摘要:針對(dui)目前油田(tian)分層配注(zhu)井注人量(liang)的監測需(xu)求💋,研制一(yi)種☂️基于電(dian)磁感應原(yuan)理的電磁(ci)流量計 ,該(gai)流量計可(ke)長期置于(yu)油田智能(neng)配注井,進(jin)行注人量(liang)💞測🏒量。介紹(shao)⛹🏻‍♀️儀器工作(zuo)原理、結構(gou)設計及儀(yi)器技術指(zhi)标。室内實(shi)驗表明,智(zhi)能配注井(jing)井下電磁(ci)流量計在(zai)清水中标(biao)定具有很(hen)好的線性(xing)響應,儀器(qi)輸出穩定(ding),重複性好(hao),測量結果(guo)正确。現💃🏻場(chang)試驗表🤩明(ming)，應用電磁(ci)流量計進(jin)行智能配(pei)注井配注(zhu)量監🤩測,測(ce)試精度💋高(gao),測量結果(guo)正确可靠(kao),可真實反(fan)應井下注(zhu)人情況,可(ke)以長期置(zhi)于井下進(jin)行流量監(jian)測,能夠滿(man)足測試需(xu)求。
0引言
　　當(dang)油田開發(fa)進入中後(hou)期,分層注(zhu)水驅油成(cheng)爲重要🤩的(de)🈲開采手段(duan)。針對不同(tong)井況,采用(yong)分層開采(cai)技術，根💘據(ju)需要對多(duo)個油層👅同(tong)時注水,對(dui)不同的油(you)層進行✍️定(ding)量的配注(zhu)。在現有的(de)采油技術(shu)中,偏心注(zhu)水是目前(qian)油田采用(yong)的最主要(yao)方法，雖然(ran)偏心注水(shui)工藝可以(yi)解決多級(ji)分層注水(shui)的♻️問題,但(dan)傳統的測(ce)調工藝👉方(fang)法工作量(liang)大、效率低(di),已經嚴重(zhong)制約了注(zhu)水技術的(de)發展。智能(neng)配注是利(li)用機電--體(ti)化技術,将(jiang)流量監測(ce)、通信及自(zi)動控制系(xi)統置于井(jing)下智能配(pei)水器中,可(ke)對層段注(zhu)人量、累積(ji)注人量實(shi)時監控,将(jiang)注人量測(ce)試和調整(zheng)結合起來(lai),實⛹🏻‍♀️現井下(xia)各層流量(liang)測試和🐇自(zi)動調配-2。井(jing)下各層流(liu)量的正确(que)測量是實(shi)現科學調(diao)配的關鍵(jian)。
　　近年來電(dian)子流量計(ji)的推廣使(shi)用,使注水(shui)井的分層(ceng)測☔試效率(lü)、測試資料(liao)的正确性(xing)等都有很(hen)大提高。相(xiang)對于其他(ta)的電子流(liu)量計🔱,電磁(ci)流量計結(jie)構簡單、無(wu)機械活動(dong)部件⭕、無節(jie)流部件、測(ce)量範圍💚寬(kuan)、測量結果(guo)精度高[34。在(zai)油田生産(chan)中,電磁流(liu)量計被廣(guang)泛應用于(yu)注水井、注(zhu)聚井的注(zhu)人剖面測(ce)井,目前，電(dian)磁流量計(ji)🐅也被用于(yu)油水兩相(xiang)流産出剖(pou)面測井,儀(yi)器工作穩(wen)定,測量數(shu)據重複性(xing)好測量結(jie)果正确可(ke)靠[5。因此,研(yan)💋制應用于(yu)油田智能(neng)配注井流(liu)量測試的(de)電磁流量(liang)計尤爲重(zhong)✊要,可爲智(zhi)能調配提(ti)供可靠的(de)流量數據(ju)。本文研制(zhi)了一種可(ke)長期放置(zhi)于智能配(pei)注井中的(de)電磁流量(liang)計🏃🏻,該流量(liang)計能進☎️行(hang)注人量測(ce)量，對其工(gong)☀️作性💰能進(jin)行室内檢(jian)測并進行(hang)水域中的(de)标定。室内(nei)檢測及現(xian)❄️場應用試(shi)驗表明,所(suo)研制的智(zhi)🌍能配注井(jing)電磁流量(liang)計具有良(liang)好的穩定(ding)性、重📞複性(xing),線性響應(ying)好，可以長(zhang)期置于井(jing)下定時的(de)監測注水(shui)情況。
1儀器(qi)結構設計(ji)及測調工(gong)藝
1.1總體方(fang)案設計及(ji)測調工藝(yi)
　　在油田井(jing)下流體流(liu)量測量中(zhong),由于井下(xia)注人流體(ti)複🏃‍♂️雜,管壁(bi)㊙️結😄垢現象(xiang)嚴重,外流(liu)式電磁流(liu)量計受井(jing)壁變徑影(ying)響，因⛹🏻‍♀️此,儀(yi)器設計爲(wei)内流式的(de)電磁流量(liang)計結構[6],整(zheng)體結構示(shi)意圖見圖(tu)1。将儀器🏃🏻與(yu)電纜相連(lian)接,電纜與(yu)💋井下管柱(zhu)固定,儀器(qi)坐人配水(shui)器中,整體(ti)跟随管柱(zhu)下㊙️人井下(xia)指定位置(zhi),通過配水(shui)器閥門開(kai)🔴度調節注(zhu)人量大小(xiao)。對注水井(jing)進行測調(diao)時，給儀器(qi)供電,注水(shui)井中流體(ti)通過進液(ye)口流人儀(yi)器測量通(tong)道内,流經(jing)電磁流量(liang)傳感器,電(dian)磁流量傳(chuan)感器随流(liu)💞量不同有(you)相應的頻(pin)率輸出,流(liu)體經電磁(ci)流量㊙️傳感(gan)🐪器檢測後(hou),通過配水(shui)器水嘴流(liu)人地層。電(dian)磁流量計(ji)的測量信(xin)号經由測(ce)量電🏃‍♀️路處(chu)理,再通過(guo)電纜傳人(ren)地面采集(ji)系統中,經(jing)地面采集(ji)軟件處理(li)可以直接(jie)讀出流量(liang)測量結果(guo)。
　　儀器進液(ye)口采用防(fang)護網設計(ji),目的是防(fang)止井下雜(za)🌈物進🚶人測(ce)量通道,可(ke)以避免大(da)塊雜物堵(du)塞調節水(shui)嘴,同🔅時消(xiao)除雜物對(dui)感應電極(ji)的磨損，保(bao)證測量結(jie)♊果的正确(que)性。考慮儀(yi)器💁需要長(zhang)期放置于(yu)井下，爲适(shi)應井下惡(e)劣的條件(jian),儀器外殼(ke)及感應電(dian)⁉️極等部件(jian)選用耐腐(fu)蝕材質,以(yi)提高🈲井下(xia)儀器長期(qi)工作的穩(wen)🈚定性,保證(zheng)測量精度(du)。
 
1.2測量傳(chuan)感器結構(gou)設計
　　通過(guo)建立仿真(zhen)模型,利用(yong)測量區域(yu)的樣本平(ping)均值樣本(ben)标準差🏃🏻‍♂️、變(bian)異系數、磁(ci)場均勻長(zhang)度和均勻(yun)區域等相(xiang)關概念對(dui)電磁流量(liang)計内部磁(ci)場分布情(qing)況進行分(fen)析,對傳感(gan)器的結構(gou)參數與内(nei)部磁場的(de)關系進行(hang)研究,确定(ding)傳感器的(de)優化設計(ji)結構[7-8]。傳感(gan)器結構示(shi)意圖見❗圖(tu)2,傳感器采(cai)用雙發射(she)磁極與雙(shuang)測量電極(ji)的結構🏃‍♀️。測(ce)量電極與(yu)發射磁極(ji)兩兩相對(dui)均勻🛀分布(bu)在管道圓(yuan)周🌈上,測量(liang)電極與儀(yi)器外殼相(xiang)絕緣,與流(liu)體直接接(jie)觸,磁👉極的(de)勵磁線圈(quan)内部包裹(guo)鐵芯📐,用來(lai)産生交變(bian)磁場,導電(dian)流體從傳(chuan)感器測量(liang)通道内流(liu)過時切割(ge)磁力線并(bing)🧡産生感應(ying)電動勢。
 
1.3流(liu)道内徑優(you)化設計
　　電(dian)磁流量計(ji)測量範圍(wei)大,對于地(di)面用電磁(ci)流量計(相(xiang)同直✌️徑的(de)傳感器),滿(man)量程流速(su)爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度(du)爲1~5m/s。計算不(bu)同管徑電(dian)磁流量計(ji)測量的流(liu)量範圍,根(gen)據計算結(jie)果㊙️選定合(he)适的電磁(ci)流量計設(she)計管徑,電(dian)磁流量💁計(ji)管徑、流✌️速(su)與流量關(guan)系計算結(jie)果見表1。由(you)表1可見，爲(wei)滿足1~100m³/d流量(liang)測量範圍(wei)要求，較佳(jia)的電磁😄流(liu)量計流道(dao)管徑應該(gai)選擇爲10mm。爲(wei)擴大流量(liang)測⁉️量範🌏圍(wei),此次流道(dao)内徑設計(ji)爲12mm。根據流(liu)量的測量(liang)範圍優化(hua)電磁流量(liang)傳感器的(de)結構,保證(zheng)傳感器的(de)穩流長💛度(du)。
 
1.4主要技術(shu)指标與性(xing)能特點
　　電(dian)磁流量計(ji)的主要技(ji)術指标:外(wai)徑28mm,長度650mm,耐(nai)溫80℃,耐壓35MPa,流(liu)量測量範(fan)圍爲0.5~120.0m³/d、精度(du)爲±3%。電磁流(liu)量計的主(zhu)要性能特(te)點🧑🏾‍🤝‍🧑🏼:①采用内(nei)流式結構(gou)設計,不受(shou)井壁結垢(gou)及變徑影(ying)響,測試結(jie)果更正确(que)可靠;②電磁(ci)流量計電(dian)極采用防(fang)腐設計,可(ke)以提高井(jing)下儀器長(zhang)期工作的(de)穩定性,保(bao)證測量精(jing)度;③進液口(kou)采🚶用防護(hu)網設💛計，防(fang)止異物👅進(jin)人測量通(tong)📞道對測量(liang)結果的影(ying)響,提高測(ce)量可靠性(xing);④充分考慮(lü)測量電極(ji)前後的穩(wen)流🔴段長度(du)，避免流體(ti)👨‍❤️‍👨流态對測(ce)量結果造(zao)成影響。
2室(shi)内檢測及(ji)标定結果(guo)
2.1測量穩定(ding)性檢測
　　爲(wei)了檢測儀(yi)器工作性(xing)能，在現場(chang)應用前對(dui)儀器進🌏行(hang)水域🥰的标(biao)定及檢測(ce)。将經過耐(nai)壓檢測後(hou)的儀器傳(chuan)感器全部(bu)浸人水中(zhong),通過室内(nei)給儀器供(gong)電，間隔10min記(ji)錄儀器輸(shu)出頻率。儀(yi)器工作🧡穩(wen)定性檢測(ce)結果見表(biao)2,儀器在🥵水(shui)中輸出頻(pin)率穩定㊙️,工(gong)作狀态良(liang)好。
 
2.2儀器在(zai)室内水域(yu)中标定結(jie)果
　　将儀器(qi)連接封隔(ge)裝置放人(ren)标定井簡(jian)中,封隔裝(zhuang)置密封儀(yi)器外璧與(yu)井簡内壁(bi)形成的環(huan)形空間,保(bao)證流體完(wan)全進人測(ce)量通道。給(gei)儀器供電(dian)進行流量(liang)調節，流量(liang)調節爲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(ji)錄每一流(liu)量點時的(de)儀器輸出(chu)頻率,記錄(lu)時間爲2min。計(ji)算每一流(liu)量🔞點時的(de)儀器輸出(chu)頻🎯率平均(jun)值,将數據(ju)進行線性(xing)拟合,得到(dao)儀器的标(biao)定檢測結(jie)果圖見圖(tu)3,儀器的檢(jian)測數據結(jie)果(見表3)。由(you)圖3可見，随(sui)着流量的(de)增大,儀🙇‍♀️器(qi)輸出頻率(lü)線性增加(jia),線性⛱️相關(guan)系數爲0.9999979,顯(xian)示出儀器(qi)具有良好(hao)的線性響(xiang)應。由表3可(ke)見,在0.5~120.0m³/d流量(liang)範圍内,儀(yi)器✊測量誤(wu)差在±1%之内(nei)。
 
 
2.3儀器在室(shi)内水域重(zhong)複性檢測(ce)
　　記錄每一(yi)流量點時(shi)的儀器輸(shu)出頻率,在(zai)水中進行(hang)3次🔞測🍉量,儀(yi)㊙️器測量重(zhong)複性結果(guo)見圖4。由圖(tu)4可見,3次測(ce)量結果基(ji)本重複。計(ji)算重✔️複性(xing)誤差,對同(tong)--流量點的(de)3次測量儀(yi)器輸出頻(pin)率取平均(jun)值,以各💘流(liu)量點的平(ping)🔞均輸出頻(pin)✏️率值爲橫(heng)坐标,以流(liu)量爲縱坐(zuo)标進行線(xian)性拟合,得(de)到線性拟(ni)合結㊙️果,将(jiang)每一-次🤩各(ge)流量點的(de)🏃‍♀️輸出頻率(lü)代人拟合(he)公式中進(jin)行測量流(liu)量的計算(suan)🚶，将測量的(de)流量與标(biao)準流量對(dui)比,計算滿(man)量程誤差(cha),得✊到誤差(cha)分布(見圖(tu)5)。最大重複(fu)性誤差爲(wei)0.65%，顯示清水(shui)中3次測量(liang)結果具有(you)良🍓好的重(zhong)複性。
 
3現場(chang)試驗應用(yong)
　　将儀器置(zhi)人配水器(qi)中跟随管(guan)柱下人井(jing)下指定位(wei)✉️置💃。注水井(jing)✍️測💔調時,根(gen)據電磁流(liu)量計給出(chu)的實時測(ce)量結果調(diao)節注水井(jing)各層🐉段的(de)配注量。在(zai)大慶油田(tian)進行了現(xian)場測調試(shi)驗,表4、表5分(fen)别爲高XX-YY井(jing)、高AA-BB井7個層(ceng)段的測調(diao)❗試驗結果(guo)。表4中,高XX-YY井(jing)單層測調(diao)💞流量相對(dui)🌈誤差最大(da)爲5.25%,全井流(liu)量相對誤(wu)差爲4.13%;表5中(zhong),高AA-BB井單層(ceng)測調流量(liang)相對誤差(cha)最大爲6.70%,全(quan)井流量相(xiang)對誤差爲(wei)2.50%。2口井單層(ceng)測調誤差(cha)和合層誤(wu)差.均滿足(zu)測調要求(qiu)👈。
 
　　儀器于2025年(nian)11月随井下(xia)工具下井(jing)進行注人(ren)量調配測(ce)🌈量,2018年㊙️11月27日(ri)從井下提(ti)出儀器,儀(yi)器在井下(xia)曆經近1年(nian)時間👅,工作(zuo)狀态穩定(ding),測量數據(ju)可靠,表明(ming)智能注人(ren)💁井電磁✊流(liu)量計💛可以(yi)長期放置(zhi)于井下配(pei)水器中,對(dui)注水情況(kuang)💘進行實時(shi)監測。流量(liang)測量結果(guo)📐可以真實(shi)❄️反應井下(xia)流量情況(kuang)，精度高,可(ke)以配合注(zhu)人井測調(diao)💯實現智能(neng)配❗注。
4結論(lun)
(1)實驗表明(ming),智能配注(zhu)井井下電(dian)磁流量計(ji)在清水中(zhong)具有很🈲好(hao)的線性響(xiang)應,儀器輸(shu)出穩定、重(zhong)複性好,測(ce)量結👈果正(zheng)确,滿量程(cheng)誤差在±1%之(zhi)内。
(2)應用電(dian)磁流量計(ji)進行智能(neng)配注井配(pei)注量監測(ce)，可以真實(shi)反應井下(xia)情況,測量(liang)結果正确(que)且測試精(jing)度高，可以(yi)滿足測試(shi)需求。
(3)現場(chang)試驗中，電(dian)磁流量計(ji)在井下穩(wen)定工作時(shi)間1年左右(you),初步達🌐到(dao)設計要求(qiu)。需要繼續(xu)進行現場(chang)試驗,進--步(bu)🥵驗證電磁(ci)流量計在(zai)井下穩定(ding)工作的時(shi)間,研究井(jing)下環境對(dui)電磁流量(liang)計的影響(xiang)。

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