超声波流量计在套管井况检测中的应用

      两个超声波换能器相对而放，每个换能器既做发一射头又作接收头，通过电子线路控制，两个换能器同时发射频率与相位均相同的声波脉冲，并且在发射停歇期接收经过流体传播后的声波脉冲。两束声波脉冲在流体中传播的距离相等，但由于一束声波顺流传播，另一束声波逆流传播，受到流体流动的影响，到达接收头时，两束声波在相位上存在差异。

      设两个探头之间距离为L，流体速度为v，顺流和逆流声波的传播时间分别为t₁和t₂，收到两列声波的时间差为△t，可以推导出：

                                    （1）

      由于△t远小于t₁和t₂，且t₁≈t₂，可令t²≈t₁t₂，这种情况下，若两束声波发射频率为△φ，公式（1）可写为：

               （2）

      显然，两束超声波的相位差与流体流速成线性关系。公式（2）中L和f是已知量，通过测量△φ和t，可以计算出流体流速，进一步分析折算成流量。

      1.2 测试方法

      1.2.1 存储式超声波流量计测试方法

      存储式超声波流量计采用电池供电，钢丝携带下井，测试数据存放在井下仪器的存储器中，测完后提出仪器，连接计算机回放测试数据。仪器采用停点测试法，即以稳定的流量向井筒内注水，仪器停在套管内不同的深度，测出不同深度处的流量值，并记录好停点深度。C68井测试情况见表1。

      测试结论：通过测试，50m~1800m之间各点均为50m³/d左右，而到2160m时，流量变成11.3 m^3/d，说明该井套管在1800m~2160m之间漏失。在1800m~2160m之间进行多次加密测试，直至将漏失点控制在2m~5m范围内。

      表1 C68井测试情况表

      泵压：4MPa，油压：4MPa

      1.2.2 直读式超声波流量计测试方法

      直读式流量计采用测井电缆连接下井，同时连接磁定位仪、温度仪等，可同时测流量、磁定位、温度3个参数。与存储式测试一样，稳定地向井筒内注水，注水的过程中先每隔一定距离点测，确定出破损点的大概位置。再在已确定出的位置内测连续流量曲线，要求测井速度要慢，尽量减少仪器上行不稳造成的影响。

      2 应用实例及效果评价

      2.1 应用实例

      C26- 25井测井曲线如图2所示。

      对该井先进行点测，在1500m以上测得水量为170m³/d，而在1560m以下测得流量为零。然后在1500m~1560m之间进行连续测试。图2曲线显示，在1554m~1555m之间流量突变，说明1554m~1555m之间套管漏失。从井温曲线上也可以证明这一点，相当直观。

      2.2 效果评价

      利用超声波流量计检测套管，具有快捷准确的特点，特别是该种方法是在加压条件下施工的，可以了解套管在承压状态下的漏失情况，因此可以测到微缝、小孔，即使这些小缝（空）在常压下是闭合的。应用超声波流量计先后在几十口井上进行了测试，均取得了成功。部分井测试效果统计见表2。

      表2 部分井测试效果统计

      存储式超声波流量计采用钢丝携带仪器下井，井口耐压可达30MPa，解决了井口高压密封的问题，对寻找套管破损高压层提出了很好的解决办法。直读式超声波流量计在测试流量的同时，可以同步测磁定位，这样不仅有利于校深，还可在补贴套管时，指导避开套管接箍。

      3 结束语

      超声波流量计具有无可动部件、灵敏度高、定位准确、不受流体性质影响等特点，是现有流量计中比较适合于同时在油、水井测量的工具。应用超声波检测套管，解决了困扰治理套损井多年的难题。如果能很好地解决井口密封问题，直读式流量计无论施工速度还是测井效果都要优于存储式。

      这种测试工艺可以用来检测套管封堵工具的封堵效果，如桥塞、丢手等，还可以准确地测出套损点，再配合超声波电视测井，可更加全面了解套损类型、程度，为下一步制定有效措施，提供更为全面详细的资料。

      参考文献

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      [2] 余厚全，黄载禄，屈万里.利用超声脉冲回波检查套管腐蚀与缺陷[J].测井技术，1997，21（2）
      [3] 乔文孝，车小花，杜光升.井下套管厚度评价的方法研究[J].测井技术，2001，25（6）
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