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閱讀：91發(fā)布時(shí)間：2021-12-19
電磁流量計(jì)與井徑一體化儀
摘要: 油田注入剖面測(cè)試中應(yīng)用的電磁流量計(jì)測(cè)量精度高, 有較好的應(yīng)用效果, 但實(shí)際測(cè)量通道與標(biāo)定環(huán)境有一定差異, 會(huì)產(chǎn)生測(cè)量誤差。文章介紹的電磁流量計(jì)與井徑一體化儀將井徑測(cè)量引入電磁流量計(jì)剖面測(cè)試中, 可有效抑制此誤差。
0 .. 引言
我國(guó)油田大都采用分層注水方式保持油層壓力, 在開發(fā)過程中, 需要及時(shí)了解掌握注水井各層的動(dòng)態(tài)注入量, 注入剖面測(cè)試技術(shù)即動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)。隨著生產(chǎn)上的要求, 在注水井注入剖面測(cè)試中新的監(jiān)測(cè)技術(shù)不斷應(yīng)用。電磁流量測(cè)試技術(shù)以其測(cè)量精度高、無污染, 已在國(guó)內(nèi)多個(gè)油田注入剖面測(cè)試中應(yīng)用, 在籠統(tǒng)注入井注入剖面測(cè)試中可取代傳統(tǒng)的同位素測(cè)試, 取得了較好的應(yīng)用效果。電磁流量計(jì)的基本測(cè)量原理是電磁感應(yīng)原理, 當(dāng)導(dǎo)電的注入流體流經(jīng)測(cè)量探頭時(shí), 切割儀器產(chǎn)生的電磁場(chǎng), 在流體中就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)感應(yīng)電動(dòng)勢(shì), 通過測(cè)量這個(gè)由流體切割磁力線的快慢( 即流體流動(dòng)速度) 產(chǎn)生的變化電壓信號(hào), 來測(cè)量流體流速的大小, 進(jìn)而根據(jù)標(biāo)定數(shù)據(jù)確定出流量[ 1] 。從測(cè)量原理來看, 影響注入流體流速的因素將對(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生較大影響, 而當(dāng)全井注入量一定時(shí), 影響注入流體流速的因素主要是測(cè)量通道過流面積的變化。油田注入剖面測(cè)試中使用的電磁流量計(jì), 在室內(nèi)標(biāo)定中使用的是標(biāo)準(zhǔn)的套管尺寸或油管尺寸, 而實(shí)際測(cè)量時(shí)由于長(zhǎng)期注水和井下原因引起套管變形、結(jié)垢、腐蝕等情況, 使實(shí)際的測(cè)量通道與標(biāo)定環(huán)境有一定差異, 因此引起測(cè)量結(jié)果誤差。
1 .. 井徑對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響分析
設(shè)實(shí)際流量為Q , 測(cè)量流量為Q1, 標(biāo)定時(shí)測(cè)量通道直徑為D , 截面積為S , 實(shí)際測(cè)量通道直徑為D 1, 截面積為S 1, 流速為v。當(dāng)流量計(jì)測(cè)出流量頻率值后, 根據(jù)標(biāo)定圖版可換算為流量, 此時(shí)計(jì)算采用的是標(biāo)準(zhǔn)過流通道內(nèi)徑, 瞬時(shí)測(cè)量流量應(yīng)為: Q1 = S .. v = ..D2 4 .. v ( 1) 當(dāng)過流通道變化時(shí), 此時(shí)流速為: v = Q S 1 = Q ..D21 4 = 4Q ..D 21( 2) 則: Q1 = S .. v = ..D2 4 .. 4Q ..D 21= D D1 2 .. Q ( 3) 可見, 測(cè)量流量與實(shí)際流量有一個(gè)系數(shù)差, 這個(gè)系數(shù)與測(cè)量通道管徑變化的平方成正比, 是一個(gè)指數(shù)關(guān)系, 當(dāng)D 與D 1 相差不大時(shí), Q1 與Q 相比誤差不大, 而當(dāng)D 1 與D 相差較大時(shí), Q1 就超出了允許的誤差范圍, 由上式可見, 當(dāng)實(shí)際管道直徑變化量達(dá)5% 時(shí), 流量就有超出10% 的誤差。而在實(shí)際的電磁流量計(jì)測(cè)量和解釋時(shí)均未考慮到管徑尺寸差異引起的計(jì)量誤差。這在內(nèi)流式和外流式電磁流量測(cè)量方式上均有影響。為了提高測(cè)試精度, 消除此項(xiàng)誤差, 就必須對(duì)管徑變化的影響進(jìn)行校正。
2 .. 電磁流量計(jì)與井徑一體化儀
在工程測(cè)井技術(shù)中, 井徑儀用來測(cè)量井下套管的變形情況, 確定套管內(nèi)徑, 其工作原理就是把套管直徑方向的尺寸變化轉(zhuǎn)化為電阻阻值的變化, 其轉(zhuǎn)化過程是通過一套機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)的[ 2] 。因此, 可將井
徑儀引入電磁流量計(jì)剖面測(cè)試中, 與電磁流量計(jì)組合, 利用測(cè)得的井徑數(shù)據(jù)修正測(cè)量與標(biāo)定通道差異引起的解釋誤差。然而, 一般井徑儀由于測(cè)量原理的限制外徑較大, 不能通過油管測(cè)量。為此, 設(shè)計(jì)了一種小型井徑儀, 同時(shí)可作電磁流量計(jì)的一個(gè)扶正器使用。
2. 1 .. 井徑儀的選擇
井徑儀選擇基于以下假設(shè): 影響電磁流量測(cè)量誤差的套管或油管的變形是連續(xù)的, 因此, 其變形形狀可用橢圓模擬。這樣, 在井徑測(cè)量上采用4 臂井徑即可。實(shí)際上, 只要知道測(cè)量時(shí)通道的面積, 不必知道通道的詳細(xì)形狀就能得到較好的校正效果, 因此, 4 臂井徑足夠使用。為了實(shí)現(xiàn)過油管測(cè)量, 縮短儀器長(zhǎng)度, 在設(shè)計(jì)上可將電磁流量計(jì)的一個(gè)扶正器設(shè)計(jì)為井徑測(cè)量?jī)x, 其4 條扶正片作為4 個(gè)測(cè)量臂。
2. 2 .. 井徑儀原理
4 個(gè)測(cè)量臂分為2 組, 每組測(cè)量一個(gè)方向, 基本結(jié)構(gòu)如圖1所示。其中上、下接頭與儀器外殼相連, 上、圖1 .. 四臂井徑結(jié)構(gòu)圖下滑套可分別在上下接頭上滑動(dòng), 測(cè)量臂的兩端就分別裝在滑套和接頭上, 使之受壓變形后只有一端能動(dòng)。與滑套相連的是上、下測(cè)量桿, 二者通過上、下銷桿固定在一起。當(dāng)井徑變化引起測(cè)量臂壓縮時(shí), 相應(yīng)的上或下滑套隨之動(dòng)作, 帶動(dòng)其上的測(cè)量桿作軸向運(yùn)動(dòng), 井徑的變化就轉(zhuǎn)化為測(cè)量桿的位移。由檢測(cè)電路檢測(cè)這一位移, 就可得到井徑的變化。
2. 3 .. 井徑探頭測(cè)量原理
井徑探頭結(jié)構(gòu)示意圖如圖2 所示。圖2.. 測(cè)量探頭結(jié)構(gòu)其測(cè)量原理是電容法, 即將井徑的變化轉(zhuǎn)變?yōu)殡娙莸淖兓? 其中上、下測(cè)量桿與儀器外殼聯(lián)通作為一個(gè)電極, 黃銅作的探頭外敷一層聚氟乙烯絕緣層后作為另一個(gè)電極, 二者組成一個(gè)容量可以變化的電容器傳感器。圖3.. 井徑測(cè)量探頭.. .. 等效電路圖井徑測(cè)量探頭等效電路如圖3 所示[ 2] , 測(cè)量探頭實(shí)際上由三部分組成, 一是分布電容C f, 二是電極絕緣層電容C p, 電極棒和測(cè)量桿外殼之間的電容C z 稱被測(cè)電容。當(dāng)傳感器幾何尺寸已定, 則C f 和C p 為固定值, 測(cè)量探頭傳感器的容量變化決定于測(cè)量介質(zhì)和兩個(gè)電極的相對(duì)位置, 一般對(duì)于注水井來說, 注入流體是一定的, 因此, 測(cè)量探頭傳感器的容量變化就只決定于2 個(gè)電極的相對(duì)位置變化。當(dāng)測(cè)量桿隨測(cè)量臂發(fā)生位移后, 引起電容的容量變化, 這個(gè)變化就表征了井徑的改變。測(cè)量電路紀(jì)錄到這個(gè)電容變化后就可以換算為井徑的大小, 利用解釋軟件計(jì)算并模擬出測(cè)量段套管或油管內(nèi)徑變化, 并用橢圓面積計(jì)算公式A = .... a .. b 計(jì)算出當(dāng)前面積( a、b 分別為井徑的2 個(gè)測(cè)量臂測(cè)出的尺寸) , 為流量解釋提供校正因子。為了能夠在正常注水情況下測(cè)試, 井徑儀外徑設(shè)計(jì)為.. 38 mm, 可以通過油管下入, 測(cè)量范圍覆蓋油管和套管內(nèi)徑。
2. 4 .. 相關(guān)計(jì)算
電容中心電極半徑為r , 內(nèi)電極絕緣層厚度為.., 絕緣材料介電常數(shù)為..p, 傳感器外電極內(nèi)表面半徑為R , 電極長(zhǎng)度為h, ..z 為注入水介電常數(shù), 根據(jù)同軸柱狀電容器容量計(jì)算公式, 可得絕緣層和被測(cè)介質(zhì)的電容C p、C z 為[ 3] : Cp = 2....p h ln r + .. r ( 4) Cz = 2....zh ln R r + .. ( 5) 傳感器電容Cx 為: Cx = C f + C z .. Cp C z+ Cp = Cf + 2....p ..zh ..pln R r + .. + ..z ln r + .. r ( 6) 設(shè)計(jì)取R = 3 mm, r = 2 mm, 絕緣材料選用聚四氟乙稀( ..p= 2. 0) 、厚度..= 0. 2 mm, 取水的介電常數(shù)..z = 80。則測(cè)量桿每移動(dòng)1 mm 井徑探頭產(chǎn)生的電容變化約為1. 1 pF, 電路設(shè)計(jì)具有0. 1 pF 的分辨率, 因此, 是可以滿足使用要求的。傳感器電容變化量及流量變化量與井徑關(guān)系如圖4 所示。圖4.. 套管內(nèi)徑與探頭電容量變化關(guān)系曲線
3 .. 注意事項(xiàng)( 1) 為了不對(duì)現(xiàn)有電磁流量計(jì)改動(dòng), 井徑儀設(shè)計(jì)為過線形式, 安裝于電磁流量計(jì)上方。( 2) 電磁流量計(jì)下部接扶正器, 使儀器居中。( 3) 井徑測(cè)量臂應(yīng)采用高硬度彈簧鋼制成。( 4) 在實(shí)際測(cè)試中起下儀器的速度應(yīng)控制。
4 .. 結(jié)束語
智能電磁流量計(jì)測(cè)量精度高, 有較好的應(yīng)用效果。但實(shí)際測(cè)量通道與標(biāo)定環(huán)境有一定差異, 引起測(cè)量結(jié)果誤差。將井徑測(cè)量引入電磁流量計(jì)剖面測(cè)試中, 可有效校正因測(cè)量通道發(fā)生變化引起的測(cè)量誤差。設(shè)計(jì)的井徑儀采用了新穎的電容法測(cè)量原理, 有效地減小了尺寸。受外徑限制, 井徑儀設(shè)計(jì)為四臂獨(dú)立, 測(cè)量臂采用扶正片形式, 由連桿帶動(dòng)測(cè)量臂移動(dòng), 由測(cè)量探頭電容的大小變化得出測(cè)量臂的位移大小, 進(jìn)而確定該扶正片對(duì)應(yīng)套管尺寸的變化。井徑與電磁流量計(jì)的一體化設(shè)計(jì), 使井徑儀即可測(cè)量通道井徑的變化, 又能作為電磁流量計(jì)的一個(gè)扶正器使用, 在基本保持儀器長(zhǎng)度的前提下為流量解釋多提供了一個(gè)測(cè)量參數(shù)。
參考文獻(xiàn)[ 1] .. 范玉久. 化工測(cè)量及儀表[M] . 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 1981 [ 2] .. 蔡武昌. 電磁流量計(jì)的發(fā)展和應(yīng)用動(dòng)態(tài)[ J] . 自動(dòng)化儀表, 1988, 9( 3) [ 3] .. 王莉田, 等. 電荷轉(zhuǎn)移式原油含水率傳感器的研究[ J] .--擴(kuò)展閱讀：開封中儀流量?jī)x表有限公司專業(yè)生產(chǎn)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)、文丘里流量計(jì)、v錐流量計(jì)、v型錐流量計(jì)、噴嘴流量計(jì)、插入式電磁流量計(jì)、智能電磁流量計(jì)、分體式電磁流量計(jì)、一體式電磁流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)孔板、一體化孔板流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴流量計(jì)、長(zhǎng)徑噴嘴流量計(jì)、標(biāo)準(zhǔn)噴嘴、長(zhǎng)徑噴嘴、插入式渦街流量計(jì)、智能渦街流量計(jì)、錐型流量計(jì)、v錐型流量計(jì)、節(jié)流裝置、節(jié)流孔板、限流孔板等流量產(chǎn)品，更多有關(guān)電磁流量計(jì)、孔板流量計(jì)、渦街流量計(jì)的信息請(qǐng)?jiān)L問開封中儀網(wǎng)站：
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