摘要:針對目(mu)前油田分層配注(zhù)井注人量的監測(ce)需🔆求,研制一種基(ji)于電磁感應原理(lǐ)的電磁流量計 ,該(gai)流量計可長期置(zhi)于油田智能配注(zhù)井,進行注人量測(cè)量。介紹儀器工作(zuo)原理、結構設計及(jí)儀器技術指标。室(shi)内實驗表明,智能(neng)配注井井下電磁(cí)流量計在清水中(zhong)标定具有很好的(de)線性響應✨,儀器輸(shū)出穩定,重複性🌍好(hǎo),測量結果正确。現(xiàn)場試驗表明，應用(yong)電磁流量計進行(hang)智能配注井配注(zhu)量監🐪測,測試精度(dù)🐇高,測量結果🔴正确(què)可靠,可真實反應(yīng)井下注人情況❤️,可(ke)以長期置于井下(xià)進行流量監測,能(néng)夠滿足測試需求(qiu)。
0引言
　　當油田開發(fā)進入中後期,分層(ceng)注水驅油成爲重(zhong)要✌️的開采💃🏻手段。針(zhēn)對不同井況,采用(yong)分層開采技術，根(gen)🤟據需要對多個油(yóu)層同時注水,對不(bú)同的油層進行定(ding)量的配注。在現有(yǒu)的采油技術中,偏(piān)心注水是目👣前油(yóu)田采用的最主❌要(yào)方法，雖然偏心注(zhù)水工藝可🆚以解決(jué)多級分層注水的(de)問題,但傳統🏃的測(cè)調工藝♍方法工作(zuò)量大、效率低,已經(jīng)嚴重制約了注水(shuǐ)技術的發展。智能(neng)配注✏️是利用♻️機電(dian)--體化技術,将流量(liang)監測、通信及自動(dòng)控制👨‍❤️‍👨系統置于井(jing)下智能配水器中(zhōng),可對層段注人量(liang)、累積注人量實時(shi)監控,将注人量🎯測(cè)試和調整結合起(qi)來,實現井下各層(céng)流✌️量測試和自動(dong)調配-2。井下各層流(liu)量的正确測量是(shì)實現科學調配的(de)關鍵。
　　近年來電子(zǐ)流量計的推廣使(shǐ)用,使注水井的分(fèn)層測試效率、測試(shì)資料的正确性等(deng)都有很大提高。相(xiàng)🥵對于其他的電子(zi)流量計,電磁流量(liàng)計結構簡單、無機(ji)械活動部件、無節(jiē)流部件、測🌐量範圍(wei)寬、測量結果精度(dù)高[34。在油田生産中(zhōng),電磁流量計被廣(guǎng)泛應用于注水井(jing)、注聚井的注人剖(pou)面測井,目前，電磁(ci)流量計🤞也被用于(yú)油水♻️兩相流産出(chu)剖面測井,儀器工(gong)作穩定,測量數⛷️據(jù)重複性好測量結(jie)果正确可靠[5。因此(cǐ),研制應用于油田(tian)智能配注井流量(liàng)測試⛱️的電磁流量(liàng)計尤爲重要,可爲(wei)智能調配提供可(kě)靠的流量數據。本(ben)文研制了一種⁉️可(kě)長期放置于智能(néng)配🈲注井中的🏃電磁(cí)流量計,該流量計(jì)能進行注人量測(cè)量，對其工作性能(néng)進行室内檢測并(bìng)進行水👌域中的标(biāo)定。室内檢測及現(xian)場應用試驗表明(ming),所研制的智能配(pei)注井電磁流量計(ji)具有良好的穩定(dìng)性、重複性,線性響(xiang)應好，可以長期置(zhi)于井下定時的監(jiān)測注水情況。
1儀器(qì)結構設計及測調(diao)工藝
1.1總體方案設(she)計及測調工藝
　　在(zài)油田井下流體流(liú)量測量中,由于井(jing)下注人流體複㊙️雜(za),管壁結垢現象嚴(yan)重,外流式電磁流(liú)量計受井壁變🌂徑(jing)影響，因此,儀✔️器設(shè)計爲内流式的電(diàn)磁流量計結構[6],整(zheng)體結構示意圖見(jiàn)圖1。将儀器與電纜(lan)相連💰接,電纜與井(jǐng)下管柱✂️固定,儀器(qì)坐人配水器中,整(zhěng)體跟随管柱下人(rén)井下指定位置,通(tōng)過配水器閥門開(kai)度調節注人量大(da)小。對注水井⚽進行(háng)測調時，給儀器供(gòng)電,注水井中流體(tǐ)通過進液口流人(ren)儀器測量通道内(nei),流經電磁流量傳(chuán)感器,電磁流量傳(chuán)感器随流量不同(tong)有相應的頻率輸(shu)出,流體經電磁流(liú)量傳感器檢測後(hou),通過配水器水嘴(zui)流人地層。電磁流(liú)量計的測量信号(hào)經由測量電路🍓處(chu)理,再通過電纜傳(chuan)人💘地面采集系統(tǒng)中,經地面采集軟(ruǎn)件處理可以直接(jiē)🌍讀出流量測量結(jie)果。
　　儀器進液口采(cǎi)用防護網設計,目(mù)的是防止井下雜(za)物進人測量通道(dào),可以避免大塊雜(za)物堵塞調節水嘴(zuǐ),同時消除雜物對(dui)🌈感應🌈電極的磨損(sun)，保證測量結果的(de)正确性。考慮儀器(qì)需要長🏃‍♀️期放置于(yú)井下，爲适應井下(xia)惡劣的條件,儀器(qì)外殼🔆及感應電極(jí)等部件選用耐腐(fǔ)蝕材質,以提高㊙️井(jǐng)下儀器長期工作(zuò)的穩定性,保證測(cè)量精度。
 
1.2測量傳感器(qì)結構設計
　　通過建(jian)立仿真模型,利用(yòng)測量區域的樣本(běn)平均值樣本标準(zhun)差、變異系數、磁場(chǎng)均勻長度和均勻(yún)區域等相關概念(niàn)對電磁流量🔴計内(nèi)部磁場分布情況(kuang)進行分析,對傳感(gan)器的結構參數與(yu)内部磁場的關系(xi)進行研究,确定傳(chuan)感器的優化設計(ji)結構[7-8]。傳感器結構(gòu)示意圖見圖2,傳感(gan)器采用雙發射磁(cí)極與雙測量電極(jí)的結構。測量電極(jí)與發射磁極兩兩(liang)相對均勻分布在(zài)管道圓周上,測量(liàng)電極與儀器外殼(ké)相絕緣💘,與流體直(zhi)接接觸,磁🥰極的勵(lì)磁線圈内部包裹(guo)鐵芯📐,用來産生交(jiāo)變磁場,導🔴電流體(ti)從傳感器測量通(tōng)道内流過時切割(ge)磁力線并産生感(gan)應電動勢。
 
1.3流道内(nei)徑優化設計
　　電磁(cí)流量計測量範圍(wéi)大,對于地面用電(diàn)磁流量計(相同直(zhi)徑的傳感器),滿量(liàng)程流速爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度爲1~5m/s。計算(suàn)不同管徑電磁流(liu)量計測量的流量(liang)範圍,根據計算結(jie)果選定合适的電(dian)磁流量計設計管(guan)徑‼️,電磁流量計管(guan)徑、流速與流量♊關(guān)系計算結果見表(biǎo)1。由表1可見，爲滿足(zú)1~100m³/d流量測量範圍要(yao)求，較佳的電磁流(liu)量計流道管徑應(ying)該選擇爲🙇🏻10mm。爲擴大(dà)流量測💜量範圍,此(cǐ)次流道内徑設計(ji)爲🔞12mm。根據流量的測(ce)量範圍優化🐕電磁(cí)流量傳感器的結(jie)構,保證傳感🥵器的(de)穩流長度。
 
1.4主要技(ji)術指标與性能特(te)點
　　電磁流量計的(de)主要技術指标:外(wài)徑28mm,長度650mm,耐溫80℃,耐壓(ya)35MPa,流量測量範圍爲(wèi)0.5~120.0m³/d、精度爲±3%。電磁流量(liang)計的主要性能特(tè)點:①采用⚽内流式結(jie)構設計,不受井壁(bi)結垢及變徑影響(xiang),測試結果💛更正确(que)可靠;②電磁流量🏒計(jì)電極采用防腐設(she)計‼️,可以提高井下(xià)儀器長期工作✌️的(de)穩定性,保證測量(liang)精度;③進液口采用(yong)防護網設計，防止(zhǐ)異物進人測量通(tong)道對測量結果的(de)影響,提高測量可(kě)靠性;④充分考慮測(ce)量電極前後的穩(wen)流段長度，避免流(liú)體✍️流态對測量結(jié)果造成影響。
2室内(nèi)檢測及标定結果(guǒ)
2.1測量穩定性檢測(ce)
　　爲了檢測儀器工(gōng)作性能，在現場應(yīng)用前對儀器進㊙️行(háng)水❗域的标定及檢(jian)測。将經過耐壓檢(jiǎn)測後的儀器傳感(gan)器全部浸人水中(zhōng),通過室内給儀器(qì)供電，間隔10min記錄儀(yi)器輸出頻率。儀器(qi)工作穩定性檢測(cè)結果見表2,儀器在(zài)水中輸出頻率穩(wěn)定,工作狀态良好(hǎo)。
 
2.2儀器在室内水域(yu)中标定結果
　　将儀(yi)器連接封隔裝置(zhì)放人标定井簡中(zhōng),封隔裝置密封儀(yi)器外璧與井簡内(nei)壁形成的環形空(kong)間,保證🛀流體完全(quán)♈進人測量通道🈲。給(gei)儀器供電進行流(liú)量調節，流量調節(jiē)爲0.5.1.0.3.0、5.0、8.0、10.0、20.0、40.0、60.0、70.0、80.0、100.0、120.0m3/d,記錄每一流量(liang)點時的儀器輸出(chū)頻🈲率,記錄時💔間爲(wèi)2min。計算每一流量點(dian)時的儀器輸出頻(pin)率平均值,将數據(ju)進行線性拟合,得(de)到儀器的标定檢(jian)測結果圖見圖3,儀(yi)器的檢測數據結(jie)果(見表3)。由圖🥵3可見(jiàn)，随着流量的增大(da),儀器輸出頻率線(xiàn)性增加,線性相關(guan)系數爲0.9999979,顯示出儀(yi)器具有良好的線(xian)性響應。由表3可見(jiàn),在0.5~120.0m³/d流量範圍内,儀(yí)器✨測量誤差在±1%之(zhi)内。
 
 
2.3儀器在室内水(shuǐ)域重複性檢測
　　記(jì)錄每一流量點時(shi)的儀器輸出頻率(lü),在水中進行3次測(cè)量💰,儀器測量重複(fú)性結果見圖4。由圖(tu)4可見,3次測量結📞果(guǒ)基本重複。計算重(zhòng)複性誤差,對同--流(liú)量點的3次測量📐儀(yí)器輸出頻率取平(ping)均值,以各流量點(diǎn)的平均輸出頻率(lǜ)值爲橫坐标,以流(liu)量爲縱坐标進行(hang)線🔞性拟合,得到線(xiàn)性拟合結果,将每(mei)一-次各流量點的(de)☂️輸出頻率代人拟(nǐ)合公式中進行測(ce)量流量的計算，将(jiāng)測量的流量與标(biāo)準流量對比,計算(suàn)滿量程誤差,得到(dao)誤差分布(見圖🛀🏻5)。最(zuì)大重複性誤差爲(wei)♻️0.65%，顯示清水中3次測(cè)量結果具有良好(hao)的重複性。
 
3現場試(shì)驗應用
　　将儀器置(zhi)人配水器中跟随(suí)管柱下人井下指(zhi)定位置。注水🍉井測(ce)調時,根據電磁流(liu)量計給出的實時(shí)測量結🈲果調節注(zhu)水井各層段的配(pèi)注量。在大慶油田(tián)進行了現場測🛀調(diao)試驗,表4、表5分别爲(wèi)高☔XX-YY井、高AA-BB井7個層段(duàn)的測調試驗結果(guǒ)♌。表4中,高XX-YY井單層測(ce)調流量相對誤差(cha)最大爲5.25%,全井流量(liang)相對誤差爲4.13%;表5中(zhong),高AA-BB井單層測調流(liu)量相♋對誤差最大(da)爲6.70%,全井流量相對(duì)誤差爲⛷️2.50%。2口井單層(céng)🏃🏻測調誤差和合層(céng)誤差.均滿足測調(diào)要求。
 
　　儀器于2025年12月(yuè)随井下工具下井(jing)進行注人量調配(pèi)測量,2025年12月15日從井(jing)下提出儀器,儀器(qi)在井下曆經近1年(nián)時間,工作狀态穩(wěn)定,測量數據可靠(kào),表明智能注人井(jing)電磁流量計可以(yi)長🏃🏻‍♂️期放置🙇‍♀️于井下(xià)配水器中,對注水(shui)情況進行實時監(jian)測。流量測量結果(guo)可以真實✨反應井(jing)下流量情況，精度(du)⚽高,可以配合注人(rén)井測調🐕實現智能(néng)配注。
4結論
(1)實驗表(biǎo)明,智能配注井井(jǐng)下電磁流量計在(zài)清水中具有很✨好(hǎo)的線性響應,儀器(qì)輸出穩定、重複性(xing)好,測量結果正确(que),滿量程誤差在±1%之(zhī)内。
(2)應用電磁流量(liang)計進行智能配注(zhu)井配注量監測，可(ke)🔴以真實反應🏃🏻井下(xia)情況,測量結果正(zheng)确且測試精度高(gāo)，可以滿㊙️足測試需(xu)求。
(3)現場試驗中，電(diàn)磁流量計在井下(xià)穩定工作時間1年(nián)⁉️左右,初步💛達🎯到設(she)計要求。需要繼續(xu)進行現場試驗,進(jin)--步驗證電磁流量(liang)計在⚽井下穩定工(gōng)作的時間,研究井(jǐng)下環境對電磁流(liú)量計的影響。

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