摘(zhāi)要:爲了(le)解決産(chan)出剖面(miàn)測井用(yòng) 渦輪流(liu)量計 的(de)砂卡難(nán)題，采用(yong)等效面(mian)積法改(gǎi)變進液(ye)孔、出液(yè)孔🔱形狀(zhuàng)，對原有(yǒu)渦輪流(liú)量計機(ji)械結構(gòu)進行優(yōu)化設計(jì)。詳細介(jiè)紹了防(fáng)砂卡裝(zhuang)置的結(jié)構及工(gong)作原理(li)，防砂✉️卡(kǎ)渦輪流(liu)量計的(de)技術指(zhǐ)标及㊙️室(shi)内校準(zhun)結果。現(xian)場🆚試驗(yan)表明，較(jiào)原有傳(chuan)統渦輪(lún)流量計(ji)，防砂卡(kǎ)渦輪流(liu)量計 可(ke)以顯著(zhe)減少砂(sha)卡率，有(you)效提高(gāo)産出剖(pou)面測井(jǐng)成功🏃🏻率(lǜ)。
0引言
　　目(mu)前，過環(huán)空阻抗(kang)找水儀(yí)主要實(shi)現含水(shuǐ)和流量(liang)測💃🏻試，含(han)水采🧑🏾‍🤝‍🧑🏼用(yong)🐉電導法(fǎ)測量，流(liú)量測試(shì)主要采(cai)用渦輪(lún)流量計(jì)旦。渦輪(lún)流量計(ji)的原理(lǐ)和結構(gòu)決定其(qí)有一㊙️緻(zhi)命缺點(dian),即其葉(ye)輪屬于(yu)轉動💜部(bu)件，與渦(wō)輪流量(liang)計接觸(chu)流體⚽中(zhōng)的雜質(zhì)往往導(dǎo)緻葉輪(lún)砂卡叔(shū)。通過統(tǒng)👈計分析(xi)，油井♌出(chū)砂、垢粒(lì)、垢片、渦(wo)輪支架(jia)🔞與葉輪(lun)間隙小(xiǎo)、鐵屑是(shì)造成砂(shā)卡的主(zhǔ)要原因(yīn)。中原測(cè)井公司(sī)在注入(ru)井中的(de)渦輪💋流(liú)量計磁(ci)鋼安裝(zhuang)防磁罩(zhào),解決砂(shā)🈲卡🚶‍♀️取得(dé)較好效(xiao)果畢;專(zhuān)利《防堵(dǔ)卡渦輪(lún)流量計(jì)》提出💔切(qie)向渦輪(lun)流量計(ji)的辦法(fǎ)解決産(chǎn)出井砂(sha)卡國,但(dan)未找到(dào)相應的(de)應用文(wen)獻。大慶(qing)油田處(chù)于開發(fa)中後期(qi)，大量的(de)井存💃在(zai)出砂、垢(gòu)粒現象(xiang)。通過統(tong)計，在采(cǎi)油五廠(chang)砂卡占(zhàn)到70%,其中(zhōng)儀器自(zì)身原因(yin)🙇🏻和井況(kuàng)造成的(de)砂卡占(zhan)到94%。渦輪(lun)流量計(ji)出現砂(sha)卡，則得(dé)到的✂️産(chan)液量不(bú)🈲準,無法(fa)爲地質(zhi)部門㊙️提(tí)供真實(shí)準确的(de)環空測(ce)試🤟資💛料(liao)，達不到(dào)指導油(yóu)田開發(fa)生産的(de)目的。爲(wèi)了降低(di)砂卡率(lǜ)♋,通.過機(jī)械解:卡(ka)的辦法(fǎ)實現解(jie)卡。
1防砂(shā)卡渦輪(lún)流量計(jì)結構及(ji)防砂卡(ka)工作原(yuán)理
　　防砂(sha)卡渦輪(lún)流量計(ji)結構如(ru)圖1所示(shi)，主要由(yóu)渦輪流(liu)量計、篩(shai)狀出液(ye)孔、渦輪(lún)流量計(jì)安裝短(duǎn)接、解卡(kǎ)管、解🏃卡(ka)管開槽(cáo)、中心管(guan)、長條孔(kǒng)(銷釘運(yùn)動槽7)、薄(báo)壁筒、進(jìn)液孔、解(jiě)卡管固(gu)定銷釘(dìng)、含水傳(chuán)感器安(an)裝🔞筒組(zǔ)成。采用(yòng)等效面(mian)法,将進(jin)液孔🐅一(yi)分爲二(er)🏃🏻，改爲寬(kuān)2mm的矩形(xíng)進液✌️孔(kǒng)，解決從(cóng)進液孔(kǒng)進入的(de)長垢片(pian)或大🏃🏻垢(gòu)片造成(chéng)的👨‍❤️‍👨砂卡(kǎ)，如圖2所(suǒ)示。将原(yuan)先3個方(fāng)型的出(chu)液孔改(gai)爲直徑(jìng)4mm的陣列(lie)狀的篩(shai)孔，解決(jue)儀💃器在(zai)下井過(guò)程中從(cóng)出液孔(kong)👨‍❤️‍👨進入儀(yí)器的長(zhang)垢片、大(da)垢片造(zao)成的砂(sha)卡，如圖(tú)3所🐅示。


　　将渦輪(lún)支架内(nèi)徑擴大(dà),解卡管(guǎn)的内壁(bì)充當渦(wō)輪的⭐内(nèi)壁,解卡(kǎ)管通過(guò)固定銷(xiāo)釘固定(dìng)在薄壁(bì)筒上,通(tong)過開收(shōu)🐆傘，薄壁(bi)筒帶動(dòng)解卡管(guan)在長條(tiáo)孔上下(xia)運動，解(jiě)卡管在(zai)解卡管(guan)開槽上(shàng)㊙️下通過(guò)渦輪總(zong)成的支(zhī)架,在收(shōu)傘的過(guò)程中實(shi)現渦輪(lún)總成的(de)支架内(nei)壁與葉(ye)輪💚之間(jiān)的空間(jian)增大，從(cóng)而實現(xian)井内出(chū)砂、垢粒(li)、小垢片(pian)🔴、渦輪支(zhi)架與♊葉(yè)輪間隙(xi)小造成(chéng)的砂卡(kǎ)的解卡(ka)。
　　在解卡(ka)管底端(duān)安裝磁(ci)鋼,如圖(tu)4所示,吸(xī)附流體(tǐ)中鐵屑(xie)、鏽粉，解(jiě)決渦輪(lún)葉片磁(ci)鋼吸附(fu)鐵屑造(zao)成的砂(sha)卡。

2主要(yao)技術指(zhǐ)标
　　20m3渦輪(lún)流量計(jì)流量最(zui)大允許(xu)誤差爲(wèi)3%，啓動排(pai)量1m3/d，支架(jia)内🈲腔直(zhi)徑♉由13．80mm擴(kuo)大爲17．76mm，解(jiě)卡管長(zhang)18．90mm，外徑Ф17．00mm，内(nèi)徑Ф13．80mm。
　　40m3渦輪(lún)流量計(jì)流量最(zui)大允許(xǔ)誤差爲(wei)3%，啓動排(pái)量2m3/d，支架(jià)内腔直(zhí)徑由🍉17．76mm擴(kuo)大爲20．00mm，解(jiě)卡管長(zhang)18．90mm，外徑Ф19．30mm，内(nei)徑Ф17．76mm。
　　解卡(kǎ)管頂端(duān)每120°均勻(yún)分布長(zhang)16．1mm，寬2mm槽縫(feng)，線槽長(zhang)24．6mm，寬2mm，解卡(kǎ)㊙️管底端(duan)的銷✍️釘(ding)走固定(dìng)槽寬4mm，長(zhang)10mm
3室内校(xiao)準
　　爲了(le)驗證可(kě)行性,采(cai)用室内(nèi)校準實(shi)現。機加(jia)組裝2支(zhī)型号HK-ZS-40儀(yí)器,編号(hào)爲P033、P032,2支HK-ZS-20儀(yí)器，編号(hao)爲K001、K018,進行(hang)室内流(liu)量校準(zhun)。校👣準介(jiè)質:自來(lai)水。從2025年(nián)12月15日到(dao)2025年12月15日(rì),先後校(xiào)準阻抗(kàng)儀🏃🏻‍♂️40多次(ci)。
3.1關于解(jie)卡管、進(jìn)液孔、出(chū)液孔造(zào)成的摩(mó)擦和局(ju)部擴大(dà)(縮小)阻(zǔ)力💁損失(shi)用K值确(que)定
　　K值爲(wèi)儀器常(chang)數,理想(xiang)狀态下(xia)，渦輪轉(zhuǎn)動隻受(shou)流體作(zuò)用于渦(wo)輪🈲的力(li)，但實際(jì)測量時(shi),除了流(liú)體作用(yòng)于渦輪(lún)的力外(wai)，渦輪還(hái)受到流(liú)🔴體的粘(zhān)性摩擦(ca)力、渦輪(lún)自重及(ji)渦輪軸(zhou)承轉動(dong)的✌️摩擦(ca)力、流體(ti)在♌進入(rù)渦輪橫(heng)截面的(de)局部阻(zǔ)力，儀器(qi)常數用(yong)于評價(jia)渦輪葉(ye)片的受(shòu)力情況(kuang)，其㊙️定義(yì)式爲:
K=ξ/2π(1)
　　式(shi)(1)中,K爲儀(yí)器常數(shu),r/(m3?s);ξ爲流量(liang)系數，°/m3。
　　儀(yí)器常數(shù)的物理(lǐ)意義是(shì)單位時(shi)間内單(dan)位體積(ji)的流體(ti)流過渦(wō)💰輪時,渦(wo)輪轉動(dong)圈數。從(cong)儀器常(cháng)數的定(ding)☂️義式可(ke)知,K值表(biao)🈲征了🔴流(liú)量🏃🏻‍♂️範圍(wéi)内渦輪(lun)的平均(jun)轉速，要(yào)求其大(da)于等❓于(yu)1。K值越大(da)，則渦🈲輪(lún)轉速越(yue)快，所受(shòu)阻力越(yue)小，因此(cǐ)解卡管(guan)、進液孔(kǒng)、出液孔(kong)造成的(de)局部擴(kuò)🌏阻力損(sǔn)失可🌍以(yi)由K值衡(héng)量。通過(guo)校準，按(àn)(2)式以最(zuì)小二乘(chéng)法就可(ke)求得儀(yí)器常數(shu)K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(2)中(zhōng)，N爲渦輪(lun)轉動轉(zhuǎn)數,r/s;Q爲流(liu)量，m3/d;q爲啓(qǐ)動排量(liàng)，m3/d.
　　表1爲2025年(nián)12月15日P033第(dì)6次校準(zhǔn)結果。本(ben)次校準(zhǔn)平均K值(zhí)1.301r/(m3?s),大于1.0r/(m3?s),同(tóng)時最大(dà)引用誤(wu)差爲1.08%，小(xiǎo)于最大(da)允許誤(wù)差3%，啓動(dong)排量2m2/d時(shí)的平均(jun)轉速1.850r/s,因(yīn)此P033校👉準(zhǔn)合格。同(tong)樣,P032、K001、K018先後(hou)校準合(hé)格。因此(cǐ)，在啓動(dong)排量、最(zui)大允許(xu)🌐誤差合(hé)格的前(qian)提下♉,K值(zhi)大于等(děng)于1,K值可(kě)以評價(jia)解卡管(guan)、進液孔(kong)、出液孔(kong)造🌈成的(de)局部阻(zu)力損失(shī)。

注:标準(zhǔn)流量單(dān)位，m3/d;被測(cè)轉速單(dan)位,r/s;K值單(dān)位，r/(m2?s)。
3.2确定(dìng)渦輪葉(ye)片轉動(dòng)的持續(xu)時間
　　渦(wo)輪葉片(pian)能轉動(dong)的持續(xu)時間是(shì)指渦輪(lun)調試好(hǎo)後，在❤️一(yī)定作用(yong)力下，渦(wo)輪葉片(pian)從轉動(dòng)開始到(dào)停止的(de)時間。由(you)表🐉2可知(zhi),P032第1次校(xiao)準時，解(jie)卡裝置(zhi)末端沒(méi)有安裝(zhuāng)磁鋼，渦(wo)輪調試(shì)結果持(chi)續時✌️間(jian)19s,最大引(yǐn)用誤差(cha)3.012%不合格(ge)，啓動排(pái)量2m3/d時，平(píng)💃🏻均轉速(sù)爲🈚0.943r/s,渦輪(lun)雖然沒(méi)有轉動(dòng),但已接(jiē)近轉動(dong)。P032第2次校(xiào)準時，解(jie)卡裝置(zhi)🐇末端沒(méi)有安✏️裝(zhuāng)磁鋼，渦(wo)輪調試(shi)結果持(chi)續時間(jiān)20s,最大引(yǐn)用誤差(cha)2.856%合格，啓(qǐ)動排量(liang)2m3/d時,渦輪(lun)轉動,平(ping)均轉速(su)爲1.867r/s。K001第1次(ci)校準時(shí)，解卡裝(zhuāng)置末端(duān)沒有💞安(an)裝磁鋼(gāng)，渦輪調(diào)試結果(guo)持續時(shí)間30s,最大(dà)引用誤(wu)差2.458%合格(ge)，啓動排(pai)量1m3/d時，渦(wō)輪轉動(dòng)，平均轉(zhuan).速爲2.245r/s。P032和(hé)K001的校準(zhǔn)結果♋表(biao)明，在啓(qǐ)動排量(liàng)時，渦輪(lun)⛷️葉片轉(zhuan)動的持(chí)續時間(jiān)超💃🏻過20s,就(jiù)可以保(bao)證啓動(dong)排量、最(zui)大引用(yòng)誤差合(hé)格。爲了(le)提高渦(wo)輪流量(liang)計校準(zhǔn)精度，硬(yìng)性規定(ding)爲了保(bǎo)證啓動(dòng)排量，渦(wō)輪葉片(piàn)轉動的(de)持續時(shi)間爲30s。

3.3磁(cí)鋼位置(zhì)和大小(xiao)的确定(dìng)
　　由表2可(kě)知,解卡(kǎ)裝置末(mò)端粘貼(tiē)寬15mm、長15.2mm、厚(hòu)1.8mm的弧形(xíng)磁鋼📧,安(an)裝距🎯離(lí)渦輪流(liú)量計磁(ci)鋼8.9cm時,P032第(di)3次渦輪(lun)葉片轉(zhuǎn)動持續(xù)時間㊙️28s,40m3/d平(ping)均轉速(sù)49.650r/s;同樣的(de)磁鋼大(da)小和安(an)裝距離(li)🈲，K001第2次調(diào)試渦輪(lún),葉輪轉(zhuǎn)動持續(xù)✉️時間26s,最(zuì)大引用(yong)誤差1.908%合(he)格，啓動(dòng)排量1m3/d時(shí),平均轉(zhuan)速0.513r/s,不合(hé)格。K001第3次(cì)🛀，解卡裝(zhuāng)置末端(duan)粘貼寬(kuān)15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形‼️磁(cí)鋼，安裝(zhuang)距離渦(wo)輪流量(liàng)🏃‍♂️計磁鋼(gāng)9.6cm,渦輪沒(mei)有調試(shì)持續時(shi)間30s,但校(xiào)準結果(guǒ)最大引(yǐn)用誤差(cha)3.752%不合格(ge)🔴，啓動排(pai)量1m3/d沒有(yǒu)啓♉動，平(ping)均轉速(sù)0.666r/s不☁️合📐格(gé)。K001第4次，重(zhòng)新調試(shi)渦輪，持(chi)續時間(jian)30s,同時将(jiang)寬15mm、長3.8mm、厚(hòu)1.8mm的弧形(xing)磁鋼,距(jù)離渦輪(lun)流量計(jì)磁鋼的(de)距離調(diao)整爲㊙️12.15cm,最(zui)大引用(yong)誤差1.095%，啓(qǐ)動排量(liàng)1m3/d啓動,平(ping)均轉速(sù)2.587。故最終(zhōng)确定弧(hu)形磁鋼(gang)寬15mm、長3.8mm、厚(hòu)1.8mm,距離渦(wo)輪流量(liang)計磁鋼(gāng)的距離(li)爲12.15cm。此時(shí)在流量(liang)計啓動(dòng)排量時(shi)，渦輪葉(yè)片轉動(dòng)。
3.4中心管(guan)、解卡裝(zhuang)置材質(zhi)确定
　　将(jiāng)解卡裝(zhuang)置下端(duān)弧形磁(cí)鋼去掉(diào)，并重新(xīn)調試渦(wō)輪，結果(guo)見🤞表3。渦(wo)輪調試(shì)結果持(chi)續時間(jian)35s,雖然誤(wù)差-2.12%合格(gé)，但啓動(dòng)排量2m3/d仍(reng)👄沒有啓(qi)動。磁鋼(gang)去掉後(hòu)，還有什(shi)麽原🐆因(yin)呢?2025年12月(yuè)15日檢修(xiū)發現,中(zhōng)心管、解(jie)卡裝置(zhì)被磁化(hua)，變相有(you)磁場影(ying)響渦輪(lún)流量計(ji)啓動排(pai)量。更換(huàn)中心管(guan)😄薄壁筒(tong)重新校(xiao)準,重複(fú)校準13次(cì),誤差爲(wei)分别爲(wei)1.38%、1.474%、1.143%、1.166%、1.247%、1.082%、1.640%、1.709%、1.313%、1.26%、1.227%、1.114%,K值爲1.29左(zuǒ)右。從結(jié)果🔴可知(zhī),儀器P033線(xiàn)性、穩🌈定(ding)性、重複(fú)性良好(hao)。所以中(zhōng)心管、解(jie)卡裝置(zhi)必須爲(wei)不導磁(ci)材料。

4現(xian)場應用(yòng)
　　防砂卡(kǎ)渦輪流(liú)量計在(zai)五大隊(duì)成功解(jiě)卡370井次(ci)，現場解(jie)卡測試(shì)曲線見(jian)圖5。剛測(ce)試時，渦(wo)輪葉片(piàn)轉動正(zhèng)常，大約(yue)在20s左右(yòu)，由于流(liú)體帶💁進(jìn)的雜質(zhi)導緻流(liu)量曲線(xiàn)歸零。通(tong)過儀器(qì)二芯供(gong)電收傘(sǎn)，大約15s後(hòu)再開傘(san)，一芯流(liu)量供電(diàn)測試，渦(wo)輪⚽葉片(pian)通過瞬(shùn)間開收(shōu)🈲傘，擴大(dà)了葉輪(lun)與渦輪(lún)⭐殼體之(zhī)間的空(kōng)間，雜質(zhì)通過渦(wo)輪葉片(piàn)旋轉正(zhèng)常。從曲(qǔ)線可以(yǐ)看出,在(zai)解卡前(qian)和解卡(kǎ)後,渦輪(lun)旋轉--緻(zhì)，都爲15m3/d左(zuo)右，而且(qie)解卡前(qian)後沖次(cì)一緻，渦(wo)輪✊流量(liàng)計解卡(ka)裝置有(yǒu)效解決(jué)了因油(yóu)井㊙️出砂(shā)、垢片、間(jian)隙小造(zao)成的砂(sha)卡，砂卡(kǎ)🤟率由原(yuan)先的70%降(jiàng)低到30%，實(shi)現了👄産(chan)液剖面(miàn)流量準(zhun)确測試(shi)👣。

　　在現場(chǎng)應用中(zhōng)發現，磁(cí)鋼固定(dìng)采用AB膠(jiao)效果不(bú)理想，下(xià)一步研(yan)究☁️怎麽(me)固定磁(ci)鋼，磁場(chǎng)的大小(xiao)怎麽确(què)定，解決(jué)渦輪磁(cí)鋼吸附(fu)鐵屑造(zao)成的砂(shā)卡。
5結論(lùn)
1)K值可以(yi)衡量解(jie)卡裝置(zhì)、進液孔(kong)、出液孔(kǒng)、弧形磁(cí)鋼造成(chéng)的摩擦(ca)和局部(bu)阻力損(sǔn)失;
2)在解(jiě)卡裝置(zhi)末端粘(zhān)貼寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚1.8mm的弧(hú)形磁鋼(gāng)，距離渦(wo)輪流⭐量(liàng)計磁鋼(gāng)的距離(lí)爲12.15cm時,在(zài)渦輪流(liú)量計啓(qi)動排量(liang)不會造(zào)成不啓(qi)動;
3)中心(xīn)管、解卡(kǎ)裝置必(bi)須是不(bú)導磁材(cái)料,否則(ze)啓動排(pai)🍉量不能(néng)啓動;
4)磁(cí)鋼固定(ding)采用AB膠(jiāo)效果不(bú)理想，下(xià)一步研(yán)究磁場(chang)的大小(xiǎo)和磁鋼(gāng)固定方(fang)式。

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