摘要(yao)：對環空找水儀(yí)流量測量時的(de)影響因素進行(hang)分析，得🌐出流量(liàng)測量可靠性和(he)精度下降的原(yuan)因主要有渦輪(lún)磁鋼吸附的鐵(tie)鏽造成的渦輪(lún)流量計遲滞，井(jǐng)壁結垢碎🔞片造(zao)成的渦輪流量(liang)計卡死，環空找(zhao)水儀器傘🛀🏻式集(ji)流器的傘布破(po)損造成集🤟流度(dù)降低。針對以上(shàng)原因提出将環(huan)空找水儀出液(ye)口設計成篩管(guan)型、渦輪流量計(jì)上下增加磁鐵(tiě)環等相應的解(jiě)決對策，并設計(jì)了可控式扶正(zheng)器，在流量測量(liàng)過程中對儀器(qì)加以扶正，使得(de)集流傘得到🥰了(le)很好的保護。經(jing)過100多井次的現(xian)場㊙️應用表明，改(gǎi)進後的環空找(zhao)水儀在水驅産(chǎn)出㊙️剖面流量測(cè)量時能有效地(dì)防止🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦輪流量(liàng)計❄️卡滞及集流(liú)器🔴的傘布損壞(huài)，從而提高🈚環空(kōng)找水儀流量測(ce)量的可靠性和(hé)準确性，以及流(liú)量測量的實效(xiao)和資料質量。
　　采(cai)用環空找水儀(yi)[1]進行流量測量(liàng)最常用的是渦(wō)輪流量計 [2]，采用(yòng)集流傘集流[3]。在(zài)産出剖面[4]流量(liang)測量時，由于井(jǐng)内産出液和井(jǐng)壁的情況複雜(za)，環空找水儀流(liú)量測㊙️量時渦輪(lun)流量計的渦輪(lún)經常發生被卡(ka)住和轉動不靈(líng)活的現象🐪，當渦(wō)輪💞卡住時🌐通常(cháng)采用壓電纜方(fāng)式解決，其💋效果(guo)有限🎯，而且渦輪(lun)轉動不靈活的(de)現象很難消除(chú)，而儀器在起下(xià)過程中由于貼(tiē)靠井壁行🔞進，傘(sǎn)布磨損🔴造成集(ji)流效果降低。以(yǐ)上情況嚴重影(yǐng)響施工的進度(du)和🈲流量測量精(jīng)度。
1渦輪流量計(ji)結構及工作原(yuán)理
　　環空找水儀(yí)采用渦輪流量(liàng)計測量産出井(jǐng)的産量，液流通(tong)🥵過‼️渦輪流量計(jì)時推動渦輪旋(xuán)轉，由渦輪軸上(shang)的磁鋼傳遞渦(wo)輪轉動信息。渦(wo)輪轉動時其軸(zhóu)上磁鋼的N、S極輪(lún)流接近霍爾傳(chuan)感器，通過計量(liàng)霍爾傳😍感器輸(shu)出的脈沖計數(shu)測量流量的大(da)小。渦輪流量計(jì)主要由渦輪[5]、霍(huo)爾傳感器[6]、渦輪(lún)安裝架和渦輪(lun)軸🌏頂針等組成(chéng)。
　　環空找水儀采(cǎi)用集流傘式集(jí)流，通過地面供(gòng)正電和負電㊙️控(kong)制集流傘的打(dǎ)開與收回，密封(feng)儀器與套管的(de)🙇‍♀️環形空間使井(jǐng)筒内的流體全(quan)部流經儀器内(nèi)部，從而進行産(chǎn)出剖面各層段(duàn)流量的🙇‍♀️測量[7]。
2渦(wō)輪流量計卡滞(zhi)原因分析
　　對出(chu)現渦輪卡滞現(xiàn)象的環空找水(shui)儀進行維修發(fā)現，渦輪流量計(jì)内通常有砂粒(li)、井壁結垢碎片(piàn)、鐵鏽等雜☁️物，偶(ǒu)爾會有絲狀物(wù)（圖1、圖2）。

　　通過對大(da)量的有卡滞現(xiàn)象的渦輪流量(liàng)計進行維修發(fā)現🔅，砂💘粒、井壁結(jié)垢碎片和鐵鏽(xiù)等雜物在渦輪(lun)流量計内的分(fen)🔞布是有規律的(de)，較大的井壁結(jié)垢碎✌️片在渦輪(lun)葉片🌈上部；較大(da)的砂🧑🏾‍🤝‍🧑🏼粒在渦輪(lun)葉片中間；鐵鏽(xiù)附着✍️在渦輪軸(zhou)的磁鋼上🈚。圖3是(shi)造成渦輪流量(liàng)計卡滞的不同(tong)雜物在渦輪流(liu)量計内的位置(zhi)分布示意圖。
（1）井(jǐng)壁結垢碎片在(zai)渦輪葉片上部(bu)的原因。井壁上(shang)的結垢🧑🏾‍🤝‍🧑🏼碎片（灰(hui)白色的鈣質沉(chen)積物）一般較大(dà)（片狀，不規則），大(dà)多在渦輪葉片(pian)上🐆面。分析認爲(wèi)儀器下井時刮(guā)擦井🈲壁，井壁上(shang)的結垢被刮下(xià)來，有些碎屑從(cong)儀器較寬闊的(de)上出液口掉入(rù)到内流道，較大(dà)的垢塊✍️落到渦(wo)輪葉🏃‍♀️片上部，較(jiao)小的會落到渦(wo)輪葉片内，卡住(zhù)渦輪葉片使渦(wo)輪無法轉動。

（2）較大砂粒在(zai)渦輪葉片中間(jiān)出現的原因。對(dui)出砂嚴👄重的産(chǎn)🏃‍♂️出井🐪使用過的(de)儀器維修時發(fa)現，渦輪葉片和(hé)外殼之間夾有(you)較大砂粒（粒狀(zhuang)，不規則）。分析認(ren)爲砂粒随油井(jing)産📧液從進液口(kou)進🔞入到儀器内(nei)流道，液流通過(guo)渦輪流量計時(shí)較大砂粒會卡(kǎ)在渦輪葉片和(he)外殼之間導緻(zhì)渦輪無😘法轉動(dong)；另一種情況是(shì)井液中的砂粒(li)通過了渦輪，儀(yi)器收傘後，在内(nei)流🏒道中存留的(de)井液中的砂粒(li)會沉積在渦輪(lún)葉片上，較大砂(shā)粒也會卡住渦(wō)輪。
（3）渦輪磁鋼上(shang)附着鐵鏽的原(yuán)因。每次維修環(huan)空找水儀渦輪(lún)流量計時，都會(huì)發現渦輪磁鋼(gang)上有鐵鏽（粉狀(zhuàng)）吸附。分析認爲(wei)産出液中的鐵(tie)鏽大多是由于(yu)儀器在井✨下移(yi)動時由井壁摩(mó)擦下來而懸浮(fú)在井液♋中的，當(dāng)液流通過渦輪(lún)流量計🔞時鐵鏽(xiù)會💃被渦輪上的(de)磁鋼吸附，在磁(cí)鋼的兩個磁極(ji)處形成團狀，增(zeng)大了渦輪的轉(zhuǎn)動阻力，當鏽粉(fěn)團大到與霍爾(ěr)傳🔞感器相刮時(shí)就會遲滞渦輪(lun)轉🤞動，流量較📱低(dī)時會卡住渦輪(lun)。
3集流傘布破損(sǔn)原因分析
　　通過(guò)對環空找水儀(yi)測量過程分析(xi)，集流傘破損主(zhǔ)要集中在測量(liàng)過程中，當完成(cheng)第一個測量點(dian)收傘時，井下産(chǎn)液向上流動的(de)沖擊始終使傘(sǎn)布受到向外的(de)張力，緻使集流(liu)傘收完後傘布(bu)夾在傘筋之間(jian)并突出于傘筋(jin)之外（圖4）。由于油(yóu)😍井套管管柱都(dou)有一定的傾斜(xie)度且儀器本身(shen)還帶有磁性🔞定(ding)位短接，緻💯使在(zài)更換測點㊙️過程(cheng)中儀器貼在井(jǐng)壁上移動，以及(jí)🤟套管内壁長年(nián)的腐蝕變得粗(cu)糙和射孔孔眼(yan)突出的毛刺等(deng)原因，傘布🏃‍♀️極容(rong)易被磨損、挂破(po)🚶‍♀️或移位（圖5），導緻(zhi)集流傘的集流(liu)度嚴重下降，從(cóng)而影響測量結(jie)🚶‍♀️果的可靠性和(he)一🔞緻性。

4解決對(duì)策
4.1對流量計結(jie)構進行改進
（1）上(shàng)出液口設計成(cheng)篩管狀，防止結(jie)垢碎片掉落到(dao)儀器内流🏒道内(nèi)。考慮改進後的(de)出液口的過流(liú)阻力應🔴不大于(yu)原儀器出液口(kǒu)的流動阻力，結(jié)構強度要不低(dī)于原結構強度(dù)，維修拆卸組裝(zhuang)方便等因素，将(jiāng)出🏃‍♂️液口設計🔞成(cheng)篩管型，防止井(jǐng)壁結垢碎屑掉(diao)入儀器内流道(dao)，從而解決因結(jie)垢碎片掉落儀(yí)⛹🏻‍♀️器内流道造成(cheng)的渦輪卡住問(wèn)題。
原出液口尺(chǐ)寸爲10mm×14.2mm（3個），總面積(ji)426mm2，根據工程流體(ti)力學原理[8]計算(suàn)有效🙇🏻流動面積(jī)爲260mm2。篩管型出液(yè)口（9個）設計總面(mian)積904mm2，根據工程流(liú)體力學原理計(jì)算有效流動面(miàn)積爲615mm2，遠大于原(yuan)出📱液口有😍效流(liú)動面積，所㊙️以流(liú)動阻力更小。
（2）在(zài)進液口内設置(zhì)篩網阻止井液(yè)中較大的砂粒(li)進入内📐流道。考(kao)😍慮到儀器中心(xin)管外有取樣密(mì)封筒且直徑不(bú)能加大，維修時(shí)拆卸組裝方便(bian)等因素，在進液(yè)口内💁部放置筒(tong)狀篩網。篩網網(wǎng)眼大小既能阻(zǔ)止井液中較大(da)的砂粒進入内(nèi)流道，又不會🈲造(zao)成渦輪卡住的(de)較小砂粒通過(guò)篩網，避免因篩(shai)網過細而産生(shēng)的大量砂粒濾(lǜ)積在篩網上，造(zao)成流動阻力增(zeng)大影響流量測(cè)量的問題。
由于(yú)聚合物驅[9]和三(sān)元驅[10]産出井中(zhong)有絮狀或團狀(zhuang)凝塊，會貼🈚附在(zài)篩網上堵塞進(jìn)液口，所以儀器(qì)進液口加篩網(wǎng)♉後不🌍适用于聚(jù)㊙️合物驅和三元(yuan)驅産出剖面的(de)流量測量。
　　在儀(yi)器維修時觀察(cha)到砂粒直徑爲(wèi)0.2~3.2mm，大于1mm的砂粒爲(wèi)極少🆚數。渦🔅輪與(yu)渦輪安裝筒間(jiān)隙爲1mm，所以砂粒(lì)直徑小于1mm時不(bu)會卡住渦🏃輪。Ф28mm環(huán)空儀内流道直(zhí)徑爲18mm，面積254mm2。進液(yè)口尺寸爲8mm×20mm（6個），總(zong)面積960mm2，根據👨‍❤️‍👨工程(cheng)流體力學計算(suàn)有效流動面積(jī)爲586mm2。爲了盡量減(jian)小進液口的流(liú)動阻力，選用網(wang)眼小于1mm的18×18篩網(wǎng)，網眼尺寸爲0.98mm×0.98mm，鋼(gang)絲直徑0.432mm。增加18×18篩(shai)網後，6個進液口(kou)的網眼數量爲(wèi)420個，總面積403mm2，根據(ju)工程流體力學(xue)原理計算🧑🏽‍🤝‍🧑🏻有效(xiao)流動面積爲395mm2，爲(wèi)環空儀内流道(dào)面積的1.55倍。圖6是(shi)環空找水儀🐕進(jìn)液口及筒狀防(fáng)砂篩網照片。

（3）在(zài)渦輪上、下設置(zhi)磁性環預先吸(xī)附井液中的鐵(tiě)鏽☎️。在渦🏃‍♀️輪😄流量(liàng)計的内流道中(zhong)設計放置有片(pian)狀磁鐵的磁鐵(tiě)環，渦輪流量計(jì)上方放置單層(ceng)的磁鐵環，吸附(fu)從出液口進入(rù)的鐵鏽；渦輪流(liú)量計下方放置(zhì)雙層的磁鐵環(huán)，吸附從進液口(kou)随井液進入的(de)鐵鏽。設置的上(shang)、下磁鐵環預先(xian)吸💋附了鐵鏽，可(kě)防止鐵鏽被渦(wo)輪磁鋼吸附。
　　單(dān)層磁鐵環設計(ji)見圖7，設計有6個(gè)片狀磁鐵，朝向(xiang)内流道的磁鐵(tiě)N、S極間隔放置來(lái)增強吸附鐵鏽(xiu)的效果。雙層磁(ci)鐵環的每層❓磁(ci)鐵的排列方式(shì)與單層磁鐵環(huán)相同，渦輪下面(mian)采用雙層磁鐵(tie)環設計是爲了(le)更有效地吸附(fu)在内流道内流(liu)動井液中的鐵(tiě)鏽。

4.2設計可控式(shi)扶正器
　　如果設(she)計一種扶正器(qi)在起下過程中(zhōng)保護集流傘不(bú)被磨損，保證集(jí)流傘集流度一(yi)緻，就可以保證(zheng)測量結🔞果的準(zhun)确🚩性和可靠性(xing)。
扶正器在使用(yong)時，當儀器下到(dào)第一點準備測(ce)量時♋，首🎯先打開(kāi)集流傘，在儀器(qì)變換測量點時(shí)，正常收回集流(liu)㊙️傘，扶正器⭐一直(zhi)保持打開狀态(tai)，直到測完所有(yǒu)測點後收攏打(da)🔆開的扶正器。這(zhè)樣在更換測點(dian)過程中，即使儀(yí)器收傘時傘布(bu)突出至傘筋外(wài)，扶正器可以防(fáng)止突出至傘筋(jīn)外的集流傘布(bù)與不光滑的井(jing)壁的摩擦，有效(xiao)地保護集流傘(sǎn)🏃🏻布。所以要設計(ji)🐕一個可以獨立(lì)控制的扶正器(qì)[11]。
（1）可控式扶正器(qi)的工作原理。扶(fu)正器連在集流(liu)傘電動機的下(xia)部♍，使用時，當儀(yí)器下到第一點(dian)準備測量時供(gòng)電電壓到50V打開(kai)集流傘，集流傘(san)電動機電流回(huí)零表示集流傘(sǎn)完全打開。增加(jiā)供電電壓到70V打(dǎ)開扶正器，當扶(fú)正器電動✍️機電(dian)流回零時表示(shì)扶正器完全打(dǎ)開，扶正器打開(kāi)直徑爲120mm，起到在(zai)套管内将儀器(qi)扶正作用。
　　更換(huan)測點時供電電(diàn)壓到-50V收回集流(liu)傘，集流傘電動(dong)機電流🤞回零🚩後(hòu)表示集流傘完(wan)全收回，可以更(gèng)換測點，測量過(guo)程中不收回扶(fú)正器。當供電電(diàn)壓增加到-70V時收(shou)回扶正器💚，扶正(zhèng)器電動機♻️供電(dian)電流回零表示(shì)💃🏻扶正器完全收(shōu)回。
（2）扶正器電動(dòng)機電路示意圖(tu)及原理。扶正器(qi)短節的研制重(zhong)🔞點主要在扶正(zhèng)器電動機[12]電壓(ya)的控制，要做到(dao)在不影響集流(liu)傘正常🏃‍♂️打開、收(shōu)回前提下控制(zhì)扶正器的⭐打開(kāi)和收回。圖8爲扶(fu)正器電動機的(de)控制電路[13]示意(yi)圖。

　　爲了維修和(hé)更換方便，扶正(zheng)器設計成單獨(du)短節，方🛀🏻便✌️與環(huan)💜空儀器連接。連(lián)接扶正器後的(de)環空找水儀纜(lan)芯用于儀器🈲工(gong)作❤️供電和傳輸(shū)含水、流量信号(hào)，纜芯2與集流傘(sǎn)、扶♍正器連接。
5現(xian)場應用
　　設計的(de)環空找水儀可(kě)避免儀器起下(xià)過程中井壁上(shang)的鐵⭐鏽🈚、結⭐垢碎(sui)片及地層出砂(shā)對渦輪葉片的(de)卡✌️滞作用，确保(bao)集流傘🌈在測量(liàng)過程中的完好(hao)，保證測❗量結果(guo)的可靠性和一(yī)緻性，提高了施(shī)🏃‍♂️工一次成功✨率(lü)。
　　2026年1月1日在南2-丁(ding)6-XXX井的現場應用(yòng)過程中，爲驗證(zhèng)扶正器對集流(liú)傘的保護效果(guǒ)，在全井測量結(jié)束後，收回扶正(zhèng)器再🛀進行全井(jǐng)複測，将測得的(de)結果進行對比(bǐ)分析（表1）。

　　從測量(liang)結果可以發現(xiàn)，在收回扶正器(qì)後測量第二點(diǎn)流量🈲明顯下降(jiang)，含水率也變化(hua)較大，之後的測(cè)量點測🌈量結果(guǒ)偏差也📞都較大(da)，可以判斷儀器(qi)的集流💚傘已經(jing)💜被刮破。
　　2026年1月1日(ri)在南8-丁4-XXX井對使(shi)用扶正器的環(huan)空找水儀進行(hang)現場應用，爲了(le)檢驗扶正器對(dui)集流傘的保護(hù)效果，對該井進(jin)行了全⚽井複⛱️測(cè)（表2）。從測量結果(guǒ)可以看出，複測(cè)點的流量與含(hán)🚩水率都與第一(yī)次的測量結果(guǒ)吻合，證明扶正(zheng)器對提高測量(liang)結果的準确性(xìng)有很好的效果(guǒ)，也證明了環⛱️空(kong)找水儀加入扶(fu)正器是🔴有必要(yao)的。

　　通過20餘井次(cì)的試驗應用，沒(mei)有發生過集流(liu)傘刮破的現象(xiang)，證明扶正器對(dui)提高測量結果(guo)的準确性具有(you)重要作用。
6結論(lun)
（1）改進後的環空(kōng)找水儀在水驅(qu)産出剖面流量(liàng)測量時能有效(xiao)🤞防止渦輪流量(liang)計卡滞現象的(de)發生，從而提高(gao)施工🔆實效❤️和流(liu)量測量的準确(què)性。
（2）在流量測量(liang)過程中可控式(shi)扶正器可有效(xiao)保護集流傘，避(bì)免集流傘在起(qi)下過程中被刮(gua)壞，提高流量測(ce)量的可靠性和(he)施工一次成功(gōng)率。
（3）可控式扶正(zhèng)器電路簡單，控(kòng)制可靠，操作簡(jian)單，檢修方便，易(yì)于推廣使用。
（4）改(gǎi)進後的環空找(zhao)水儀不适用于(yú)聚合物驅和三(sān)元驅産出剖面(miàn)的測量。

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