摘要：井下(xia)渦街流量(liàng)計 是一種(zhǒng)新型的同(tong)心集成注(zhu)水井分層(ceng)流量測試(shi)儀。文中着(zhe)重🔞介紹了(le)其原理、結(jie)構、特點及(ji)室内實驗(yan)、現🔴場應用(yong)情況。該儀(yi)器🚩已在㊙️大(dà)慶等油田(tián)完成160多層(ceng)測試任務(wù),應用效✨果(guǒ)良好。
　　油田(tián)的分層開(kāi)采發揮了(le)重要作用(yòng),其關鍵是(shì)分層注水(shuǐ)。随着分層(ceng)注水的發(fa)展,相應的(de)分層流量(liàng)測試也有(yǒu)了長㊙️足的(de)🌈進步,從初(chū)期的投球(qiu)法測試到(dao) 浮子流量(liang)計 ,再到現(xian)在的 超聲(shēng)波 流量計(jì) 、 電磁流量(liàng)計 等,都先(xian)後爲油田(tian)分層流量(liàng)測試技術(shu)的發展做(zuo)出了貢獻(xiàn)。
　　以往渦街(jie)流量計主(zhǔ)要用于地(di)面的流量(liang)檢測,還沒(mei)🌈有關于其(qi)在井下測(ce)試中應用(yong)的報道。2001年(nián)渦街流量(liàng)計在✊井下(xia)測試的可(kě)能性,目前(qián)已研制出(chū)兩個系列(lie)的井下⭕渦(wo)街流量計(jì),一種是外(wài)🔞徑φ21mm,用于⁉️同(tóng)心集成注(zhu)水井的分(fèn)🎯層流量測(ce)試(已完成(cheng)40多口井160多(duo)🔱層的測試(shi)☎️);一種是外(wai)徑φ38mm,用于常(cháng)規偏心注(zhù)水井的測(ce)試。本文着(zhe)🌈重介紹外(wai)徑φ21mm的井下(xia)渦街流量(liang)計。
井下渦(wō)街流量計(ji)工作原理(li)
　　 渦街流量(liang)計 是基于(yú)卡曼渦街(jie)原理制成(chéng)的一種流(liu)體振蕩性(xìng)流量🔞計(見(jian)🌍圖🤞1)。在流體(ti)中安放一(yī)根(或多根(gen))非流線型(xíng)阻流體👨‍❤️‍👨,流(liu)體在阻流(liú)體♋兩側交(jiao)替地分離(lí)釋放出兩(liang)串規則的(de)💃🏻漩渦,被稱(cheng)爲卡曼渦(wō)街☀️。在一定(dìng)的流量範(fàn)圍内漩渦(wo)的分離頻(pin)率正比于(yú)管道内的(de)平均流速(su)。
 
式中:ƒ一渦(wo)街頻率;
V一(yi)流速;
d一漩(xuán)渦發生體(ti)寬度;
St一斯(si)特勞哈爾(er)數。
　　St的值與(yǔ)漩渦發生(shēng)體寬度d和(hé)雷諾數Re有(you)關，實驗證(zhèng)明:當Re在2x104~7x106的(de)範圍内,St值(zhi)基本保持(chí)不變。因此(ci),(1)式表明,當(dang)d和st爲定🤟值(zhí)時,漩渦産(chan)生的頻率(lü)ƒ與流體的(de)平均流速(su)V成正比,利(li)用這一特(tè)性制💯成井(jing)下♍渦街流(liu)量計。實際(ji)渦🌏街傳感(gǎn)器所測的(de)并不是平(ping)均🍓流速,而(er)大約是漩(xuan)渦發生體(ti)兩側的流(liu)速。由流體(tǐ)力學知識(shi)可知,在漩(xuan)渦發生體(ti)兩側流🤟速(sù)的分布規(guī)律🐉,是随着(zhe)流速的變(biàn)化而變化(hua)的。因此,渦(wō)⛱️街傳感🌐器(qi)檢測到的(de)流速與管(guǎn)道平💋均流(liu)速不是完(wan)全線性關(guān)系對應,而(ér)且井下流(liú)動狀态更(geng)爲複雜,受(shòu)壓力變化(huà)、噪聲、振動(dòng)等影響。在(zài)設計時，先(xiān)确定井下(xia)渦街流量(liàng)計的管徑(jìng),再🈚通過室(shì)内試驗，選(xuǎn)定漩渦發(fa)生體的形(xing)🈲狀,以及漩(xuan)渦發生體(ti)與漩渦檢(jiǎn)測體之間(jiān)的距離等(deng)一🛀系列參(can)數,使井下(xia)渦街流量(liang)計能夠産(chǎn)生并檢測(cè)到強烈而(ér)🔴穩定的漩(xuan)渦;其次,通(tōng)過井下電(diàn)路的降噪(zao)、濾波和地(dì)面軟件的(de)處理,使井(jǐng)底的噪聲(sheng)和振動等(děng)影響降到(dào)最小，保證(zhèng)流量計🌈的(de)測試㊙️精度(dù)達到足🏃🏻夠(gou)的要求。在(zài)實🔴際使用(yòng)時,通過先(xian)把渦街傳(chuan)感器的儀(yí)表系數固(gù)化在流量(liang)計⛷️的E2PROM中,然(ran)後通過标(biao)定用地面(miàn)軟件繪制(zhi)出的頻率(lü)與标準流(liu)量的試驗(yan)曲線,實現(xian)🍉對井下渦(wo)街流量計(jì)的🔴非線性(xìng)修正。
井下(xià)渦街流量(liang)計的設計(jì)
1.工藝流程(cheng)
　　井下電路(lu)原理見圖(tu)2。當流體流(liú)經井下渦(wo)街流量計(ji)的漩渦發(fa)🙇‍♀️生體時，這(zhè)種發生體(ti)可産生強(qiang)烈的穩定(ding)的旋渦,旋(xuán)🌈渦的頻率(lǜ)經信号放(fàng)大後進行(háng)濾波，然後(hou)由轉換電(dian)路轉換成(cheng)單片機可(ke)🏃🏻‍♂️處理的信(xin)号,由單片(pian)機對信号(hao)進行接收(shōu)、處理，并存(cún)于存儲器(qi)中,存儲器(qi)中的數據(jù)可用接口(kou)與地面儀(yí)表連接✔️回(huí)放。
 
2.數據處(chù)理軟件
　　井(jǐng)下渦街流(liu)量計數據(jù)采集處理(li)系統由一(yi)台便攜式(shì)微👌型計算(suàn)機構成。微(wēi)機通過串(chuan)行口與流(liú)量計進🏃‍♀️行(háng)通訊。控制(zhi)軟件對計(ji)算機的配(pei)置要求寬(kuān)松,操作系(xì)統兼容MicrosoftWindow95.98、NT或(huo)2000。
　　井下控制(zhì)軟件采用(yong)PLM語言編制(zhì),主要包括(kuo)标定、采集(jí)和回放三(sān)部分。利用(yòng)節能控制(zhì)方式控制(zhi)儀器工作(zuo),儀器工作(zuò)♋時間和工(gong)作方式可(ke)以方便地(dì)調整。地面(mian)數據處理(lǐ)軟件采用(yòng)Delphi語言編制(zhi),軟件和電(diàn)子流量計(jì)配合使用(yòng),自動測量(liang)⭐每口井不(bú)同介質、不(bú)🏃🏻‍♂️同井層的(de)流量和溫(wēn)度數據,從(cóng)而實現注(zhù)水井計量(liang)統計的自(zi)動化。其中(zhōng)本🤞系🌈統軟(ruǎn)件主要實(shí)✔️現的功能(néng)是将流量(liang)計測量的(de)原始數據(ju)進行加工(gōng)整理🈲，然後(hòu)在測量結(jie)果的基礎(chǔ)上繪制出(chū)流量壓力(lì)指示曲線(xian),并将每次(ci)測量的原(yuan)始數據和(he)最終結果(guo)☂️以圖像或(huo)數據表格(gé)💋的方式進(jìn)行預覽打(da)印和歸類(lei)保存。軟件(jian)不需要安(ān)裝,直接複(fú)制到目标(biao)目錄即可(kě)，軟件界面(miàn)友好,操作(zuò)👨‍❤️‍👨簡便、易學(xué),在應用中(zhong)得到🔱了使(shi)用者的好(hǎo)評。
3.井下儀(yí)器結構
　　井(jǐng)下渦街流(liú)量計整體(ti)爲不鏽鋼(gang)全密封結(jie)構,如圖3所(suǒ)示，主要由(yóu)引管、渦街(jie)傳感器倉(cang)、走線盒、進(jìn)液孔、電路(lù)倉和電池(chí)倉組成💘。
 

室(shi)内試驗
　　爲(wei)檢驗流量(liàng)計性能指(zhǐ)标,爲現場(chǎng)試驗提供(gòng)依據，流量(liàng)🈚計組裝、調(diao)試完成後(hou)進行系統(tǒng)的室内試(shì)驗。
1.室内耐(nài)壓耐溫試(shì)驗
　　将接通(tong)電源的流(liu)量計下人(rén)到試驗缸(gang)中進行試(shì)驗,向試驗(yan)缸中注人(ren)柴油并升(shēng)溫到85℃,升壓(yā)到60MPa,穩定壓(yā)力、溫度1h後(hòu)洩壓。反複(fu)升壓、穩📱壓(yā)、洩壓兩次(ci)，完成流量(liang)計耐壓、耐(nai)溫及疲勞(lao)試驗。流量(liang)計起出後(hòu),經檢驗外(wài)型無形變(bian),流量計傳(chuán)感器、線路(lù)筒及電池(chí)筒🏃🏻‍♂️無滲漏(lou)。室内耐溫(wen)耐壓試驗(yan)表明，随着(zhe)溫度、壓力(lì)的變化流(liu)量計工作(zuò)狀态穩❄️定(ding),溫度在30℃~85℃之(zhī)間,零點數(shù)據的溫🔞度(dù)漂移爲0.016%/℃(試(shì)驗數據略(lue))。流量計🌏耐(nài)壓、耐溫性(xìng)能可以滿(mǎn)足現場的(de)需要。
2.流計(jì)标定試驗(yàn)
　　标定曲線(xian)和回歸曲(qu)線見圖4、圖(tú)5。從标定曲(qǔ)線上看,井(jing)下渦㊙️街流(liu)量計在流(liú)量發生變(bian)化時,曲線(xian)台階有明(míng)顯變化,回(hui)歸曲🌂線近(jin)乎直線,說(shuō)明其線性(xìng)很好。.在室(shi)内對十幾(ji)隻流量計(jì)進行了标(biao)定試驗🐪,其(qí)标定曲線(xian)及回歸曲(qǔ)線非常相(xiàng)⚽似。同時.用(yong)标定好的(de)流量計在(zai)🔴室内模拟(ni)井💁下測試(shi),試驗表明(míng),該井下渦(wo)街流量計(jì)用于分層(ceng)注水⭐井流(liu)量測量是(shì)❌可行的。
 
3.流(liu)量計性能(néng)參數
　　流量(liang)計參數可(ke)由圖6、表1得(dé)出。
 
(3)穩定性(xing)
　　由于井下(xia)渦街流量(liàng)計沒有可(ke)動部件,所(suo)以它的特(tè)性🈲在使🤞用(yòng)中變化很(hen)小，在長時(shi)間使用過(guò)程中參數(shu)十分穩定(dìng),而且不需(xū)頻繁标定(ding),暫定爲半(bàn)年标--次。現(xiàn)場試驗🏃🏻‍♂️利(lì)用該技術(shu),使用φ21mm井下(xià)渦街流量(liàng)計先後在(zài)6個油田完(wán)成了40多口(kou)井160層同心(xīn)📐集成注水(shui)🌐井的分層(céng)流量調配(pèi)，應用效果(guo)良好。
　　圖7是(shi)采油一廠(chǎng)南1-2-水140井第(dì)--層流量測(cè)試曲線,從(cóng)現場🏃‍♂️施工(gōng)過✨程和測(cè)試曲線看(kàn),井下渦街(jiē)流量計具(ju)有以下兩(liǎng)個優點:
(1)井(jing)下渦街流(liu)量計分辨(bian)率高。圖7中(zhong)第一壓力(li)點和第二(er)壓力點流(liu)🙇‍♀️量測試值(zhi)僅相差1m3/d左(zuo)右。
 
(2)井下渦(wō)街流量計(jì)由于沒有(yǒu)可動部件(jian),彌補了注(zhu)水水質較(jiao)差時堵、塞(sai)儀器造成(chéng)測試成功(gōng)率低、測試(shi)周期長等(děng)不足。使用(yong)井下渦街(jie)流量計對(dui)同心集成(cheng)注水井進(jìn)行流量調(diào)配,平均測(ce)試次數是(shì)2~3次,大大縮(suo)短了測試(shi)周期。
結論(lùn)
1.井下渦街(jie)流量計與(yǔ)同心集成(chéng)式細分注(zhù)水工藝配(pèi)⛱️套,可滿足(zú)現場分流(liú)測試調配(pei)要求。注水(shuǐ)水質較差(chà)時,适應性(xing)📐好,而且還(hái)能用🙇‍♀️于偏(piān)心注水井(jǐng)的測試。
2.井(jing)下渦街流(liú)量計具有(you)無可動部(bu)件、測試精(jīng)度高、重複(fú)性🌈好,操作(zuò)簡便易行(háng)等特點,符(fu)合未來流(liú)量測試的(de)發展方向(xiang)。
3.井下渦街(jie)流量計穩(wen)定性好,不(bú)需要頻繁(fán)标定。

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