井下渦街流量計現場應用-江蘇省孝感尼蓝纺织制造有限责任公司(3G网站)

摘(zhai)要：井下渦街(jiē)流量計 是一(yi)種新型的同(tong)心集成注水(shui)井分層流量(liang)測試儀。文🈲中(zhōng)着⛱️重介紹了(le)其原理、結構(gou)、特點及室内(nèi)實驗、現場應(yīng)🆚用情況。該儀(yi)器已在大慶(qìng)等油田完成(cheng)160多層測試任(rèn)務,應用效果(guo)良好。
　　油田的(de)分層開采發(fā)揮了重要作(zuò)用,其關鍵是(shi)分層注水🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。随(suí)🏃着分層注水(shuǐ)的發展,相應(yīng)的分層流量(liang)測試也有了(le)長足的進步(bu),從初期的投(tóu)球法測試到(dao) 浮子流量計(ji) ,再到現在的(de) 超聲波 流量(liàng)計 、 電磁流量(liàng)計 等,都先後(hòu)爲油田分層(ceng)流量測試技(jì)術的發展做(zuo)出🈚了貢獻。
　　以(yi)往渦街流量(liang)計主要用于(yu)地面的流量(liàng)檢測,還沒有(you)關于其在井(jing)下測試中應(yīng)用的報道。2001年(nián)渦街流量計(ji)在井下測試(shi)的可能性,目(mù)前已研制出(chū)兩個系列⛹🏻‍♀️的(de)井下渦街流(liú)量計,一種是(shì)外⛹🏻‍♀️徑φ21mm,用于同(tong)心集成注水(shuǐ)井的分層流(liu)量測試(已完(wán)成40多口井160多(duō)層的測試);一(yī)種是外徑⛹🏻‍♀️φ38mm,用(yòng)于常規偏心(xin)注水井的測(cè)試。本文着🌈重(zhòng)介紹外徑φ21mm的(de)井下渦街流(liú)量計。
井下渦(wō)街流量計工(gong)作原理
　　 渦街(jiē)流量計 是基(jī)于卡曼渦街(jiē)原理制成的(de)一種流體振(zhen)蕩性流量🔞計(ji)(見圖1)。在流體(tǐ)中安放一根(gēn)(或多根)非流(liú)線型阻流體(tǐ),流體在阻流(liu)體兩側交替(tì)地分離釋放(fàng)出兩串規則(ze)的漩渦,被稱(chēng)爲卡曼渦街(jiē)。在一定🤩的流(liú)量範圍内漩(xuan)渦的分離頻(pín)率正比于管(guan)道内的平均(jun1)流速。

式中:ƒ一(yī)渦街頻率;
V一(yi)流速;
d一漩渦(wo)發生體寬度(dù);
St一斯特勞哈(hā)爾數。
　　St的值與(yu)漩渦發生體(tǐ)寬度d和雷諾(nuo)數Re有關，實驗(yàn)證明:當Re在2x104~7x106的(de)範🔱圍内,St值基(ji)本保持不變(biàn)。因此,(1)式表明(míng),當d和st爲定值(zhi)時,漩渦産生(shēng)的頻率ƒ與流(liu)體的平均流(liú)速V成正比,利(li)💃用這一👣特性(xìng)制⚽成井下渦(wō)街流🌈量計。實(shí)際渦街傳感(gan)器❓所測的并(bing)不是平均流(liu)速,而大約是(shi)漩渦發生體(tǐ)兩側的流速(sù)。由流體力學(xué)知識可知,在(zài)漩渦♋發生體(tǐ)兩側流速的(de)分布規律,是(shi)随着流速的(de)變化而變化(huà)的。因此,渦街(jiē)傳感器檢測(cè)到的流速與(yǔ)管道㊙️平均流(liú)速不是完全(quán)線性關系對(dui)應,而🏃🏻‍♂️且井下(xià)流動狀态更(gèng)爲複雜,受壓(yā)力☁️變化、噪✂️聲(sheng)、振動等影響(xiang)。在設🔴計時，先(xian)确定井下渦(wō)街流量計的(de)管徑,再通過(guò)室内試驗，選(xuan)定漩渦發生(shēng)體的⭐形🈲狀,以(yǐ)及漩渦發生(sheng)體與漩渦檢(jian)測體之間的(de)距離等一系(xi)列參數,使井(jing)下渦街流量(liàng)計🔅能夠産生(sheng)并檢測到強(qiáng)烈而☁️穩定的(de)漩渦;其次,通(tōng)過井下👄電路(lu)🌈的降噪、濾波(bo)和地面軟件(jiàn)的處理,使井(jing)底的噪聲和(hé)振動等影響(xiang)降到最小，保(bao)證流量計的(de)測試♈精度達(dá)到足夠的要(yào)求。在實👨‍❤️‍👨際使(shi)用時,通過先(xiān)把渦街傳感(gǎn)器的🐪儀表系(xì)數固化在流(liu)量計🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的E2PROM中,然(ran)後通過标定(ding)用地面軟件(jiàn)繪👣制出的頻(pín)率與标準流(liú)量的試驗曲(qǔ)線,實現對井(jǐng)下渦街👉流量(liang)計✌️的非線性(xing)修正。
井下渦(wo)街流量計的(de)設計
1.工藝流(liú)程
　　井下電路(lu)原理見圖2。當(dāng)流體流經井(jing)下渦街流量(liàng)計的⛹🏻‍♀️漩渦發(fā)🥰生體時，這種(zhǒng)發生體可産(chǎn)生強烈的穩(wen)定的旋渦,旋(xuan)💰渦的頻率經(jing)信号放大後(hòu)進行濾波，然(ran)後由轉換👅電(dian)路轉換成單(dān)片機可處理(lǐ)的信号,由單(dān)片機對信号(hao)進行接收🌈、處(chu)理，并存🙇‍♀️于存(cun)儲器中,存儲(chu)器🔅中的數據(jù)可用接口與(yǔ)地💁面儀表連(lián)接回放。

2.數據(jù)處理軟件
　　井(jǐng)下渦街流量(liang)計數據采集(jí)處理系統由(yóu)一台便攜式(shi)微👣型計算機(jī)構成。微機通(tōng)過串行口與(yǔ)流量計進行(háng)通訊。控制軟(ruǎn)件對計算機(ji)的配置要求(qiú)寬松,操作系(xi)統兼容MicrosoftWindow95.98、NT或2000。
　　井(jing)下控制軟件(jian)采用PLM語言編(biān)制,主要包括(kuo)标定、采集♋和(he)回放三部🚶‍♀️分(fen)。利用節能控(kòng)制方式控制(zhi)儀器工作,儀(yi)器🏒工作時間(jian)和工作方式(shi)可以方便地(di)調整。地面數(shu)據處理軟件(jiàn)采用Delphi語🧑🏾‍🤝‍🧑🏼言編(biān)制,軟件和電(diàn)子流量計配(pèi)合使用🏃🏻,自動(dong)測量每口井(jǐng)不同介質、不(bu)同井層的流(liú)量和溫度數(shù)據,從而實現(xian)注水井計量(liàng)統計的自🔞動(dong)化。其中本✌️系(xi)統軟件主要(yào)實現的功能(neng)是将流量計(jì)測量的原始(shi)數✍️據進行✂️加(jia)工整理，然後(hou)在測量結果(guo)的基礎上繪(hui)制出🤩流量壓(ya)力指示曲線(xiàn)🈲,并将每次測(cè)量的原始數(shù)據和最終結(jie)果以圖像或(huò)數據表格的(de)方式進行預(yu)覽打印和🔴歸(guī)類保存。軟件(jian)不需要安裝(zhuang),直接複制到(dào)目标目錄即(jí)可，軟件界面(mian)友好,操作簡(jiǎn)便、易學,在應(yīng)用中得到了(le)使用者的好(hao)評。
3.井下儀器(qi)結構
　　井下渦(wō)街流量計整(zheng)體爲不鏽鋼(gang)全密封結構(gòu),如圖🚶‍♀️3所示，主(zhǔ)要由引管、渦(wō)街傳感器倉(cāng)、走線盒、進液(ye)孔、電路倉和(hé)電池倉組成(chéng)。

室内試驗
　　爲(wei)檢驗流量計(ji)性能指标,爲(wèi)現場試驗提(tí)供依據，流量(liang)計組裝🌈、調試(shì)完成後進行(hang)系統的室内(nèi)試驗。
1.室内耐(nai)壓耐溫試驗(yàn)
　　将接通電源(yuan)的流量計下(xia)人到試驗缸(gang)中進行試驗(yàn),向試🚶‍♀️驗缸中(zhōng)注人柴油并(bing)升溫到85℃,升壓(ya)到60MPa,穩定壓力(li)、溫度1h後洩壓(yā)。反複升壓、穩(wěn)壓、洩壓兩次(ci)，完成流量計(ji)♍耐壓、耐溫及(jí)疲勞試驗。流(liu)量計起出後(hou),經檢驗外型(xíng)無形變,流量(liang)計傳感🌂器、線(xiàn)路筒及電池(chí)筒無滲漏。室(shi)内耐溫耐壓(yā)試驗表明，随(suí)着溫度、壓力(li)的變化流量(liàng)🥵計工作狀态(tài)❗穩定,溫度在(zai)30℃~85℃之間㊙️,零點數(shù)據的溫度漂(piao)移爲0.016%/℃(試驗數(shù)據略)。流量計(jì)耐壓、耐溫性(xìng)能可以滿足(zú)現場的需要(yao)。
2.流計标定試(shì)驗
　　标定曲線(xian)和回歸曲線(xian)見圖4、圖5。從标(biao)定曲線上看(kan),井下渦街流(liu)量計在流量(liang)發生變化時(shi),曲線台階有(yǒu)明顯變化,回(hui)歸曲📱線近乎(hu)直線,說明其(qí)線性很好。.在(zài)室内對十幾(ji)隻流量計進(jin)💔行了标定試(shi)驗🈲,其标定曲(qǔ)線及回歸曲(qu)線非常相似(si)。同時.用标定(ding)好的流量計(jì)在室内模拟(ni)井下測試,試(shi)驗表明,該井(jǐng)下渦街流量(liang)計♈用于分層(ceng)注水井流量(liang)測量是可行(hang)的。

3.流量計性(xìng)能參數
　　流量(liang)計參數可由(yóu)圖6、表1得出。

(3)穩(wen)定性
　　由于井(jing)下渦街流量(liang)計沒有可動(dong)部件,所以它(ta)的特性在使(shi)用中🔞變化很(hěn)小，在長時間(jiān)使用過程中(zhong)參數十分穩(wen)定,而且⭐不需(xu)頻繁🤟标定,暫(zan)定爲半年标(biao)--次。現場試驗(yàn)利用該技術(shù),使用φ21mm井下渦(wo)街流量計先(xian)後在6個油田(tian)完成了40多口(kou)井160層同心集(ji)成注水井的(de)分層流量調(diào)配，應用效果(guo)良好。
　　圖7是采(cai)油一廠南1-2-水(shui)140井第--層流量(liàng)測試曲線,從(cong)現場施工過(guò)程和測試曲(qǔ)線看,井下渦(wo)街流量計具(jù)有以下兩💜個(gè)優點:
(1)井下渦(wō)街流量計分(fen)辨率高。圖7中(zhōng)第一壓力點(diǎn)和第😄二壓力(lì)🔆點流量測試(shi)值僅相差1m3/d左(zuo)右。

(2)井下渦街(jie)流量計由于(yu)沒有可動部(bù)件,彌補了注(zhù)水水質較差(chà)時堵、塞儀器(qì)造成測試成(chéng)功率低、測試(shi)周期長等不(bu)足。使❓用井下(xia)渦街流量計(ji)對同心集成(chéng)注水井進行(hang)流量調配,平(ping)均測試次數(shù)是2~3次,大大縮(suō)短了測試周(zhōu)期。
結論
1.井下(xia)渦街流量計(jì)與同心集成(chéng)式細分注水(shuǐ)工藝配套📞,可(ke)滿足現場分(fen)流測試調配(pei)要求。注水水(shuǐ)質較差時,适(shì)應性好,而且(qie)還能用于偏(piān)心注水井的(de)測試。
2.井下渦(wō)街流量計具(jù)有無可動部(bu)件、測試精度(dù)高、重複性🙇‍♀️好(hǎo),操作簡便易(yi)行等特點,符(fu)合未來流量(liang)測試的發展(zhǎn)方向。
3.井下渦(wō)街流量計穩(wěn)定性好,不需(xu)要頻繁标定(ding)。