流动扫描成像仪是特别为高斜度井、水平到近水平井研制的水平井和斜井生产测井系统。在仪器可收缩臂的一侧是4个小型转子流量计,设计用来测量井中流速剖面。在另一侧是5个电学和5个光学探测器,用来测量各点水和气的滞留量。另外,仪器主体上的第5个小型转子流量计和第6对电学和光学探测器测量井下侧的流动特性。所有的传感器在同一深度同时进行测量。
流动扫描成像仪器系统以偏心状态进行测量,躺在井的下侧,可收缩臂展开的长度等于生产套管的直径,可用作井径仪提供计算流速所需的面积测量值。仪器外径为11-1/16in,可在2-7/8~9in的井中进行测量。仪器长度较短(16ft),适用于"狗腿"严重的井。当希望更短时,可以除去用于扫描和收拢仪器的4ft长的液压部分。仪器工作温度和压力分别为302℉(150℃)和15000psi(103425kPa)。6in井眼的覆盖率为90%,三相滞留量测量精度为+10%,速度测量精度为+10%。流动扫描成像仪器系统可与PS平台系统和其它套管井测井仪组合。
因为流动扫描成像仪测量沿井眼纵轴的速度剖面,能够测量速度变化,而这种速度变化用单独居中的转子流量计不能探测。流动扫描成像仪提供混合和分异流动状态的测量值,包括在多相水平井中气体流速的直接、独立的测量值,甚至探测井下水的回流。每个小型转子流量计直接测量流体流过各点的流速,能够计算多相速度剖面。
流动扫描成像仪器系统通过6个低频探测器测量流体阻抗来探测水,设置一个门限值来区分油气和水。当在水连续相中的油或气泡或在油气连续相中的水滴接触到探测器的电极头,每个探测器就产生一个二元信号。一个探测器电极头导电的时间决定水的滞留量,而水滞留量剖面准确代表井中的流动状态。这种方法能够进行各点水滞留量的测量,独立于流体特性,并不需要刻度。而常规仪器需要在油和水中进行准确的刻度。此外,油气泡计数测量值,代表在监视期间探测到的不导电事件的数目,可用来确定流体进入井眼的位置,而常规仪器因为精度不够,不能实施此功能。
常规低频探测器只能将水和油气区分,但流动扫描成像仪器系统装备有探测天然气的光学探测器。其6个气体滞留量光学传感器GHOST对流体的光折射率敏感。一般气的光折射率接近1,水接近1.35而原油接近1.5。因为油和水的光折射率很相似,光学探测器用来区分气和液体。可从原始数据得到气泡的计数,并用来确定气体首先进入井中的位置。光学探测器测量各点的气滞留量而不需要刻度,因为其信号是二元信号。光学和电学探测器结合一起给出同一深度井段的三相滞留量的答案。
流动扫描成像仪器系统的软件优化和显示从转子流量计和探测器沿井身向上传送的数据。用实时采集的数据不断更新两幅视图,一幅视图显示阵列转子流量计测量的流体相对速度,另一幅图显示沿管子横截面的相分布。对于这两幅图,管子按转子流量计、电学探测器和光学探测器的测量结果水平切成5层。
在转子流量计的图上,绘出5个矩形,其长度正比于相应转子流量计的旋转速度。每个矩形分成彩色编码的几个部分,其宽度正比于电学和光学探测器探测到的三相滞留量。在截面图上,每一层以彩色编码代表探测器探测到的最高滞留量的相,另两个剩余相的滞留量用成比例的泡的数目和尺寸来表示。传感器的相对位置,转子流量计用圆圈表示,而探测器用点来表示。
流动扫描成像仪器系统在苏伊士湾一口井中在常规生产测井失败之后识别和确定分层的油和水的产量,经修井作业后,油的产量增加到9倍。
流动扫描成像仪器系统的应用和优点:
* 在斜井中绘制多相流剖面,与相混合或回流无关;
* 在多相流井中识别流体和气体的进入位置,或气井中液体的进入位置;
* 探测流体回流;
* 独立、实时的三相流解释;
* 在高斜度井和水平井中比常规测井仪更准确地进行流动测量;
* 用专用算法实时计算三相流速。