0 引言
电磁法测量流体流量由于无可动部件及阻流元件，被广泛应用于地面单相导电流体的流量测量，也广泛应用于油田注水井、注聚井的注入剖面测井中，重复性好，测量结果准确可靠。但在油田产出剖面测井中用于测量油水两相流的流量却未有人进行尝试，并未见报道。室内实验表明，在高含水（含水率大于80%）的条件下，只要流过电磁流量传感器的油水两相流体达到足够高的流速，即能达到理想的测量效果，能很好地进行油水两相流的流量测量。采用集流方式的电磁流量方法测量井下高含水油水两相流量，流量测量范围宽，具有维护简单，测量可靠的优点，应用于高含水下油水两相流流量的测量，可显著提高测井成功率。
1 实验样机结构及测量工艺
内流式电磁流量测井仪实验样机采用集流的测量方式，流量传感器采用内流式电磁流量传感器。采用集流器是为了提高传感器内油水两相混合流体的流速。在高含水时，流速提高后，油水两相流体达到充分乳化状态，此时电磁流量传感器随流量变化有平稳的仪器输出频率。若未经集流，油水混合流体呈现泡状流动，此时电磁流量传感器输出频率有较大的波动，无法进行流量测量。内流式电磁流量测井仪结构见图1。该仪器到达测量点后，撑开集流器，密封仪器与套管之间的环形空间，使得油水两相混合流体由进液口流入，流经电磁流量传感器，电磁流量传感器随流量不同有相应的频率输出，油水混合流体经电磁流量传感器检测后，由出液口流出，完成流量测量。
图1 内流式电磁流量测井仪结构示意图
2 模拟井实验及结果
为认识集流条件下电磁流量计在油水两相流条件下的响应规律，分别在模拟井垂直及水平条件下进行了实验研究，实验所用集流器为布伞集流器。实验中配给流量调节为0、5、10、…、180m3/d，调节流量以10m3/d的间隔增加，各流量下含水率调节为50%～100%，以10%的间隔增加。
2.1 垂直井中实验及结果
图2所示为2号内流式电磁流量测井仪在清水中进行3次标定的结果。图2显示该仪器在清水中标定时具有很好的重复性，表明仪器工作状态良好，测量稳定可靠。
图2 内流式电磁流量测井仪在清水中标定结果
图3所示为2号内流式电磁流量测井仪在油水两相流中的标定结果。图3显示在高含水情况下，同一流量时不同含水率下的该仪器输出频率相近，表明伞集流电磁流量计在油水两相情况下标定结果与含水率无关，并与清水中标定结果基本一致。
图3 内流式电磁流量测井仪在油水两相中标定结果
利用电磁流量计在高含水油水两相流中标定时，内流式电磁流量测井仪响应具有波动性，但同一流量下不同含水率时仪器响应平均值接近，并与含水率100%时的仪器响应平均值相近。图4显示了流量为100m3/d下，含水率分别为100%、90%、80%、50%时的仪器响应。图4显示，含水率为90%时仪器响应频率有微小波动，含水率为50%时数据波动很大，已不适宜应用电磁流量计进行测量。
图4 流量100M3/d下，含水率分别为100%、90%、
80%、50%时的仪器响应波动情况
为了解用清水标定的电磁流量计测量高含水油水两相流的流量测量误差情况，对误差进行了计算。图5所示为用清水标定的电磁流量计测量油水两相流流量时相对误差分布情况。图5显示，当含水率高于60%、流量高于47m3/d时，测量误差均在±5%以内；当含水率高于50%、流量高于70m3/d时，误差均在±5%以内。高流量高含水条件下测量误差较小。
图5 电磁流量计测量油水两相流流量误差分布情况（垂直井）
2.2 水平井模拟井实验及结果
图6为利用2号内流式电磁流量测井仪在水平井筒中得到的实验结果，当含水率为80%、90%的结果与清水标定结果具有较好的一致性，含水率为70%标定线在流量高于100m3/d情况下与清水标定线具有较好的一致性，含水率为60%标定线与清水中标定线一致性差。
图6 水平井中不同含水率标定结果
图7为水平井中用清水标定的电磁流量计测量油水两相流流量时相对误差分布情况。当流量大于100m3/d、含水率高于60%时，测量误差均在±5%以内；当流量大于80m3/d、含水率高于70%时，测量误差均在±10%以内。在水平条件下，就目前的实验样机结构而言，当流量低于80m3/d时，测量误差大，该条件下不适用电磁法测量流量。
图7 电磁流量计测量油水两相流流量误差分布情况（水平井）
综合分析垂直及水平条件下的实验结果，垂直条件下应用效果及流量适用范围明显优于水平条件下的应用效果及适用范围。分析认为，由于油水混合流体在垂直井筒中和水平井筒中流动状态有差异，水平条件下，低流量时，油水呈现分层流动［9］，影响测量效果。目前的实验样机结构在水平井中应用时仅适用于高流量特高含水率下油水两相流的流量测量，需对实验样机结构进行改进以提高水平井中的应用效果及适用范围。
3 垂直自喷井中现场试验及结果
利用伞集流电磁流量计进行了现场试验，试验井为采油厂作业井，提出泵后仍有一定的自喷能力。图8为××－203井1030M处测得的内流式电磁流量测井仪响应频率情况。表1为该井的测井结果，××－203井井口化验含水98%。图8显示，在1030M处仪器响应频率波动情况不同，但表1显示该深度处仪器响应频率平均值接近。从现场应用情况看，××－203井录取的数据有一定波动，上提仪器过程中测量结果与下放仪器过程中测量结果具有较好的重复性，测井效果较好。
图9为××－251井1000M深度处测得仪器响应频率曲线，图9显示数据波动大，并且有归零现象。××－251井数据归零较多，无法得到流量数据。测试前向井内压了泥浆，尽管用清水替洗2次，但从井口溢流液看，仍有大量细砂颗粒。另外，从井口溢流液喷出状态看，产出液中带有大量气体。大量的砂粒及产气影响使得电磁流量计输出频率波动大，并且有归零现象，不适合电磁流量计进行测试。现场应用结果表明，伞集流内流式电磁流量计适合于高含水油井两相流的流量测量，测量结果具有较好的重复性。但在返砂严重及产气严重的高含水油井中进行测试时，数据波动大，不适于使用伞集流内流式电磁流量计进行测试。
表1 ××-203井测井结果表
图8 ××-203井1030M处仪器响应频率
图9 ××-251井1000M处仪器响应频率
4 结论
（1）在集流的条件下，采用内流式电磁流量计在高含水时仪器标定结果不受含水率变化影响，并与清水标定结果基本无差别。在高流量高含水的垂直井中进行流量测量时，用内流式电磁流量测井仪在清水中的标定结果计算油水两相流中的测量流量，其误差在±5%以内。
（2）水平井中高流量特高含水率时，用清水中的标定结果计算油水两相流中的测量流量误差在±5%以内，需对实验样机结构进行改进以提高在水平井中的应用效果及适用范围。
（3）伞集流内流式电磁流量计适用于高含水油井两相流的流量测量，测量结果具有较好的重复性及可靠性，但在返砂严重及产气严重的高含水油井中进行测试时，数据波动大，不适合使用伞集流内流式电磁流量计进行测试。
