专利摘要

本发明涉及的是基于热示踪的特高含水油水持率测量方法，其包括：根据已知热源发生器内阻和加热电压值，计算得到单位时间内热源发生器加热时散出的热量；测量流体中初始温度和加热后的温度；计算单位时间热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值和水相吸收热量理论值；计算油水实际吸收的热量为；计量单位时间内各相流体的体积流量之和；建立热源加热电压与初始温度、加热后的温度、水相质量流量和油相质量流量之间的测量模型；建立水相质量流量和油相质量流量数学模型；建立水相持率和油相持率数学模型。本发明测量精度只受温度传感器的灵敏度影响，有效解决了特高含水开发期由于流体分布未知造成对测量精度的影响，提高了油水持率测量精度。

权利要求

1.一种基于热示踪的特高含水油水持率测量方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：油水模拟井的井筒(1)上安装热源发生器(4)，在热源发生器(4)靠近井筒(1)入口的一侧安装涡轮传感器(2)、第一温度传感器(3)，在热源发生器(4)另一侧安装第二温度传感器(5)，根据热源发生器(4)内阻R和加热电压矢量U，计算得到单位时间内热源发生器(4)加热时散出的热量Q_san；

步骤二：打开油水模拟井控制开关，通入一定体积比例的油水流体作为待测流体，通过第一温度传感器(3)测量油水流体中初始温度矢量T₀，通过第二温度传感器(5)测量加热后的温度矢量T₁；

步骤三：计算单位时间热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值Q_xio和水相吸收热量理论值Q_xiw；

步骤四：计算油水实际吸收的热量为Q_xi；

步骤五：计量单位时间内油相和水相的体积流量之和q_v；

步骤六：建立热源加热电压U与初始温度矢量T₀和加热后的温度矢量T₁、水相体积流量q_vw和油相体积流量q_vo之间的测量模型：

步骤七：建立水相体积流量q_vw和油相体积流量q_vo数学模型：

其中水相体积流量计算模型如下：

油相体积流量计算模型如下：

步骤八：建立水相持率h_w和油相持率h_o数学模型：

步骤一单位时间内热源发生器加热时散出的热量Q_san的计算表达式为：

其中，i为加热电压序号，i＝1,2,...,n，R为热源发生器内阻，U为热源发生器加热电压矢量，其表达式如下：

U＝{U₁,U₂,...,U_i,....,U_n}^T；

步骤二中加热后的温度矢量T₁的具体获得方法：因油井井筒采用小管径，将其整个截面的温度场视为均匀分布，加热后待测流体温度被第二温度传感器(5)检测，将加热后待测流体温度数据记为矢量T₁，T₁表示为：

T₁＝{T₁₁,T₁₂,...,T_1i,...,T_1n}^T

其中，T_1i为第i个加热电压下第二温度传感器(5)所获流体温度值。

2.根据权利要求1所述的基于热示踪的特高含水油水持率测量方法，其特征在于：所述的步骤三的计算方法为：

根据热量计算公式，获取单位时间内经热源发生器(4)加热后标记的热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值Q_xio和水相吸收热量理论值Q_xiw，其表达如下：

其中，q_mw为单位时间内水相质量流量，c_w为水相比热容，ρ_w为水相密度，q_vw为水相体积流量；

其中，q_mo为单位时间内油相质量流量，c_o为油相比热容，ρ_o为油相密度，q_vo为油相体积流量。

3.根据权利要求2所述的基于热示踪的特高含水油水持率测量方法，其特征在于：所述的步骤四计算油水实际吸收的热量Q_xi的方法为：

热源发生器(4)加热散出的热量不完全被流体吸收，油水实际吸收的热量为Q_xi，由热力学第一定律可知其表达式为：

Q_xi＝δQ_san＝Q_xiw+Q_xio，其中，δ为吸热系数。

4.根据权利要求3所述的基于热示踪的特高含水油水持率测量方法，其特征在于：所述的步骤五计量单位时间内各相流体的体积流量之和q_v的方法：

q_v＝q_vw+q_vo

其中，q_vw为单位时间内水相体积流量，q_vo为单位时间内油相体积流量。

说明书

技术领域：

本发明涉及的是石油工程与测量领域，测量油井井筒内油水各相持率技术，具体涉及的是基于热示踪的特高含水油水持率测量方法。

背景技术：

持油率和持水率是指油井中在某段时间内产油、水量占总产液量的体积百分比。油水持率的准确测量不仅可以修正油田注采方案和衡量油井各层产油量，还可以降低油田生产成本和评价油田生产效率，是开采陆上油田并提高采收率的重要参考依据。国内外学者针对持率测量进行了研究，目前传统的持率测量方法主要有电容法、压差法以及伽马射线法。当含水率超过60％时，电容法分辨能力降低，精度降低。伽马射线法需将流体分布影响考虑在内，故该方法测量精度不高。同时电容法、压差法以及伽马射线法均适用于待测流体持油率高于30％的条件下，不适用于现阶段高含水油田生产测井工作中。

陆上油田多进入开发中后期，长时间的注水使油井含水率剧增，到目前为止含水率高达95％以上，油田开发已经进入了特高含水期，高含水率对持率测量方法的测量精度提出较高要求。同时化学驱、小管径等技术的采用对提高高含水油田采收率起到关键性作用，但也使流体出现含砂量剧增、颗粒絮状物富集等现象。传统持率测量方法因受流体分布影响，使其测量精度降低，影响了油田开采生产效率的评估等，因此传统持率测量方法不适用于特高含水油田测井中。

发明内容：

本发明的目的是提供基于热示踪的特高含水油水持率测量方法，这种基于热示踪的特高含水油水持率测量方法用于解决油田动态生产测井过程中，因在特高含水期存在流体分布复杂对测量精度影响大的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种基于热示踪的特高含水油水持率测量方法包括以下步骤：

步骤一：油水模拟井的井筒上安装热源发生器，在热源发生器靠近井筒入口的一侧安装涡轮传感器、第一温度传感器，在热源发生器另一侧安装第二温度传感器，根据热源发生器内阻R和加热电压矢量U，计算得到单位时间内热源发生器加热时散出的热量Q_san；

步骤二：打开油水模拟井控制开关，通入一定体积比例的油水流体作为待测流体，通过第一温度传感器测量油水流体中初始温度矢量T₀，通过第二温度传感器测量加热后的温度矢量T₁；

步骤三：计算单位时间热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值Q_xio和水相吸收热量理论值Q_xiw；

步骤四：计算油水实际吸收的热量为Q_xi；

步骤五：计量单位时间内油相和水相的体积流量之和q_v；

步骤六：建立热源加热电压U与初始温度矢量T₀和加热后的温度矢量T₁、水相体积流量q_vw和油相体积流量q_vo之间的测量模型：

步骤七：建立水相体积流量q_vw和油相体积流量q_vo数学模型：

其中水相体积流量计算模型如下：

油相体积流量计算模型如下：

步骤八：建立水相持率h_w和油相持率h_o数学模型：

上述方案中步骤一单位时间内热源发生器加热时散出的热量Q_san的计算表达式为：

其中，i为加热电压序号，i＝1,2,...,n，R为热源发生器内阻，U为热源发生器加热电压矢量，其表达式如下：

U＝{U₁,U₂,...,U_i,....,U_n}^T。

上述方案步骤二中加热后的温度矢量T₁的具体获得方法：因油井井筒采用小管径，将其整个截面的温度场视为均匀分布，加热后待测流体温度被第二温度传感器检测，将加热后待测流体温度数据记为矢量T₁，T₁表示为：

T₁＝{T₁₁,T₁₂,...,T_1i,...,T_1n}^T

其中，T_1i为第i个加热电压下第二温度传感器所获流体温度值。

上述方案中步骤三的计算方法为：

根据热量计算公式，获取单位时间内经热源发生器加热后标记的热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值Q_xio和水相吸收热量理论值Q_xiw，其表达如下：

其中，q_mw为单位时间内水相质量流量，c_w为水相比热容，ρ_w为水相密度，q_vw为水相体积流量；

其中，q_mo为单位时间内油相质量流量，c_o为油相比热容，ρ_o为油相密度，q_vo为油相体积流量。

上述方案中步骤四计算油水实际吸收的热量Q_xi的方法为：

热源发生器加热散出的热量不完全被流体吸收，油水实际吸收的热量为Q_xi，由热力学第一定律可知其表达式为：

Q_xi＝δQ_san＝Q_xiw+Q_xio，其中，δ为吸热系数。

上述方案中步骤五计量单位时间内各相流体的体积流量之和q_v的方法：

q_v＝q_vw+q_vo

其中，q_vw为单位时间内水相体积流量，q_vo为单位时间内油相体积流量。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明利用热源发生器对流体进行脉冲加热，将流经热源发生器的热流体标记为热脉冲，利用温度传感器检测其热脉冲流体加热前后的温差，获取热脉冲流体吸收的热量，运用热力学第一定律求出油水各相流量间关系，与涡轮传感器测出的总流量联立求解出油水各相持率解决了油田开发中后期，因采用小管径、化学驱等技术流体中颗粒絮状物富集、含砂量剧增造成现有持率测量方法失效的问题。

2、本发明采用热示踪法实现了特高含水油井油水持率的准确测量，该方法不受流体分布影响，测量数据稳定，具有可靠性，有效地解决了流体黏附问题，在降低油田生产成本和提高采收率方面起着重要作用，为特高含水油井修正油田注采方案、衡量油井各层产油量和评价油田生产效率提供了可靠的必须的数据。

3、本发明测量精度只受温度传感器的灵敏度影响，与流体分布及其相间分布规律无关，有效解决了特高含水开发期由于流体分布未知造成对测量精度的影响，提高了油水持率测量精度。

四、附图说明：

图1为基于热示踪的油水持率测量装置示意图；

图2为基于热示踪的油水持率测量数据与实际数据对比图。

图中：1井筒，2涡轮传感器，3第一温度传感器，4热源发生器，5第二温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

这种基于热示踪的特高含水油水持率测量方法利用热源发生器4对流体进行脉冲加热，将流经热源发生器4的热流体标记为热脉冲，利用温度传感器检测其热脉冲流体加热前后的温差，获取热脉冲流体吸收的热量，运用热力学第一定律求出油水各相流量间关系，与涡轮传感器2测出的总流量联立求解出油水各相持率，具体包括以下步骤：

步骤一：油水模拟井的井筒1上安装热源发生器4，在热源发生器4靠近井筒1入口的一侧安装涡轮传感器2、第一温度传感器3，在热源发生器4另一侧安装第二温度传感器5，构成基于热示踪的特高含水油水持率测量装置(参阅图1，图中箭头表示待测流体流入)，其中根据需要第二温度传感器5可以设计为多个；根据热源发生器4内阻R和加热电压值U，计算得到单位时间内热源发生器4加热时散出的热量Q_san；第一温度传感器3和第二温度传感器5均采用Pt电阻温度传感器。

步骤二：打开油水模拟井控制开关，通入一定体积比例的油水流体作为待测流体，通过第一温度传感器3测量油水流体中初始温度矢量T₀，通过第二温度传感器5测量加热后的温度矢量T₁。

步骤三：计算单位时间热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值Q_xio和水相吸收热量理论值Q_xiw。

步骤四：计算油水实际吸收的热量为Q_xi。

步骤五：计量单位时间内油相和水相的体积流量之和q_v。

步骤六：建立热源加热电压U与传感器温度T₀和T₁、水相体积流量q_vw和油相体积流量q_vo之间的测量模型：

步骤七：建立水相体积流量q_vw和油相体积流量q_vo数学模型：

其中水相体积流量计算模型如下：

油相体积流量计算模型如下：

步骤八：建立水相持率h_w和油相持率h_o数学模型：

具体实施方式二：

本实施方式为对实施方式一的进一步说明，热源发生器4内阻为R和加热电压值U，计算单位时间内热源发生器加热时散出的热量Q_san，其表达式如下：

其中，i为加热电压序号，i＝1,2,...,n，热源发生器加热电压矢量U表达式如下：

U＝{U₁,U₂,...,U_i,....,U_n}^T。

具体实施方式三：

本实施方式为对实施方式二的进一步说明步骤二中待测流体中水相和油相初始温度被第一温度传感器3检测，初始温度值记为T₀，因油井井筒采用小管径，将其整个截面的温度场视为均匀分布，加热后待测流体温度被第二温度传感器5检测，将加热后流体温度数据记为矢量T₁，T₁表示为：

T₁＝{T₁₁,T₁₂,...,T_1i,...,T_1n}^T

其中，T_1i为第i个加热电压下温度传感器所获流体温度值。

具体实施方式四：

本实施方式为对实施方式三的进一步说明，步骤三中获取单位时间内经热源发生器4加热后标记的热脉冲待测流体中油相吸收热量理论值Q_xio和水相吸收热量理论值Q_xiw，其表达如下：

其中，q_mw为单位时间内水相质量流量，c_w为水相比热容，ρ_w为水相密度，q_vw为水相体积流量；

其中，q_mo为单位时间内油相质量流量，c_o为油相比热容，ρ_o为油相密度，q_vo为油相体积流量。

具体实施方式五：

本实施方式为对实施方式四的进一步说明，步骤四中油水实际吸收的热量为Q_xi；

Q_xi＝δQ_san＝Q_xiw+Q_xio

其中，δ为吸热系数；

具体实施方式六：本实施方式为对实施方式五的进一步说明，步骤五中采用涡轮计量单位时间内各相流体的体积流量之和q_v，其表达式为：

q_v＝q_vw+q_vo

其中，q_vw为单位时间内水相体积流量，q_vo为单位时间内油相体积流量。

由图2可知，采用本发明所测得特高含水水相持率最大偏差为3.2％，平均偏差为2.7％，而采用现有方法最大偏差为7％，平均偏差为6.3％，现有方法已经超过工程允许的最大偏差5％，故本发明测量油水持率精度高，能满足工程需求。

基于热示踪的特高含水油水持率测量方法专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。