流道，把井内液 体导入仪器内腔后集流测量， 主要用于测量低流量的油气井。
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井 仪器发生偏心时，测量 的是涡轮所在位置处的局 部流速。为确定平均流速 Vm，引入一个速度剖面校 正系数Cv，定义为： Vm Cv Va 通过图版校正确定Cv， 进而确定Vm：
Vm C vVa
单相视速度校正 图版
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井
定量解释：
分层读值；计算流动响应；确定视流速；确 定平均流速；计算体积流量；确定分层流量等。
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井 定性分析：曲线重叠法 幅度差：幅度差大的层位 流速大
CV ARPS q VA K
Cv为速度剖面校正系数。 中心线偏移：粘度变化； 一口产油井的全井 偏大粘度小；偏小粘度大。 眼流量计测量曲线
基本不受粘度影响。
在流速较低时， K 值 随流体粘度的变化较大， 需要校正。 1St=10-4m2.s-1
2.涡轮流量计测井
实际的涡轮转速与流体速度的关系
2.涡轮流量计测井 低速有非线性， 正反转有差异
全井眼流量计的测井响应：高速时响应曲线为 直线；转动阈值为与速度轴的切距。
2.涡轮流量计测井
当流体轴向流经变送器时， 流体流动的能量作用在叶轮 的旋转叶片上，驱动叶轮旋 转。
连续流量计
涡轮结构示意图
2.涡轮流量计测井 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，运动方程为：
n d J M0 Mi dt i 1
J—涡轮的转动惯量； d/dt—涡轮旋转角速度； M0—流体作用于涡轮的力矩，即驱动力矩； Mi—阻碍涡轮旋转的各种阻力矩。
N ( RPS ) V f tga 2r Cf 4
Cf为阻止涡轮转动的阻力系数。当涡轮叶片的雷 诺数Re<5105时，有以下关系：
Cf 1 Re (
f fVf L
)
μf为流体粘度，L为叶片轴向长度。
结论：流体粘度增大，涡轮转速变小；流体密 度增大，涡轮转速变大。
2.涡轮流量计测井 仪器常数 K 受流体粘度和流速影响关系如下图 所示(曲线编号为粘度)。 在流速较高时， K 值
目前应用最广泛的是涡轮流量计与核流量计；
其次是放射示踪测井和氧活化测井，电磁流量计
和热导流量计只是在特殊情况下才使用。
流量测井的特点是通过测量与流动速度有关的 物理量，间接求出井内流体的流量或相对流量。 要精确的测量的流量，必须明确测井信息与流 量之间的理论或实验关系。
2.涡轮流量计测井
涡轮流量计的传感器由装
右 图 是 一 口 污 水 回 注井的实际资料，单 相流状态。
各 测 量 点 与 实 验 室 的流体为水时的测量 值一致。 可 以 认 为 仪 器 工 作 状态正常，测井资料 合格。
测井资料井下刻度图
2.涡轮流量计测井 敞流式涡轮流量计测井
定性分析：
确定流体产出或吸入层位；判断流体性质变 化；估算各层流量比例等。
N ( RPS ) K (V Vth )
N—涡轮的每秒转数（记为RPS，r.s-1）； V— 流体与仪器的相对速度，为流体流速和仪器 速度的代数和，即V=Vf+Vt； K— 仪器常数，与涡轮材料和结构有关，并受流 体性质影响； Vth—涡轮转动阈值(启动速度),与流体性质和涡轮 摩阻有关。
2.涡轮流量计测井 涡轮的运动状态方程写为：
导流式流量计主要有封隔式流量计和伞式流量
计两种。
2.涡轮流量计测井 敞流式流量计：以稳定的 速度移动仪器，连续的沿井 深进行测量流动剖面；可以 在较宽的流量范围内使用。 连续涡轮流量计：叶片直 径较小，仅测量流道中心部 分的流体；低压、低动量的 气体倾于绕过涡轮，而不使 涡轮转动。
连续涡轮流量计
3.核流量计测井 核流量计是利用人工放射性同位素作为“标记 物”，观察井下流体流量剖面的一种方法。 该方法用于笼统注水和生产井的流动剖面。 在涡轮流量计不能测量的低流量或抽油机井内
使用。 使其与井内流体一起流动，然后采用伽玛探测器
测量标记物的速度，求出流体的体积流量。
测量原理：首先采用喷射器放出放射性示踪剂，
在低摩阻枢轴扶持的轴上的
叶片组成。轴上装有磁键或
不透光键，使转速能够被检
流线圈或光电管测出来。
当流体的流量超过某一数
值后，涡轮的转速与流速成
线性关系。
2.涡轮流量计测井 记录涡轮的转速，便可以推算出流体的流速和 流量。 井下涡轮流量计的种类较多，大致可以分为敞 流式和导流式两种类型。 敞流式流量计主要有连续流量计和全井眼流量 计两种。
2.涡轮流量计测井 不同类型的涡轮流量计 ， 涡轮变送器的结构不同。
全井眼流量计的涡轮由四
个可折叠的叶片构成。
连续流量计：叶片数目一
般2-8个，叶片倾角30。或45。。 叶片的数目，角度等参数 根据流动实验确定。 连续流量计
涡轮结构示意图
2.涡轮流量计测井
涡轮流量计的工作原理都 相同。 把经过管子截面的流体线 性运动转变成涡轮的旋转运 动。
3.核流量计测井 放射性示踪剂：选用伽玛射线能量 较强、半衰期适中、成本较低、使用 安全的物质，现场主要使用的是 131I 和113In。
局限性：（1）只能定点测量，工艺复杂，操作 不便；（2）机械装置会干扰井内的流动条件，给 解释造成假象；（3）不能提供井下流动剖面的连 续变化。
2.涡轮流量计测井 导流式（集流）涡轮流量计
资 料 解 释 ： 可 以 按 照 均流模型进行简单处理， 计算流量，查图。
应用特点：可测较低 流量；可由RPS直接求 流量。 我 国 陆 上 油 田 主 要 依 靠导流式涡轮流量计测 量产出剖面。
1.流量测井概述 流量是表征油井动态变化和评价油层生产特性 的一个重要参数。 生产测井中的流量测井主要针对井内流体。
单位时间内通过井内某一流道截面的流体体积， 取决于流体流动的速度 。 流量测井实际上测量井内流体的流动速度相关 信息，然后求出平均速度，与截面积相乘求出体 积流量。
1.流量测井概述
导流器内的喉道横截面已知，可以在实验室建 立涡轮转速和体积流量之间的关系，测量总体积 流量，也称为绝对流量计。
优点：（ 1 ）测井响应只受流体密度和粘度变 化的轻微影响；（2）解释结果受油气水之间的 滑动速度影响很小。
2.涡轮流量计测井 导流式（集流）涡轮流量计 仪器测量： 井的条件：稳定流动 仪器条件：带集流器 定点测量：记录3—5分钟
定性分析：相对流量指示法
N ( RPS ) K (V Vth ) KV f K (Vt Vth )
记最大转速和最小转速分别是 N(100) 和 N(0), 则 N(0)=K(Vt-Vth)，半径不变时，第i层相对流量为： N (i) N (0) B(i) N (100 ) N (0)