張 琦

(大慶油田有限責(zé)任公司測(cè)試技術(shù)服務(wù)分公司 黑龍江 大慶 163000)

0 引 言

產(chǎn)出剖面測(cè)井的應(yīng)用十分廣泛，它是了解油水井生產(chǎn)動(dòng)態(tài)的重要手段。井溫曲線在產(chǎn)出剖面的資料分析中有著重要的作用[1-4]，地層的溫度通常是按照地溫梯度有規(guī)律變化的，隨著油田的開(kāi)采，儲(chǔ)集層的產(chǎn)出、注入或漏失、竄槽以及壓裂、堵水等各種改造措施，會(huì)形成溫度場(chǎng)的局部異常。通過(guò)井溫儀測(cè)量并記錄產(chǎn)出剖面中溫度的異常變化，通過(guò)溫度微差曲線可定性判斷主產(chǎn)層[5-7]。大慶油田主力油層井深不超過(guò)2 000 m，所以最初選擇的是脈沖井溫壓力磁性定位測(cè)井儀[8]，但脈沖井溫壓力磁性定位測(cè)井儀存在井溫干擾磁定位、井溫壓力輸出不穩(wěn)、以及井深超過(guò)2 000 m時(shí)，數(shù)據(jù)無(wú)法傳輸?shù)降孛娴葐?wèn)題，為此研制標(biāo)準(zhǔn)曼碼產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫壓力磁定位儀[9]，解決脈沖井溫壓力磁性定位測(cè)井儀存在的問(wèn)題。第一代標(biāo)準(zhǔn)曼碼產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫壓力磁定位儀參考注入剖面標(biāo)準(zhǔn)曼碼遙測(cè)儀器的溫度常數(shù)，產(chǎn)出剖面井溫選擇的溫度常數(shù)為0.010 ℃/Hz左右。但是在實(shí)際生產(chǎn)中，所測(cè)得的井溫曲線存在拐點(diǎn)不明顯的問(wèn)題，無(wú)法判斷主產(chǎn)層。因此，優(yōu)化產(chǎn)出剖面溫度常數(shù)對(duì)判斷產(chǎn)液點(diǎn)位置有至關(guān)重要的意義。

1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

1.1 示值誤差比較

試驗(yàn)過(guò)程中，每支儀器的電路板和溫度傳感器相同，不同的是溫度常數(shù)。不同的溫度常數(shù)通過(guò)改變單片機(jī)的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。試驗(yàn)記錄了3支標(biāo)準(zhǔn)曼碼產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫壓力磁定位儀(以下簡(jiǎn)稱井溫儀)在溫度常數(shù)分別為0.010、0.015、0.020、0.025、0.030 ℃/Hz 5種情況下進(jìn)行水浴加溫試驗(yàn)所得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，其中對(duì)每個(gè)溫度常數(shù)進(jìn)行5組測(cè)量，每一組重新更換水浴加熱的介質(zhì)水。從不同溫度常數(shù)的5組試驗(yàn)數(shù)據(jù)的示值誤差(見(jiàn)表1、表2、表3)可以看出，其示值誤差值均在最大允許誤差±0.5 ℃范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果可靠。

表1 第一支井溫儀的示值誤差 ℃

表2 第二支井溫儀的示值誤差 ℃

表3 第一支井溫儀的示值誤差 ℃

通過(guò)比較示值誤差，并不能區(qū)分溫度常數(shù)，因此還需要比較靈敏度、穩(wěn)定性誤差、標(biāo)準(zhǔn)差。

1.2 靈敏度比較

井溫儀溫度測(cè)量的計(jì)算方程為:

T=KF+T0

(1)

式(1)中：T為溫度傳感器測(cè)量值，℃；K為溫度常數(shù)(斜率)， ℃/Hz；F為溫度傳感器輸出頻率值， Hz；T0為常數(shù)項(xiàng)，℃。

靈敏度數(shù)值的計(jì)算公式為：

(2)

式(2)中：Δy為測(cè)量?jī)x器響應(yīng)信號(hào)增量，℃；Δx為被測(cè)量信號(hào)增量，Hz。

所以，井溫儀的溫度傳感器的靈敏度：

(3)

由式(3)可知，靈敏度也就是井溫儀溫度測(cè)量的計(jì)算方程的斜率，即溫度常數(shù)。靈敏度直接依賴于溫度常數(shù)，隨著溫度常數(shù)的增大，靈敏度逐漸增高，斜率越大，靈敏度就越高。儀器的靈敏度反映的是儀器的最大檢出能力，它是衡量?jī)x器優(yōu)劣的一個(gè)重要標(biāo)志[10]。但是隨著靈敏度的提高，噪聲也隨之增大，檢出能力不一定會(huì)改善和提高。由于靈敏度沒(méi)有考慮到測(cè)量噪聲的影響，儀器的靈敏度越高，其穩(wěn)定性會(huì)變差。

因此要選取最佳溫度常數(shù)，需要兼顧靈敏度、穩(wěn)定性和重復(fù)性。為此，比較不同溫度常數(shù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性誤差和實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差。

1.3 穩(wěn)定性誤差比較

將同一支儀器相同溫度常數(shù)實(shí)驗(yàn)所得的輸出頻率值分別帶入其前一組的響應(yīng)方程中，所得測(cè)量溫度與實(shí)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)溫度的差值即為穩(wěn)定性誤差，穩(wěn)定性誤差的絕對(duì)值應(yīng)小于最大允許誤差的絕對(duì)值0.5 ℃。取不同溫度常數(shù)實(shí)驗(yàn)中每組最大的穩(wěn)定性誤差絕對(duì)值進(jìn)行比較(見(jiàn)表4、表5、表6)，除溫度常數(shù)為0.020 ℃/Hz的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)外，其他溫度常數(shù)的最大穩(wěn)定性誤差均出現(xiàn)了超出最大允許誤差的情況，超出的數(shù)值已在表格中用紅色標(biāo)出。

表4 第一支井溫儀的最大穩(wěn)定性誤差 ℃

表5 第二支井溫儀的最大穩(wěn)定性誤差 ℃

表6 第三支井溫儀的最大穩(wěn)定性誤差 ℃

從最大穩(wěn)定性誤差比較中可以看出，當(dāng)溫度常數(shù)為0.010 ℃/Hz、0.015 ℃/Hz和0.025 ℃/Hz時(shí)，井溫儀在同一溫度常數(shù)的多次測(cè)量中的穩(wěn)定性較差，溫度常數(shù)為0.030 ℃/Hz時(shí)其次，而當(dāng)溫度常數(shù)為0.020 ℃/Hz時(shí)，井溫儀在同一溫度常數(shù)的多次測(cè)量中的穩(wěn)定性誤差絕對(duì)值均不超過(guò)最大允許誤差的絕對(duì)值(0.5 ℃)，穩(wěn)定性最好。

1.4 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差比較

試驗(yàn)溫度測(cè)量上限為125 ℃，在每組試驗(yàn)中均設(shè)置了67 ℃這一標(biāo)準(zhǔn)溫度，現(xiàn)選擇不同溫度常數(shù)每組試驗(yàn)中標(biāo)準(zhǔn)溫度為67 ℃時(shí)的輸出頻率作為測(cè)量值，應(yīng)用貝塞爾公式計(jì)算出試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差并進(jìn)行比較，見(jiàn)表7和圖1。

表7 試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差 Hz

圖1 不同溫度常數(shù)試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差比較

從不同溫度常數(shù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差趨勢(shì)線(圖1)比較中可以看出，當(dāng)溫度常數(shù)為0.010 ℃/Hz和0.015 ℃/Hz時(shí)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差較大且比較分散；當(dāng)溫度常數(shù)為0.025 ℃/Hz時(shí)次之且相對(duì)集中；當(dāng)溫度常數(shù)為0.030 ℃/Hz時(shí)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差相對(duì)較小且比較集中；當(dāng)溫度常數(shù)為0.020 ℃/Hz時(shí)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差最小且最集中。結(jié)果表明，當(dāng)溫度常數(shù)為0.020 ℃/Hz時(shí)，試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)偏差最小，誤差最集中，重復(fù)性最好。

綜合以上分析可知，當(dāng)溫度常數(shù)為0.020 ℃/Hz時(shí)，井溫儀在測(cè)量過(guò)程中，示值誤差不超差，靈敏度較好，穩(wěn)定性最好，重復(fù)性最好。因此選取0.020 ℃/Hz為產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫壓力磁定位儀最佳溫度常數(shù)。

2 模擬和測(cè)井井溫曲線分析

從0.010、0.015、0.020、0.025、0.030 ℃/Hz 5組溫度常數(shù)中選取示值誤差(絕對(duì)誤差)最小的溫度常數(shù)，代入同一溫度的模擬測(cè)井曲線，觀察橫向拐點(diǎn)變換情況。通過(guò)觀察，0.010 ℃/Hz橫向變化最小，0.030 ℃/Hz最大，這和試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析一致。將溫度常數(shù)設(shè)定在0.020 ℃/Hz，通過(guò)實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，手動(dòng)模擬所得的井溫曲線和實(shí)際生產(chǎn)中所得的井溫曲線的拐點(diǎn)都比較明顯(見(jiàn)圖2和圖3)，能夠滿足實(shí)際生產(chǎn)需要。

圖2 手動(dòng)模擬井溫曲線

圖3 實(shí)際生產(chǎn)井溫曲線

綜合試驗(yàn)數(shù)據(jù)和模擬測(cè)井井溫曲線，確定0.020 ℃/Hz為產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫壓力磁定位儀最佳溫度常數(shù)。

3 結(jié) 論

1)溫度常數(shù)在0.020 ℃/Hz左右時(shí)，儀器示值誤差不超差，靈敏度較高，穩(wěn)定性最好，誤差最集中。

2)確定溫度常數(shù)0.020 ℃/Hz為產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫壓力磁定位儀最佳溫度常數(shù)，產(chǎn)出剖面遙測(cè)井溫曲線的拐點(diǎn)明顯，能夠滿足實(shí)際要求。