摘要：對(dui)環空找水儀流量(liàng)測量時的影響因(yīn)素進行分⚽析，得出(chu)流量測量可靠性(xing)和精度下降的原(yuan)因主要有渦輪磁(ci)鋼吸附的鐵鏽造(zào)成的渦輪流量計(jì)遲滞，井壁📱結垢碎(suì)⭕片造成的渦輪流(liu)量計卡死，環空找(zhǎo)水儀器傘式集流(liú)器的傘布破損造(zao)成集流度降低🥰。針(zhēn)對以上原因提出(chu)将環空找水儀出(chū)液口設計成篩管(guǎn)型、渦輪流量計上(shang)下增加磁鐵環等(deng)相應💁的解決對策(cè)，并設計了可控式(shi)扶正器，在🔴流量測(cè)量過程中對儀器(qi)加以扶正，使得集(ji)流傘得到了很好(hǎo)的保護。經過100多井(jǐng)次的現場應用表(biao)明，改進後的環空(kong)找❗水儀在水驅産(chan)出剖面流♈量測量(liàng)時能有‼️效地防止(zhi)渦輪流量計卡滞(zhi)及集流🥰器的傘布(bù)損壞，從而提高環(huan)空找水儀流量測(cè)量的可靠性和準(zhun)确性，以及流量測(cè)量的實效和資料(liào)質量。
　　采用環空找(zhao)水儀[1]進行流量測(cè)量最常用的是渦(wō)輪流量計 [2]，采用集(ji)流傘集流[3]。在産出(chu)剖面[4]流量測量時(shi)，由于井内産出液(ye)和井壁的情況複(fú)雜，環空找水儀流(liú)量測量時渦輪流(liu)量計的渦輪經常(cháng)發生被卡住和轉(zhuan)動不靈活的現象(xiang)，當渦輪卡住時通(tong)常采🙇‍♀️用壓電纜方(fāng)式解決，其效果有(you)限，而且渦輪轉動(dong)不靈活的現象♈很(hěn)難消除，而儀器在(zài)起下過程中由于(yu)貼靠井壁行🔴進，傘(san)布磨損造成集流(liu)效果降低。以上情(qing)況嚴重影響施工(gong)的進度和🌈流量測(cè)量精度。
1渦輪流量(liang)計結構及工作原(yuan)理
　　環空找水儀采(cai)用渦輪流量計測(cè)量産出井的産量(liàng)，液✏️流通過渦輪流(liú)量計時推動渦輪(lun)旋轉，由渦輪軸🌈上(shàng)的🏃🏻磁鋼傳遞💯渦輪(lun)✏️轉動信息。渦輪轉(zhuan)動時其軸上磁鋼(gāng)的✉️N、S極輪流🔅接近霍(huò)爾傳感器，通過計(ji)量霍爾傳感器輸(shu)出㊙️的脈沖計數測(ce)量流量的大小。渦(wō)輪流量計主要由(yóu)渦輪[5]、霍爾傳感器(qì)[6]、渦輪安裝架和渦(wo)輪軸頂針等組成(chéng)。
　　環空找水儀采用(yòng)集流傘式集流，通(tōng)過地面供正電和(hé)負電控制集流傘(san)的打開與收回，密(mì)封儀器與套管的(de)環形空間⛹🏻‍♀️使井筒(tong)内🥰的流體全部流(liú)經儀器内📱部，從而(ér)進行産出剖面各(gè)層段流量的測量(liàng)[7]。
2渦輪流量計卡滞(zhì)原因分析
　　對出現(xian)渦輪卡滞現象的(de)環空找水儀進行(háng)維修發現，渦輪✊流(liu)量計内通常有砂(shā)粒、井壁結垢碎片(piàn)、鐵鏽等雜物，偶爾(ěr)會有絲🍓狀物（圖1、圖(tú)2）。

　　通過對大量的有(yǒu)卡滞現象的渦輪(lun)流量計進行維修(xiū)發現，砂👈粒、井壁結(jie)垢碎片和鐵鏽等(děng)雜物在渦輪流量(liang)計内🐉的分布是有(yǒu)規律的，較大的井(jǐng)壁結垢碎片在渦(wo)輪葉片上部；較💯大(da)的砂粒在渦輪葉(ye)片中間；鐵鏽附着(zhe)在渦輪軸🐕的磁鋼(gāng)上。圖3是造成渦輪(lún)流量計卡滞的不(bu)同雜物在渦輪流(liú)量計内的位置分(fèn)布示意圖。
（1）井壁結(jié)垢碎片在渦輪葉(yè)片上部的原因。井(jing)壁上的結垢碎片(pian)（灰白色的鈣質沉(chen)積物）一般較大（片(piàn)狀，不規則），大多在(zai)渦輪葉🏃‍♀️片上面。分(fèn)析認爲儀器下井(jǐng)時刮擦井♈壁，井壁(bì)上的結垢被刮下(xia)來，有些碎屑從儀(yí)👅器較寬闊的上出(chū)液口掉入到内流(liu)道，較💔大的垢塊👉落(luò)到渦輪葉片上部(bù)，較小的會落到渦(wo)輪葉片内，卡住渦(wo)輪葉片使渦輪無(wú)法轉動♈。

（2）較大砂粒(lì)在渦輪葉片中間(jiān)出現的原因。對出(chū)砂嚴❌重的産🐕出井(jǐng)使用過的儀器維(wéi)修時發現，渦輪葉(ye)片和外殼之間夾(jia)有較大砂粒（粒狀(zhuàng)，不規則）。分析認爲(wei)砂粒随油井産液(yè)從進液口進入到(dao)儀器内流道，液流(liú)通過渦輪流量計(jì)時較大砂粒會卡(ka)在渦輪葉片和外(wài)殼之間🈲導緻渦輪(lún)無法轉動；另一🐅種(zhong)情況是井🍓液中的(de)砂粒🚩通過了渦輪(lún)，儀器收傘後，在内(nei)流道中存留的井(jǐng)液中的砂粒會沉(chén)積在渦輪葉片上(shang)，較大砂✍️粒也會卡(ka)住渦輪🔴。
（3）渦輪磁鋼(gang)上附着鐵鏽的原(yuan)因。每次維修環空(kong)找水儀❤️渦輪流💛量(liàng)計時，都會發現渦(wo)輪磁鋼上有鐵鏽(xiu)（粉狀）吸附。分析認(rèn)爲産🔅出液中的鐵(tie)鏽大多是由于儀(yi)器在井下移動時(shí)由井壁摩擦下來(lai)而懸浮在井液中(zhōng)的，當液📱流通過渦(wō)輪流量計時鐵鏽(xiu)會被渦輪上💯的磁(cí)鋼吸附，在磁鋼的(de)兩個磁極處形成(cheng)團狀，增大了渦輪(lun)的轉動✌️阻力，當鏽(xiu)粉團大到與霍爾(er)傳感器🔴相刮時就(jiu)會遲滞渦輪轉🚩動(dòng)，流量較低時會卡(ka)住渦輪。
3集流傘布(bù)破損原因分析
　　通(tong)過對環空找水儀(yí)測量過程分析，集(jí)流傘破損主要集(ji)中在㊙️測量過程中(zhong)，當完成第一個測(cè)量點收傘時，井下(xià)産液向上流動的(de)💁沖擊始終使傘布(bu)受到向外的張🐆力(lì)，緻使集流傘🔴收完(wan)後傘布夾在傘筋(jin)之間🐇并突出于傘(sǎn)筋之外（圖4）。由于油(yóu)井套管管柱都有(yǒu)一💁定的傾斜度且(qiě)儀器本身還帶有(yǒu)磁性定位短接，緻(zhi)使在更換測點過(guo)程中儀器貼在井(jing)壁上移動，以及套(tao)管内壁🥵長年的腐(fǔ)蝕變得粗糙和射(she)孔孔眼突出🛀🏻的毛(máo)刺等原因，傘布💋極(jí)容易被磨損、挂破(po)或移位（圖5），導緻集(ji)流✏️傘的集流度嚴(yán)重下降，從而影響(xiǎng)測量結🔴果的可靠(kào)性和一緻性。

4解決(jué)對策
4.1對流量計結(jie)構進行改進
（1）上出(chū)液口設計成篩管(guǎn)狀，防止結垢碎片(pian)掉落到儀器内流(liu)道内。考慮改進後(hou)的出液口的過流(liu)阻力應⁉️不大于原(yuan)儀器出液口的流(liú)動阻力，結構強度(dù)要不低于原結構(gòu)強🐅度，維修👈拆卸組(zu)裝方便等因素，将(jiāng)出液口設計成篩(shāi)管型，防止井壁結(jié)垢碎屑✔️掉入儀器(qì)🙇‍♀️内流道，從而解決(jue)因結垢🙇🏻碎片掉落(luo)儀器内流道造成(cheng)的渦輪卡✂️住問題(ti)。
原出液口尺寸爲(wèi)10mm×14.2mm（3個），總面積426mm2，根據工(gong)程流體力學原🌈理(li)[8]計算有效流動面(miàn)積爲260mm2。篩管型出液(ye)口（9個）設計總面積(ji)904mm2，根據工程流體力(lì)學原理計算有效(xiào)流動面積爲615mm2，遠大(dà)于原出☔液口有效(xiào)流動🛀🏻面積，所以流(liú)動阻力👅更小。
（2）在進(jìn)液口内設置篩網(wang)阻止井液中較大(da)的砂粒進入内流(liú)道。考慮到儀器中(zhong)心管外有取樣密(mì)封筒且直徑不能(néng)加大，維修時拆⛷️卸(xiè)組裝方便等因素(su)，在進液口内部放(fàng)置筒狀篩網。篩網(wang)網眼大小既能阻(zǔ)止井液中較大的(de)砂粒🔞進入内流道(dao)，又不會造成渦輪(lún)卡住的較小砂粒(lì)通過篩💘網，避免因(yin)篩網過細而産生(shēng)的大量砂🏒粒濾積(ji)在篩網上，造成流(liú)動阻力增大影響(xiǎng)流量測量的問題(ti)。
由于聚合物驅[9]和(he)三元驅[10]産出井中(zhōng)有絮狀或團狀凝(ning)塊，會貼🥰附在篩網(wang)上堵塞進液口，所(suǒ)以儀器進液口加(jia)篩網後不适用于(yu)聚合物驅和三元(yuán)驅産出剖面的流(liu)量測量🈚。
　　在儀器維(wéi)修時觀察到砂粒(lì)直徑爲0.2~3.2mm，大于1mm的砂(sha)粒爲❤️極少數。渦🈚輪(lún)與渦輪安裝筒間(jiān)隙爲1mm，所以砂粒直(zhi)徑小于🔴1mm時不會卡(kǎ)住渦輪。Ф28mm環空儀内(nei)流道直徑爲18mm，面積(ji)254mm2。進液口尺寸爲8mm×20mm（6個(ge)），總面🐪積960mm2，根據工程(cheng)流體力學計算有(yǒu)效流動⭐面積爲586mm2。爲(wei)了盡量減❄️小進液(yè)口的流動阻👌力，選(xuǎn)用網眼💜小于1mm的18×18篩(shai)網，網眼尺寸爲0.98mm×0.98mm，鋼(gang)絲直徑0.432mm。增🌂加18×18篩網(wang)後，6個進液口的網(wang)眼數量爲420個，總面(mian)積403mm2，根據工程流體(tǐ)力學原🙇🏻理計算有(yǒu)效流動面積爲395mm2，爲(wèi)環空儀内流道面(mian)積的1.55倍♍。圖6是環空(kong)找水儀進液口及(ji)筒狀防砂篩網照(zhào)片。

（3）在渦輪上、下設(she)置磁性環預先吸(xī)附井液中的鐵鏽(xiù)。在🌈渦輪流量計的(de)内流道中設計放(fàng)置有片狀磁鐵的(de)磁鐵環，渦輪流量(liàng)計上方放置單層(céng)的磁鐵環，吸附從(cong)出🆚液口進入的鐵(tie)鏽；渦輪流量計下(xia)方放置雙層的磁(ci)鐵環，吸附從進液(yè)口随井液進入的(de)鐵鏽。設😘置的上、下(xia)磁鐵環預先吸附(fu)了鐵鏽，可防止鐵(tiě)鏽被渦輪磁鋼吸(xī)附。
　　單層磁鐵環設(shè)計見圖7，設計有6個(ge)片狀磁鐵，朝向内(nèi)流道的磁鐵N、S極間(jian)隔放置來增強吸(xī)附鐵鏽的效果。雙(shuāng)層磁鐵環的每層(ceng)🌈磁鐵的排列方式(shi)與單層磁鐵環相(xiang)同，渦輪下♋面采用(yòng)👣雙層磁🌈鐵環設計(jì)是爲了更有效地(dì)吸附在内流道内(nèi)流動井液中的鐵(tie)鏽。

4.2設計可控式扶(fu)正器
　　如果設計一(yī)種扶正器在起下(xià)過程中保護集流(liu)傘不被磨損🥰，保證(zheng)集流傘集流度一(yī)緻，就可以保證測(ce)量結果的⭐準确⚽性(xìng)和可靠性。
扶正器(qi)在使用時，當儀器(qì)下到第一點準備(bei)測量時，首先打開(kai)集流傘，在儀器變(biàn)換測量點時，正常(cháng)收回集流傘，扶正(zheng)器一直保持😄打開(kai)狀态，直到測完所(suo)有測點後✌️收攏打(dǎ)開的扶正器。這樣(yàng)在更換測點過程(chéng)💘中，即使儀器收傘(san)時🍓傘布突出至傘(san)筋外💘，扶正器可以(yǐ)防止突出至傘筋(jīn)外的集流傘布與(yu)不光滑的井壁的(de)摩擦，有效地保護(hu)集流傘布。所以要(yào)設計💋一個可以獨(dú)立控制的扶正器(qi)[11]。
（1）可控式扶正器的(de)工作原理。扶正器(qì)連在集流傘電動(dòng)機的下部，使用時(shí)，當儀器下到第一(yī)點準備測量時供(gòng)電電壓到♈50V打開☎️集(jí)流傘，集流傘電動(dòng)機電流回🧑🏽‍🤝‍🧑🏻零表示(shì)集流傘完全打開(kai)。增加供電電壓到(dao)70V打開扶正器，當扶(fu)❄️正器電動機電流(liú)回零時表示扶正(zheng)器完全打開，扶正(zhèng)器打開直徑🏃爲120mm，起(qǐ)到在套管内将儀(yi)器扶正作用。
　　更換(huàn)測點時供電電壓(yā)到-50V收回集流傘，集(ji)流傘電動機電流(liu)✂️回零後表示集流(liu)傘完全收回，可以(yi)更換測點，測量過(guo)程中不收回扶正(zheng)器。當供電電壓增(zeng)加到㊙️-70V時收回扶正(zhèng)器💃🏻，扶正器電動機(jī)供電電🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流回零表(biǎo)示扶正器完👣全收(shou)回。
（2）扶正器電動機(jī)電路示意圖及原(yuán)理。扶正器短節的(de)研制重點主🎯要在(zài)扶正器電動機[12]電(diàn)壓的控制，要做👣到(dao)在🔞不影響集流傘(san)正常🌈打開、收回前(qian)提下控制扶正器(qi)的打開和收回。圖(tu)8爲扶正器電動機(ji)的控制電✌️路[13]示意(yì)圖。

　　爲了維修和更(geng)換方便，扶正器設(she)計成單獨短節，方(fang)便與環空儀器連(lián)接。連接扶正器後(hou)的環空找水儀🔴纜(lan)芯🐅用于🌈儀器工作(zuò)供電🈲和傳輸含水(shuǐ)、流量信号，纜芯2與(yu)集流傘、扶正器連(lian)接。
5現場應用
　　設計(ji)的環空找水儀可(kě)避免儀器起下過(guo)程中井壁🈲上的鐵(tie)鏽、結❌垢碎片及地(dì)層出砂對渦輪葉(yè)片的卡滞作用，确(què)保集☔流傘在測量(liàng)過程中的完好，保(bao)證測✂️量結果的可(kě)靠性和一緻性，提(ti)高了施工一次成(cheng)功率。
　　2025年12月15日在南(nán)2-丁6-XXX井的現場應用(yòng)過程中，爲驗證扶(fú)正器對集⭐流傘的(de)保護效果，在全井(jǐng)測量結束後，收回(hui)扶正器再進行全(quan)井複測，将測得的(de)結果進行對比分(fen)析（表1）。

　　從測量結果(guo)可以發現，在收回(hui)扶正器後測量第(di)二點㊙️流量明顯💯下(xià)降，含水率也變化(hua)較大，之後的測量(liàng)點測量結⛷️果偏差(chà)也都較大，可以判(pan)斷儀器的集流傘(sǎn)已經被刮破。
　　2025年12月(yue)15日在南8-丁4-XXX井對使(shǐ)用扶正器的環空(kōng)找水儀進行現場(chang)應用，爲了檢驗扶(fu)正器對集流傘的(de)保護效果，對該井(jing)進行了全井複測(ce)（表2）。從測量結果可(kě)以看出，複測點的(de)流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量與含水率都(dōu)💁與第一次的測量(liang)結🐇果吻合，證明扶(fú)正器對提高測量(liang)結果的準确性有(yǒu)很好的效果，也證(zheng)明了環空找水儀(yí)加入扶正器是⭐有(you)必要的。

　　通過20餘井(jǐng)次的試驗應用，沒(méi)有發生過集流傘(san)刮破的現象，證明(ming)扶正器對提高測(cè)量結果的準确性(xing)具有重要作用。
6結(jie)論
（1）改進後的環空(kōng)找水儀在水驅産(chǎn)出剖面流量測量(liàng)時能有效防止渦(wō)輪流量計卡滞現(xian)象的發生，從而提(tí)高施工💋實效和流(liu)🍉量測量的準确性(xing)。
（2）在流量測量過程(cheng)中可控式扶正器(qi)可有效保護集流(liu)傘，避🍉免集流傘在(zai)起下過程中被刮(gua)壞，提高流量測量(liang)的可♻️靠性和施工(gong)一🐪次成功率。
（3）可控(kòng)式扶正器電路簡(jian)單，控制可靠，操作(zuo)簡單，檢修🔱方便🙇‍♀️，易(yi)💃🏻于推廣使用。
（4）改進(jìn)後的環空找水儀(yi)不适用于聚合物(wu)驅和三元驅産出(chū)剖🙇🏻面🌐的測量。

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