摘要:針對目(mù)前油田分層配注(zhù)井注人量的監測(ce)需求🐅,研制一種基(jī)于電磁感應原理(li)的電磁流量計
,該(gāi)流量計可長期置(zhì)于油田智能配注(zhù)井,進行注人量測(cè)量♌。介紹儀器工作(zuo)原理、結構設計及(ji)儀器技術指标。室(shì)内🙇♀️實驗表明💞,智能(néng)♋配注井井下電磁(cí)流量計在清水中(zhōng)标定具有很好的(de)線🌍性響應,儀器輸(shū)出穩定,重複性好(hao),測量結果正确。現(xian)場試驗表明，應用(yòng)電磁流量計進行(háng)智能配注井配注(zhu)量監測,測試精度(dù)高,測量結果正确(què)可靠,可真實反應(yīng)井下注人情況,可(kě)以長期置于井♌下(xià)進行流量監測,能(neng)夠滿足測試需求(qiu)。
0引言
當油田開發(fā)進入中後期,分層(céng)注水驅油成爲重(zhòng)要的開采手段⛱️。針(zhēn)對不同井況,采用(yòng)分層開采技術，根(gen)據需要對多個🥵油(you)層㊙️同時注水,對不(bú)同的油層進行定(dìng)量的配注。在現有(yǒu)的采油技術中,偏(piān)心注水是目前油(you)田采用的最主🙇🏻要(yào)方法，雖然偏心注(zhu)水工藝可以解決(jué)多級分層注水的(de)問題,但傳統🙇♀️的測(ce)調工藝❓方法工作(zuo)量大、效率低,已經(jīng)嚴重制約了注水(shui)技術的發展。智能(neng)配注是利用✔️機電(diàn)--體化技術,将流量(liàng)監測、通信及自動(dòng)控制系統置于井(jing)下智能配水器中(zhōng),可對層段注人量(liang)、累積注人量實時(shi)監控,将注🔞人量測(ce)試和調整結合起(qi)來,實現井下各層(céng)流量測試和自動(dòng)調配-2。井下各層流(liú)量的正确測量是(shi)實現科學調配♉的(de)關鍵。
近年來電子(zi)流量計的推廣使(shi)用,使注水井的分(fèn)層💯測試效率、測試(shì)資料的正确性等(deng)都有很大提高。相(xiang)🈲對于其他的電子(zǐ)流💘量計,電磁流量(liang)計結構簡單、無機(ji)械活動部件、無節(jiē)流部件、測量範圍(wei)寬、測量結果精度(du)高[34。在📧油田生産中(zhōng),電磁流🥰量計被廣(guang)泛應用于注水井(jing)、注聚井的注人剖(pou)🔴面測井,目前🔞，電磁(ci)流量計也被用于(yu)油水兩相流産出(chū)剖🔱面測井,儀器工(gong)作穩定,測量數據(ju)重複性好測量結(jié)果正确可靠[5。因此(ci),研制應用于油田(tián)智能配注井流量(liang)測試的電磁流量(liàng)計尤爲重要,可爲(wei)智能調配提供可(kě)靠的流量數據📧。本(ben)文研制了一種可(kě)長期放置于智能(neng)配注井中的電磁(cí)流量計,該流量計(jì)能♍進行注人量測(ce)量，對其工作性㊙️能(néng)進行室内檢測并(bing)進行水域中的标(biao)定。室内❌檢測及現(xiàn)場應用試驗表明(míng),所研制的㊙️智能配(pei)注井電磁流量計(jì)具有良好的穩定(dìng)性、重複性,線性響(xiang)應好，可以長期置(zhì)于井下定時的監(jiān)測注水情況。
1儀器(qi)結構設計及測調(diao)工藝
1.1總體方案設(shè)計及測調工藝
在(zài)油田井下流體流(liú)量測量中,由于井(jing)下注人流體複🛀🏻雜(zá),管壁結垢現象嚴(yán)重,外流式電磁流(liu)量計受井壁變徑(jing)影響，因此,儀器設(shè)♍計爲内流式的電(diàn)磁流量計結構[6],整(zheng)體結構示意♻️圖見(jian)圖1。将儀器與電纜(lan)相連接,電纜與井(jing)下管柱固定,儀器(qi)💚坐人配水器中,整(zhěng)體跟随管柱下人(ren)井下指定☀️位置,通(tong)過配水器閥門開(kāi)度調節注人📐量大(dà)小。對注水井進行(háng)測調時，給儀器供(gong)電,注水井中流體(ti)通過進液口流人(ren)儀器測量通💃道内(nèi),流經電磁流量傳(chuan)感器,電磁流量㊙️傳(chuan)感器随流量不同(tóng)有相應的頻率輸(shū)出,流體經電磁流(liú)量傳感器檢測後(hòu),通過配水器水嘴(zuǐ)流人地層。電磁流(liu)量計🐆的測量信号(hao)經由測量電路處(chù)理,再通過電纜傳(chuan)人地面采集系統(tong)中,經地面㊙️采集軟(ruǎn)件處理可以直接(jie)讀出流量測量結(jié)果。
儀器進液口采(cai)用防護網設計,目(mu)的是防止井下雜(za)物進人測量⚽通道(dao),可以避免大塊雜(za)物堵塞調節水嘴(zuǐ),同時消🚶除雜物對(dui)感應電極的磨損(sun)，保證測量結果的(de)正确性。考慮儀器(qi)✌️需要長期放置于(yú)井下，爲适應井下(xià)惡🏃♀️劣的條件,儀器(qi)外殼及感應電極(jí)等部件選用耐腐(fu)蝕材質,以提高井(jǐng)下儀器長期工作(zuo)的穩定性,保證測(ce)量精度。
1.2測量傳感器(qì)結構設計
通過建(jiàn)立仿真模型,利用(yong)測量區域的樣本(ben)平均值樣本标準(zhun)差、變異系數、磁場(chǎng)均勻長度和均勻(yún)區域等相關概念(niàn)對電磁流量計内(nèi)部磁場分布情況(kuang)進行分析,對傳感(gan)器的結📞構參數與(yu)内部磁場的關系(xi)進行研究,确定傳(chuán)感器的優化設計(jì)結構🔅[7-8]。傳感器結🈲構(gòu)示意圖見圖2,傳感(gan)器采用雙發射磁(ci)極與雙測量電極(jí)的結構。測量電極(ji)與發射磁極兩兩(liang)相對均勻💯分布在(zai)管道圓周上,測量(liàng)電極與儀器外殼(ké)相絕緣,與流體直(zhí)接接觸,磁極的勵(li)磁線圈内部包裹(guo)鐵芯,用來産生👣交(jiāo)變磁場,導電流體(tǐ)從傳感器測量通(tōng)道内流過時切割(ge)磁力線并産生感(gǎn)應電動勢。
1.3流道内(nèi)徑優化設計
電磁(ci)流量計測量範圍(wei)大,對于地面用電(dian)磁流量計(相同直(zhí)徑的傳感器),滿量(liàng)程流速爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度爲1~5m/s。計算(suàn)不同☂️管徑電磁流(liú)量計測量的流量(liàng)範圍,根據計📞算結(jie)果選定合💯适的電(dian)♍磁流量計設計管(guan)徑,電磁流量計管(guǎn)徑、流速與流量關(guan)系計算結果見表(biǎo)1。由表1可見，爲滿足(zú)1~100m³/d流量測量範圍要(yào)求，較佳的電磁㊙️流(liú)量計流道管徑應(yīng)該選擇爲10mm。爲擴大(dà)流量測量範⛹🏻♀️圍,此(ci)次流道内徑設計(jì)爲12mm。根據流量的測(ce)量範圍優📱化✂️電磁(ci)流量傳感器🔞的結(jie)構,保證傳感🌐器♌的(de)穩流長度。
1.4主要技(ji)術指标與性能特(te)點
電磁流量計的(de)主要技術指标:外(wài)徑28mm,長度650mm,耐溫80℃,耐壓(ya)35MPa,流量測😍量範圍爲(wèi)0.5~120.0m³/d、精度爲±3%。電磁流量(liang)計的主要性能特(tè)點:①采用内流式結(jie)🧑🏾🤝🧑🏼構設計,不受井壁(bi)結垢及變徑影響(xiang),測試結果更正确(que)可靠;②電磁流量🔅計(ji)電極采用防腐設(she)計,可以提高井下(xià)儀器長期工作的(de)穩定性,保證測量(liang)精度;③進液口采🏃♀️用(yòng)防護網設計，防止(zhǐ)異物進人測量通(tōng)✏️道對測量結果的(de)影響,提高測量可(ke)靠性;④充分考慮測(ce)量電極前♉後的穩(wen)流段長度，避免流(liú)❓體🈲流态對測量結(jie)果☂️造成影響。
2室内(nei)檢測及标定結果(guǒ)
2.1測量穩定性檢測(ce)
爲了檢測儀器工(gōng)作性能，在現場應(ying)用前對儀器進行(hang)水域的标定及檢(jian)測。将經過耐壓檢(jiǎn)測後的儀器👈傳感(gan)器全部浸人水中(zhōng),通過室内給儀器(qì)供電，間隔💚10min記錄儀(yí)⛹🏻♀️器輸出☀️頻率。儀器(qì)工作穩定性檢測(ce)結果見表2,儀器在(zài)水中輸出頻率穩(wěn)定,工作狀态良好(hao)。
2.2儀器在室内水域(yù)中标定結果
将儀(yí)器連接封隔裝置(zhi)放人标定井簡中(zhōng),封隔裝置💘密封㊙️儀(yi)器🚶外璧與井簡内(nei)壁形成的環形空(kōng)間,保證流體完全(quan)進人測量通道。給(gěi)儀器供電進行流(liú)量調節，流量調節(jiē)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,記錄每一流量(liang)點時的儀器輸出(chū)頻❗率,記錄時間爲(wei)2min。計算每一流量點(dian)時的儀器輸出頻(pin)率平均值,将數據(jù)進行線性拟合,得(dé)到儀器的标定檢(jiǎn)測結果圖見圖3,儀(yi)器的檢測數據結(jie)果(見表3)。由圖3可見(jiàn)，随着流量的增大(da),儀器輸出頻率線(xian)性增加,線性相關(guān)系數爲0.9999979,顯示出儀(yi)器具有良好的線(xian)性響應👅。由表3可見(jiàn)🈲,在0.5~120.0m³/d流量範圍内,儀(yi)器♻️測量誤差在±1%之(zhī)‼️内。
2.3儀器在室内水(shui)域重複性檢測
記(ji)錄每一流量點時(shi)的儀器輸出頻率(lǜ),在水中進行😄3次測(ce)量,儀器測量重複(fu)性結果見圖4。由圖(tu)4可見,3次測量結果(guǒ)基本重複。計算重(zhong)🈲複性誤差,對同--流(liú)量點的3次測量儀(yí)器輸出頻率取平(píng)均值,以各流量點(dian)的平均輸出頻率(lü)值爲橫坐标,以流(liu)量爲縱坐标進行(hang)線性拟合,得到線(xiàn)性拟合結果,将每(měi)一-次各流量點的(de)輸出頻率代人🔞拟(ni)合公式中進行測(ce)量流量的計算🤩，将(jiang)測量的流量與😘标(biao)準流量對比,計👅算(suàn)滿量程誤差,得到(dào)誤差分布(見圖5)。最(zui)大重複性誤差爲(wei)0.65%，顯示清水中3次測(ce)量結果具有良🙇♀️好(hǎo)的重複性。
3現場試(shì)驗應用
将儀器置(zhi)人配水器中跟随(sui)管柱下人井下指(zhǐ)定位置。注水☁️井測(ce)調時,根據電磁流(liú)量計給出的實時(shí)測量結☀️果調節注(zhu)水井各層段的配(pèi)注量。在大慶油田(tian)進行了現場測調(diào)試驗,表4、表5分别爲(wei)高XX-YY井、高AA-BB井7個層段(duan)的測調試驗結果(guo)。表4中,高XX-YY井單層測(ce)調流量相對🐅誤差(cha)最大爲5.25%,全井流量(liang)相對誤差爲4.13%;表5中(zhong),高AA-BB井單層測調流(liu)量相👣對誤差最大(da)爲6.70%,全⛷️井流量相對(dui)誤差爲✉️2.50%。2口井單層(céng)測調誤差和合層(ceng)誤差.均滿足測調(diao)要求。
儀器于2025年12月(yue)随井下工具下井(jǐng)進行注人量調配(pei)測量,2025年12月16日從井(jǐng)下提出儀器,儀器(qi)在井下曆經近1年(nián)時間,工作狀态穩(wěn)定,測量數據可靠(kao),表明智能注人💃🏻井(jing)電磁流量計可以(yǐ)長期放置♻️于井下(xia)配水器中,對注水(shui)情況進行實時監(jiān)測。流量測量結果(guo)🐉可以真實反應井(jing)下流量情況，精度(du)❌高,可以配合注人(rén)井測調實現智能(neng)配🍓注。
4結論
(1)實驗表(biao)明,智能配注井井(jǐng)下電磁流量計在(zài)清水中具有很好(hao)的線性響應,儀器(qì)輸出穩定、重複性(xìng)好,測💃🏻量結👣果正确(que),滿量程誤差在±1%之(zhi)内。
(2)應用電磁流量(liàng)計進行智能配注(zhu)井配注量監測，可(ke)以真實反應井下(xià)情況,測量結果正(zhèng)确且測試精度高(gāo)，可以滿👨❤️👨足測💔試需(xū)求。
(3)現場試驗中，電(dian)磁流量計在井下(xià)穩定工作時間1年(nián)🈲左右,初步達到設(shè)計要求。需要繼續(xù)進行現場試驗,進(jìn)--步驗證電磁流量(liang)計在井下穩定工(gōng)作的時間,研究井(jing)下環境對電磁流(liu)🌈量計的影響。
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