摘要(yao):爲了解(jie)決産出(chu)剖面測(ce)井用 渦(wo)輪流量(liang)計 的砂(sha)卡難題(ti)，采用等(deng)效面積(ji)法改變(bian)進液孔(kong)、出液孔(kong)⁉️形狀，對(dui)原有渦(wo)輪流量(liang)計機械(xie)結構進(jin)行優化(hua)設計🏃。詳(xiang)細介紹(shao)🎯了防砂(sha)卡裝置(zhi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻的結構(gou)及工作(zuo)原理，防(fang)砂卡渦(wo)輪流量(liang)計的技(ji)術指标(biao)及室内(nei)校準結(jie)果。現場(chang)試驗表(biao)明，較原(yuan)有傳統(tong)渦輪流(liu)量計，防(fang)砂卡渦(wo)輪流量(liang)計 可以(yi)顯著減(jian)少砂卡(ka)率，有效(xiao)提高産(chan)出剖面(mian)測井成(cheng)功率。
0引(yin)言
　　目前(qian)，過環空(kong)阻抗找(zhao)水儀主(zhu)要實現(xian)含水和(he)流量測(ce)試，含🙇🏻水(shui)采用電(dian)導法測(ce)量，流量(liang)測試主(zhu)要采用(yong)渦輪♉流(liu)量計旦(dan)㊙️。渦輪流(liu)量計的(de)原理和(he)結構決(jue)定其有(you)一緻命(ming)缺點,即(ji)其葉輪(lun)屬于轉(zhuan)動部件(jian)，與渦輪(lun)流量計(ji)接觸流(liu)體中的(de)雜質往(wang)往導緻(zhi)葉輪砂(sha)卡🐪叔。通(tong)過統🤟計(ji)分析，油(you)井出砂(sha)、垢粒、垢(gou)片、渦輪(lun)支架與(yu)葉輪間(jian)隙小、鐵(tie)屑是造(zao)成砂卡(ka)的主要(yao)原因。中(zhong)原測井(jing)公司在(zai)注入井(jing)中的渦(wo)輪🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liang)計磁鋼(gang)安裝防(fang)磁罩,解(jie)決砂卡(ka)取得較(jiao)好效果(guo)畢⛷️;專利(li)《防堵卡(ka)渦輪流(liu)🔴量計》提(ti)出切向(xiang)渦輪流(liu)量計的(de)辦法解(jie)決産出(chu)井砂卡(ka)國,但未(wei)🈲找到相(xiang)應的應(ying)用文獻(xian)。大慶油(you)田處于(yu)開發中(zhong)後期，大(da)量的井(jing)存在出(chu)砂、垢粒(li)現象。通(tong)過統計(ji)，在采油(you)五廠砂(sha)卡占到(dao)70%,其中儀(yi)器自身(shen)原因和(he)井況造(zao)成的砂(sha)卡占到(dao)94%。渦輪流(liu)量計出(chu)現砂卡(ka)，則得到(dao)的産液(ye)量不準(zhun),無法爲(wei)地質✉️部(bu)門提供(gong)真實準(zhun)确的環(huan)空測試(shi)✊資🛀🏻料，達(da)不到指(zhi)導油田(tian)開發生(sheng)産♈的目(mu)的🈲。爲了(le)降低砂(sha)🤟卡率,通(tong).過機械(xie)解:卡的(de)辦✂️法實(shi)現解卡(ka)。
1防砂卡(ka)渦輪流(liu)量計結(jie)構及防(fang)砂卡工(gong)作原理(li)
　　防砂卡(ka)渦輪流(liu)量計結(jie)構如圖(tu)1所示，主(zhu)要由渦(wo)輪流量(liang)✂️計⭕、篩狀(zhuang)出液孔(kong)、渦輪流(liu)量計安(an)裝短接(jie)、解卡管(guan)、解卡管(guan)💋開槽、中(zhong)心🈲管、長(zhang)條孔(銷(xiao)釘運動(dong)槽7)、薄壁(bi)筒、進液(ye)孔、解卡(ka)管固定(ding)銷釘、含(han)水傳感(gan)器安裝(zhuang)筒組成(cheng)。采用等(deng)效面法(fa),将進液(ye)孔一分(fen)爲二，改(gai)爲寬2mm的(de)矩形進(jin)液孔，解(jie)決從進(jin)液孔進(jin)入的🍉長(zhang)垢片或(huo)大垢片(pian)造成的(de)㊙️砂卡，如(ru)圖2所示(shi)。将原先(xian)3個方型(xing)的出液(ye)孔改爲(wei)直徑4mm的(de)陣列狀(zhuang)的篩孔(kong)，解決儀(yi)器在下(xia)井過程(cheng)中從出(chu)液孔進(jin)入儀器(qi)的長垢(gou)片、大垢(gou)片造成(cheng)的砂卡(ka)，如圖3所(suo)示。


　　将(jiang)渦輪支(zhi)架内徑(jing)擴大,解(jie)卡管的(de)内壁充(chong)當渦輪(lun)的内壁(bi)🌐,解卡管(guan)🏃‍♀️通過固(gu)定銷釘(ding)固定在(zai)薄壁筒(tong)上,通過(guo)♊開收傘(san)，薄🌈壁筒(tong)帶動解(jie)卡管在(zai)長條孔(kong)上下運(yun)動，解卡(ka)管在解(jie)卡管開(kai)槽上下(xia)通過渦(wo)輪總❓成(cheng)的支架(jia),在收傘(san)的過程(cheng)中實現(xian)渦輪總(zong)成❗的支(zhi)架内壁(bi)與葉輪(lun)之間的(de)空間增(zeng)大，從而(er)實現井(jing)内出砂(sha)、垢粒、小(xiao)垢片、渦(wo)輪支架(jia)與葉輪(lun)間隙小(xiao)造成的(de)砂卡的(de)解卡。
　　在(zai)解卡管(guan)底端安(an)裝磁鋼(gang),如圖4所(suo)示,吸附(fu)流體中(zhong)鐵屑、鏽(xiu)粉👣，解決(jue)渦輪葉(ye)片磁鋼(gang)吸附鐵(tie)屑造成(cheng)的砂卡(ka)。

2主要技(ji)術指标(biao)
　　20m3渦輪流(liu)量計流(liu)量最大(da)允許誤(wu)差爲3%，啓(qi)動排量(liang)1m3/d，支架内(nei)腔直徑(jing)由13．80mm擴大(da)爲17．76mm，解卡(ka)管長18．90mm，外(wai)徑Ф17．00mm，内徑(jing)Ф13．80mm。
　　40m3渦輪流(liu)量計流(liu)量最大(da)允許誤(wu)差爲3%，啓(qi)動排量(liang)2m3/d，支架内(nei)腔直徑(jing)由🌍17．76mm擴大(da)爲20．00mm，解卡(ka)管長18．90mm，外(wai)徑Ф19．30mm，内徑(jing)Ф17．76mm。
　　解卡管(guan)頂端每(mei)120°均勻分(fen)布長16．1mm，寬(kuan)2mm槽縫，線(xian)槽長24．6mm，寬(kuan)2mm，解卡管(guan)底端💚的(de)銷釘走(zou)固定槽(cao)寬4mm，長10mm
3室(shi)内校準(zhun)
　　爲了驗(yan)證可行(hang)性,采用(yong)室内校(xiao)準實現(xian)。機加組(zu)裝2支型(xing)号HK-ZS-40儀♉器(qi)💛,編号爲(wei)P033、P032,2支HK-ZS-20儀器(qi)，編号爲(wei)K001、K018,進行室(shi)内流量(liang)校準。校(xiao)準介質(zhi):自來水(shui)。從2025年11月(yue)27日到2025年(nian)11月27日,先(xian)後校準(zhun)💃🏻阻抗儀(yi)40多次。
3.1關(guan)于解卡(ka)管、進液(ye)孔、出液(ye)孔造成(cheng)的摩擦(ca)和局部(bu)擴大🌍(縮(suo)小💯)阻💯力(li)損失用(yong)K值确定(ding)
　　K值爲儀(yi)器常數(shu),理想狀(zhuang)态下，渦(wo)輪轉動(dong)隻受流(liu)體作用(yong)于渦輪(lun)🏃的力，但(dan)實際測(ce)量時,除(chu)了流體(ti)作用于(yu)渦輪的(de)🌈力外，渦(wo)輪🌈還受(shou)到流體(ti)的粘性(xing)摩擦力(li)、渦輪自(zi)重及渦(wo)輪軸承(cheng)轉動的(de)摩擦力(li)、流體在(zai)進入渦(wo)輪橫💘截(jie)面的局(ju)部阻力(li)，儀器常(chang)數用于(yu)評價渦(wo)輪葉片(pian)的🧡受力(li)情況，其(qi)定義式(shi)爲:
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中(zhong),K爲儀器(qi)常數,r/(m3?s);ξ爲(wei)流量系(xi)數，°/m3。
　　儀器(qi)常數的(de)物理意(yi)義是單(dan)位時間(jian)内單位(wei)體積的(de)流體❓流(liu)過🐅渦輪(lun)時,渦輪(lun)轉動圈(quan)數。從儀(yi)器常數(shu)的定義(yi)式可知(zhi),K值表征(zheng)了流量(liang)範圍内(nei)渦輪的(de)平均轉(zhuan)速🌈，要求(qiu)其大于(yu)等于1。K值(zhi)越大，則(ze)渦輪轉(zhuan)速越快(kuai)，所受阻(zu)力越小(xiao)，因此解(jie)卡管、進(jin)液孔、出(chu)液孔造(zao)成💜的局(ju)部擴‼️阻(zu)力損失(shi)可以由(you)K值衡量(liang)。通過校(xiao)準，按(2)式(shi)以最小(xiao)二乘法(fa)就可求(qiu)☔得儀器(qi)常數K值(zhi)。
N=K(Q-q)(2)
　　式(2)中，N爲(wei)渦輪轉(zhuan)動轉數(shu),r/s;Q爲流量(liang)，m3/d;q爲啓動(dong)排量，m3/d.
　　表(biao)1爲2025年11月(yue)27日P033第6次(ci)校準結(jie)果。本次(ci)校準平(ping)均K值1.301r/(m3?s),大(da)于1.0r/(m3?s),同時(shi)最大引(yin)用誤差(cha)爲1.08%，小于(yu)最大允(yun)許誤差(cha)3%，啓動排(pai)量2m2/d時的(de)平均轉(zhuan)速1.850r/s,因此(ci)P033校準合(he)格。同樣(yang),P032、K001、K018先後校(xiao)準合格(ge)。因此，在(zai)啓動排(pai)量、最大(da)允許誤(wu)差合格(ge)的前提(ti)下,K值大(da)于等于(yu)1,K值可以(yi)評價解(jie)卡✌️管、進(jin)液孔、出(chu)液孔造(zao)🍓成的局(ju)部阻力(li)損失。

注(zhu):标準流(liu)量單位(wei)，m3/d;被測轉(zhuan)速單位(wei),r/s;K值單位(wei)，r/(m2?s)。
3.2确定渦(wo)輪葉片(pian)轉動的(de)持續時(shi)間
　　渦輪(lun)葉片能(neng)轉動的(de)持續時(shi)間是指(zhi)渦輪調(diao)試好後(hou)，在一定(ding)作用力(li)下，渦輪(lun)葉片從(cong)轉動開(kai)始到停(ting)止的時(shi)間。由表(biao)2可知,P032第(di)1次校準(zhun)時，解卡(ka)裝置末(mo)端沒有(you)安裝磁(ci)鋼，渦輪(lun)調試結(jie)果持續(xu)時間19s,最(zui)大引用(yong)誤差3.012%不(bu)合格，啓(qi)動排量(liang)2m3/d時，平均(jun)轉速爲(wei)0.943r/s,渦輪雖(sui)然沒有(you)轉動,但(dan)已接近(jin)轉動。P032第(di)2次校準(zhun)時，解卡(ka)裝置末(mo)端沒有(you)安♍裝磁(ci)鋼，渦輪(lun)調試結(jie)果持續(xu)時間20s,最(zui)大引用(yong)誤🈲差2.856%合(he)格，啓動(dong)排量2m3/d時(shi),渦輪轉(zhuan)動,平均(jun)轉速爲(wei)1.867r/s。K001第1次校(xiao)準時，解(jie)卡裝置(zhi)末端沒(mei)有安裝(zhuang)磁鋼，渦(wo)輪調試(shi)結果持(chi)續時間(jian)30s,最大引(yin)用誤差(cha)2.458%合格，啓(qi)動排量(liang)1m3/d時，渦輪(lun)轉🥵動，平(ping)均轉.速(su)爲2.245r/s。P032和K001的(de)校🌈準結(jie)果🧑🏽‍🤝‍🧑🏻表明(ming)，在啓動(dong)排量時(shi)，渦輪葉(ye)片轉動(dong)的持續(xu)時間超(chao)過20s,就可(ke)以保證(zheng)啓動排(pai)量♌、最大(da)引用誤(wu)差合格(ge)。爲了提(ti)高渦輪(lun)流量計(ji)校準精(jing)度，硬性(xing)規定爲(wei)了保證(zheng)啓動排(pai)量，渦輪(lun)葉片轉(zhuan)動的持(chi)續時間(jian)爲30s。

3.3磁鋼(gang)位置和(he)大小的(de)确定
　　由(you)表2可知(zhi),解卡裝(zhuang)置末端(duan)粘貼寬(kuan)15mm、長15.2mm、厚1.8mm的(de)弧形磁(ci)鋼,安裝(zhuang)距🌈離渦(wo)輪流量(liang)計磁鋼(gang)8.9cm時,P032第3次(ci)渦輪葉(ye)片轉動(dong)持續時(shi)間28s,40m3/d平均(jun)❓轉速49.650r/s;同(tong)樣的磁(ci)鋼大小(xiao)和安裝(zhuang)距離，K001第(di)2次調試(shi)渦輪,葉(ye)輪轉動(dong)持續⭐時(shi)間26s,最大(da)引用誤(wu)差1.908%合格(ge)，啓動排(pai)量1m3/d時,平(ping)均轉速(su)0.513r/s,不合格(ge)。K001第3次，解(jie)卡裝置(zhi)末端粘(zhan)貼寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚1.8mm的弧(hu)形磁鋼(gang)，安裝距(ju)離渦輪(lun)流量計(ji)磁鋼9.6cm,渦(wo)輪沒有(you)調試持(chi)續時間(jian)30s,但校準(zhun)結果最(zui)大引用(yong)誤差3.752%不(bu)合格，啓(qi)動排量(liang)1m3/d沒有啓(qi)動，平均(jun)轉速0.666r/s不(bu)合🙇‍♀️格。K001第(di)4次，重新(xin)調試⛹🏻‍♀️渦(wo)輪，持續(xu)時間30s,同(tong)時将寬(kuan)15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁(ci)鋼,距離(li)渦輪流(liu)量計磁(ci)鋼的距(ju)離調整(zheng)爲☁️11.27cm,最大(da)引用誤(wu)差1.095%，啓動(dong)排量1m3/d啓(qi)動,平均(jun)轉速💃2.587。故(gu)最終确(que)定弧形(xing)磁鋼寬(kuan)15mm、長3.8mm、厚1.8mm,距(ju)離渦輪(lun)流量計(ji)磁鋼的(de)距離🐕爲(wei)11.27cm。此💋時在(zai)流量計(ji)啓動排(pai)💃量時，渦(wo)輪葉片(pian)轉動。
3.4中(zhong)心管、解(jie)卡裝置(zhi)材質确(que)定
　　将解(jie)卡裝置(zhi)下端弧(hu)形磁鋼(gang)去掉，并(bing)重新調(diao)試渦輪(lun)，結🐇果見(jian)🌂表3。渦輪(lun)調試結(jie)果持續(xu)時間35s,雖(sui)然誤差(cha)-2.12%合格，但(dan)啓動排(pai)量2m3/d仍沒(mei)有✌️啓動(dong)。磁鋼去(qu)掉後，還(hai)有什麽(me)原因呢(ne)?2025年11月27日(ri)檢修發(fa)現,中心(xin)管、解卡(ka)裝置被(bei)磁化，變(bian)相有磁(ci)場🙇🏻影響(xiang)渦輪流(liu)量計啓(qi)動排量(liang)。更♋換中(zhong)心管👅薄(bao)壁筒重(zhong)新校準(zhun),重複校(xiao)準13次,誤(wu)差爲分(fen)别爲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(zhi)爲1.29左右(you)。從結果(guo)🙇🏻可知,儀(yi)器P033線性(xing)、穩定性(xing)、重複性(xing)良好。所(suo)以中心(xin)管、解卡(ka)裝置必(bi)須爲不(bu)導磁💚材(cai)料。

4現場(chang)應用
　　防(fang)砂卡渦(wo)輪流量(liang)計在五(wu)大隊成(cheng)功解卡(ka)370井次，現(xian)場解📐卡(ka)測試🧑🏽‍🤝‍🧑🏻曲(qu)線見圖(tu)5。剛測試(shi)時，渦輪(lun)葉片轉(zhuan)動正常(chang)，大約💜在(zai)20s左右，由(you)于流體(ti)帶進的(de)雜質導(dao)緻流量(liang)曲線歸(gui)零。通過(guo)儀器二(er)芯供電(dian)收傘，大(da)約15s後再(zai)開傘，一(yi)芯流量(liang)供電測(ce)試，渦輪(lun)葉片通(tong)過瞬間(jian)開收㊙️傘(san)，擴大了(le)🐕葉輪與(yu)渦輪殼(ke)體之間(jian)的空間(jian)，雜質通(tong)✍️過渦輪(lun)葉片👄旋(xuan)轉正常(chang)。從曲線(xian)可以看(kan)出,在解(jie)卡前和(he)解卡💔後(hou),渦輪旋(xuan)轉--緻👌，都(dou)爲15m3/d左右(you)，而且解(jie)卡前後(hou)沖次一(yi)緻，渦輪(lun)流📱量計(ji)解卡裝(zhuang)置有🏃‍♀️效(xiao)解決了(le)因油井(jing)出砂、垢(gou)片、間隙(xi)小造成(cheng)的砂卡(ka)，砂卡率(lü)由原先(xian)的70%降低(di)到30%，實現(xian)了🏃‍♂️産液(ye)剖面流(liu)量準确(que)測試。

　　在(zai)現場應(ying)用中發(fa)現，磁鋼(gang)固定采(cai)用AB膠效(xiao)果不理(li)想，下一(yi)步研究(jiu)怎麽固(gu)定磁鋼(gang)，磁場的(de)大小怎(zen)麽确定(ding)，解決渦(wo)輪磁鋼(gang)吸附鐵(tie)屑造成(cheng)的砂卡(ka)。
5結論
1)K值(zhi)可以衡(heng)量解卡(ka)裝置、進(jin)液孔、出(chu)液孔、弧(hu)形磁鋼(gang)造成的(de)🔱摩擦和(he)局部阻(zu)力損失(shi);
2)在解卡(ka)裝置末(mo)端粘貼(tie)寬15mm、長3.8mm、厚(hou)1.8mm的弧形(xing)磁鋼，距(ju)離渦🤩輪(lun)☎️流量計(ji)磁鋼的(de)距離爲(wei)11.27cm時,在渦(wo)輪流量(liang)計啓動(dong)排量不(bu)會造成(cheng)不啓動(dong);
3)中心管(guan)、解卡裝(zhuang)置必須(xu)是不導(dao)磁材料(liao),否則啓(qi)動排量(liang)不能啓(qi)🌈動💞;
4)磁鋼(gang)固定采(cai)用AB膠效(xiao)果不理(li)想，下一(yi)步研究(jiu)磁場的(de)大小和(he)磁鋼固(gu)定方式(shi)。

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