摘(zhai)要：井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)
是一(yi)種新(xin)型的(de)同心(xin)集成(cheng)注水(shui)井分(fen)層流(liu)量測(ce)試儀(yi)。文中(zhong)着重(zhong)介紹(shao)了其(qi)原理(li)、結構(gou)、特點(dian)及室(shi)内實(shi)驗、現(xian)⭐場應(ying)用情(qing)況。該(gai)儀器(qi)已在(zai)大慶(qing)等油(you)田完(wan)成160多(duo)層測(ce)試任(ren)務,應(ying)用效(xiao)果良(liang)好。
油(you)田的(de)分層(ceng)開采(cai)發揮(hui)了重(zhong)要作(zuo)用,其(qi)關鍵(jian)是分(fen)層注(zhu)水。随(sui)着分(fen)層注(zhu)水的(de)發展(zhan),相應(ying)的分(fen)層流(liu)量測(ce)試也(ye)有了(le)長足(zu)的🚶♀️進(jin)步,從(cong)初期(qi)的投(tou)球法(fa)測試(shi)到
浮(fu)子流(liu)量計(ji)
,再到(dao)現在(zai)的
超(chao)聲波(bo)
流量(liang)計
、
電(dian)磁流(liu)量計(ji)
等,都(dou)先後(hou)爲油(you)田分(fen)層流(liu)量測(ce)試技(ji)術的(de)發展(zhan)做出(chu)了貢(gong)獻。
以(yi)往渦(wo)街流(liu)量計(ji)主要(yao)用于(yu)地面(mian)的流(liu)量檢(jian)測,還(hai)沒有(you)🙇♀️關于(yu)其在(zai)井下(xia)測試(shi)中應(ying)用的(de)報道(dao)。2001年渦(wo)街流(liu)量計(ji)在井(jing)下🔱測(ce)試⛹🏻♀️的(de)可能(neng)性,目(mu)前已(yi)研制(zhi)出兩(liang)個系(xi)列的(de)井下(xia)㊙️渦街(jie)流量(liang)計,一(yi)♉種是(shi)外徑(jing)φ21mm,用于(yu)同心(xin)集成(cheng)注水(shui)井的(de)分層(ceng)流量(liang)測試(shi)(已完(wan)成40多(duo)口井(jing)160多層(ceng)的測(ce)試🌍);一(yi)種是(shi)外徑(jing)φ38mm,用于(yu)常規(gui)偏心(xin)注水(shui)井的(de)♍測試(shi)。本文(wen)着㊙️重(zhong)介紹(shao)外徑(jing)φ21mm的井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)。
井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計工(gong)作原(yuan)理
渦(wo)街流(liu)量計(ji)
是基(ji)于卡(ka)曼渦(wo)街原(yuan)理制(zhi)成的(de)一種(zhong)流體(ti)振蕩(dang)性流(liu)量計(ji)🏃♂️(見圖(tu)1)。在流(liu)體中(zhong)安放(fang)一根(gen)(或多(duo)根)非(fei)流線(xian)型阻(zu)流體(ti),流體(ti)🤞在阻(zu)流體(ti)兩側(ce)交替(ti)地分(fen)離釋(shi)放出(chu)兩串(chuan)💜規則(ze)的漩(xuan)渦,被(bei)🈚稱爲(wei)卡曼(man)渦街(jie)。在一(yi)定的(de)流量(liang)範圍(wei)❗内漩(xuan)渦的(de)分離(li)頻率(lü)正比(bi)于管(guan)道内(nei)的平(ping)均流(liu)速。
式(shi)中:ƒ一(yi)渦街(jie)頻率(lü);
V一流(liu)速;
d一(yi)漩渦(wo)發生(sheng)體寬(kuan)度;
St一(yi)斯特(te)勞哈(ha)爾數(shu)。
St的值(zhi)與漩(xuan)渦發(fa)生體(ti)寬度(du)d和雷(lei)諾數(shu)Re有關(guan)，實驗(yan)證明(ming):當Re在(zai)2x104~7x106的範(fan)圍内(nei),St值基(ji)本保(bao)持不(bu)變。因(yin)此,(1)式(shi)表明(ming),當d和(he)st爲定(ding)值時(shi),漩渦(wo)産生(sheng)🈚的頻(pin)率ƒ與(yu)流體(ti)的平(ping)均流(liu)速V成(cheng)正比(bi),利用(yong)這一(yi)特性(xing)制📱成(cheng)井下(xia)🌈渦街(jie)流量(liang)計。實(shi)際渦(wo)⛹🏻♀️街傳(chuan)感器(qi)所測(ce)的并(bing)不是(shi)平均(jun)🛀流速(su),而大(da)約是(shi)漩渦(wo)⛹🏻♀️發生(sheng)體兩(liang)側👉的(de)流速(su)。由流(liu)體力(li)學知(zhi)識可(ke)知,在(zai)漩渦(wo)發生(sheng)體兩(liang)側流(liu)速的(de)分布(bu)規律(lü),是随(sui)着流(liu)速的(de)❄️變化(hua)而變(bian)化的(de)。因此(ci),渦街(jie)傳感(gan)器檢(jian)測到(dao)的流(liu)速與(yu)管道(dao)平均(jun)流速(su)不是(shi)完全(quan)🈲線性(xing)關系(xi)對應(ying),而且(qie)井下(xia)流動(dong)💔狀态(tai)更爲(wei)複雜(za),受壓(ya)力變(bian)化、噪(zao)聲、振(zhen)動等(deng)影響(xiang)🐇。在設(she)計時(shi)，先确(que)定井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)的管(guan)徑,再(zai)通過(guo)室内(nei)🌈試驗(yan)，選定(ding)漩渦(wo)發生(sheng)體的(de)形狀(zhuang),以及(ji)漩渦(wo)發生(sheng)體與(yu)🐇漩渦(wo)檢測(ce)體之(zhi)間的(de)距離(li)等一(yi)系列(lie)參數(shu),使井(jing)下渦(wo)☀️街流(liu)量計(ji)能夠(gou)産生(sheng)并檢(jian)測到(dao)強烈(lie)而穩(wen)定的(de)漩渦(wo);其次(ci),通過(guo)井下(xia)💃電路(lu)的降(jiang)噪、濾(lü)波和(he)地面(mian)軟件(jian)的處(chu)理,使(shi)井底(di)的噪(zao)聲和(he)振動(dong)等影(ying)響降(jiang)到🔱最(zui)小，保(bao)證流(liu)量計(ji)💔的測(ce)試精(jing)度達(da)到足(zu)夠的(de)要求(qiu)。在實(shi)💰際使(shi)用時(shi),通過(guo)先把(ba)渦街(jie)傳感(gan)器的(de)儀表(biao)系數(shu)固化(hua)在流(liu)量計(ji)的E2PROM中(zhong),然後(hou)通過(guo)标定(ding)用地(di)面軟(ruan)件繪(hui)制出(chu)的頻(pin)率與(yu)标準(zhun)流量(liang)的試(shi)驗曲(qu)線,實(shi)現❤️對(dui)井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計✨的(de)非線(xian)性修(xiu)正。
井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)的設(she)計
1.工(gong)藝流(liu)程
井(jing)下電(dian)路原(yuan)理見(jian)圖2。當(dang)流體(ti)流經(jing)井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計的(de)漩渦(wo)發❤️生(sheng)體時(shi)，這種(zhong)發生(sheng)體可(ke)産生(sheng)強烈(lie)的穩(wen)定的(de)旋渦(wo),旋渦(wo)的頻(pin)率經(jing)信号(hao)放大(da)後進(jin)行濾(lü)波，然(ran)後由(you)轉換(huan)🔱電路(lu)轉換(huan)成單(dan)片機(ji)可處(chu)理的(de)🔱信号(hao),由單(dan)片🧑🏾🤝🧑🏼機(ji)對信(xin)号進(jin)行接(jie)收、處(chu)理，并(bing)存于(yu)存儲(chu)器中(zhong),存儲(chu)器✔️中(zhong)的數(shu)據可(ke)用接(jie)口與(yu)地🌈面(mian)儀表(biao)連接(jie)回放(fang)。
2.數據(ju)處理(li)軟件(jian)
井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計數(shu)據采(cai)集處(chu)理系(xi)統由(you)一台(tai)便攜(xie)式🌐微(wei)型計(ji)🌈算機(ji)構成(cheng)。微機(ji)通過(guo)串行(hang)口與(yu)流量(liang)計進(jin)行通(tong)訊。控(kong)💁制軟(ruan)🌐件對(dui)🤞計算(suan)機的(de)配置(zhi)要求(qiu)寬松(song),操作(zuo)系統(tong)兼容(rong)MicrosoftWindow95.98、NT或2000。
井(jing)下控(kong)制軟(ruan)件采(cai)用PLM語(yu)言編(bian)制,主(zhu)要包(bao)括标(biao)定、采(cai)集和(he)回🈲放(fang)🐇三部(bu)分。利(li)用節(jie)能控(kong)制方(fang)式控(kong)制儀(yi)器工(gong)作,儀(yi)器💰工(gong)作🌈時(shi)間和(he)工作(zuo)方式(shi)可以(yi)方便(bian)地調(diao)整。地(di)面數(shu)據處(chu)理軟(ruan)件采(cai)用Delphi語(yu)言編(bian)制,軟(ruan)件和(he)電子(zi)流量(liang)計配(pei)合使(shi)用,自(zi)動測(ce)量每(mei)口井(jing)不同(tong)介質(zhi)、不同(tong)井層(ceng)的流(liu)量和(he)溫度(du)數據(ju),從而(er)實❓現(xian)注水(shui)井計(ji)量統(tong)計的(de)自動(dong)化。其(qi)中本(ben)系🔴統(tong)軟件(jian)主要(yao)實現(xian)的功(gong)能是(shi)将流(liu)量計(ji)測量(liang)的原(yuan)始數(shu)據進(jin)行加(jia)工整(zheng)理，然(ran)後在(zai)測量(liang)結💚果(guo)的基(ji)礎上(shang)繪制(zhi)出流(liu)量壓(ya)力指(zhi)示曲(qu)線,并(bing)将每(mei)次⛹🏻♀️測(ce)量的(de)原始(shi)數據(ju)和最(zui)🌈終結(jie)果以(yi)圖像(xiang)或數(shu)據表(biao)格的(de)方式(shi)進行(hang)預覽(lan)打印(yin)和歸(gui)類保(bao)存。軟(ruan)件不(bu)需要(yao)安裝(zhuang),直接(jie)複制(zhi)到目(mu)标目(mu)錄即(ji)可，軟(ruan)件界(jie)面友(you)好,操(cao)作簡(jian)便、易(yi)學,在(zai)應用(yong)中得(de)到⭕了(le)使用(yong)✌️者的(de)好評(ping)。
3.井下(xia)儀器(qi)結構(gou)
井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計整(zheng)體爲(wei)不鏽(xiu)鋼全(quan)密封(feng)結構(gou),如圖(tu)🐉3所示(shi)，主✂️要(yao)由引(yin)管、渦(wo)街傳(chuan)感器(qi)倉、走(zou)線盒(he)、進液(ye)孔、電(dian)路倉(cang)和電(dian)池倉(cang)組成(cheng)。
室内(nei)試驗(yan)
爲檢(jian)驗流(liu)量計(ji)性能(neng)指标(biao),爲現(xian)場試(shi)驗提(ti)供依(yi)據，流(liu)✨量計(ji)組裝(zhuang)、調試(shi)完成(cheng)後進(jin)行系(xi)統的(de)室内(nei)試驗(yan)。
1.室内(nei)耐壓(ya)耐溫(wen)試驗(yan)
将接(jie)通電(dian)源的(de)流量(liang)計下(xia)人到(dao)試驗(yan)缸中(zhong)進行(hang)試驗(yan)⛷️,向試(shi)♌驗缸(gang)中✉️注(zhu)人柴(chai)油并(bing)升溫(wen)到85℃,升(sheng)壓到(dao)60MPa,穩定(ding)壓力(li)、溫度(du)🛀1h後洩(xie)壓。反(fan)🌈複升(sheng)壓、穩(wen)壓、洩(xie)壓兩(liang)次，完(wan)成流(liu)量計(ji)耐壓(ya)、耐溫(wen)及疲(pi)勞試(shi)驗。流(liu)量計(ji)👣起出(chu)後,經(jing)檢驗(yan)外型(xing)無形(xing)變,流(liu)量計(ji)傳感(gan)器、線(xian)路筒(tong)及電(dian)池筒(tong)無滲(shen)漏。室(shi)内耐(nai)溫耐(nai)壓試(shi)驗表(biao)明，随(sui)着溫(wen)度、壓(ya)力🐇的(de)變化(hua)流量(liang)😍計工(gong)作狀(zhuang)态穩(wen)🌏定,溫(wen)度在(zai)30℃~85℃之間(jian),零點(dian)數據(ju)的溫(wen)度漂(piao)移爲(wei)0.016%/℃(試驗(yan)💘數據(ju)略)。流(liu)量計(ji)耐壓(ya)、耐溫(wen)性能(neng)可以(yi)滿足(zu)現場(chang)的需(xu)要。
2.流(liu)計标(biao)定試(shi)驗
标(biao)定曲(qu)線和(he)回歸(gui)曲線(xian)見圖(tu)4、圖5。從(cong)标定(ding)曲線(xian)上看(kan),井🏃🏻♂️下(xia)渦街(jie)流量(liang)計在(zai)流量(liang)發生(sheng)變化(hua)時,曲(qu)線台(tai)階有(you)明顯(xian)變化(hua),回🧡歸(gui)曲線(xian)近乎(hu)直線(xian),說明(ming)其線(xian)性很(hen)好。.在(zai)室内(nei)對十(shi)幾隻(zhi)流量(liang)計進(jin)行了(le)标定(ding)試驗(yan)💋,其标(biao)定曲(qu)線及(ji)回歸(gui)曲線(xian)非常(chang)相似(si)。同時(shi).用🏃标(biao)定好(hao)的流(liu)量計(ji)在室(shi)内模(mo)拟井(jing)👄下測(ce)試,試(shi)驗表(biao)明,該(gai)井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計用(yong)于分(fen)層注(zhu)水井(jing)流量(liang)測量(liang)是可(ke)行的(de)。
3.流量(liang)計性(xing)能參(can)數
流(liu)量計(ji)參數(shu)可由(you)圖6、表(biao)1得出(chu)。
(3)穩定(ding)性
由(you)于井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)沒有(you)可動(dong)部件(jian),所以(yi)它的(de)特性(xing)在㊙️使(shi)用中(zhong)變化(hua)很小(xiao)，在長(zhang)時間(jian)使用(yong)過程(cheng)中參(can)數❤️十(shi)分穩(wen)定,而(er)且不(bu)需頻(pin)繁标(biao)定,暫(zan)定爲(wei)半年(nian)标--次(ci)。現場(chang)試驗(yan)🔆利用(yong)該技(ji)術,使(shi)用φ21mm井(jing)下渦(wo)街流(liu)🐆量計(ji)先後(hou)在6個(ge)油田(tian)完🌈成(cheng)了40多(duo)口井(jing)160層同(tong)心集(ji)成注(zhu)水井(jing)的分(fen)層流(liu)量調(diao)配，應(ying)用效(xiao)果良(liang)好。
圖(tu)7是采(cai)油一(yi)廠南(nan)1-2-水140井(jing)第--層(ceng)流量(liang)測試(shi)曲線(xian),從現(xian)場施(shi)工過(guo)程和(he)測試(shi)曲線(xian)看,井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)具有(you)以下(xia)兩個(ge)優點(dian):
(1)井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計分(fen)辨率(lü)高。圖(tu)7中第(di)一壓(ya)力點(dian)和第(di)二壓(ya)☎️力點(dian)流量(liang)測試(shi)值僅(jin)相差(cha)1m3/d左右(you)。
(2)井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計由(you)于沒(mei)有可(ke)動部(bu)件,彌(mi)補了(le)注水(shui)水質(zhi)較差(cha)時堵(du)、塞儀(yi)器造(zao)成測(ce)試成(cheng)功率(lü)低、測(ce)試周(zhou)⛷️期長(zhang)等不(bu)👄足。使(shi)用井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)對同(tong)心集(ji)成注(zhu)水井(jing)進行(hang)流量(liang)調配(pei),平均(jun)測試(shi)次數(shu)是2~3次(ci),大大(da)縮短(duan)了測(ce)試周(zhou)期。
結(jie)論
1.井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)與同(tong)心集(ji)成式(shi)細分(fen)注水(shui)工藝(yi)配套(tao)✔️,可滿(man)足現(xian)場分(fen)流測(ce)試調(diao)配要(yao)求。注(zhu)水水(shui)質較(jiao)差時(shi),适應(ying)性🙇♀️好(hao),而🏃且(qie)還能(neng)用于(yu)偏心(xin)注水(shui)井的(de)測試(shi)。
2.井下(xia)渦街(jie)流量(liang)計具(ju)有無(wu)可動(dong)部件(jian)、測試(shi)精度(du)高、重(zhong)複性(xing)好,操(cao)作簡(jian)便易(yi)行等(deng)特點(dian),符合(he)未來(lai)流量(liang)測試(shi)的發(fa)展方(fang)向。
3.井(jing)下渦(wo)街流(liu)量計(ji)穩定(ding)性好(hao),不需(xu)要頻(pin)繁标(biao)定。
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