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(liang)測量可靠性和(he)精度下降的原(yuán)因主⁉️要有渦輪(lún)磁鋼吸附的鐵(tiě)鏽造成的渦輪(lún)流量計遲滞，井(jing)壁結垢碎片造(zao)成的渦輪👣流量(liàng)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(du)降低🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。針對以上(shang)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(tie)環等相應的解(jie)決對策，并設計(ji)了可控式⛹🏻‍♀️扶正(zheng)器，在流量測量(liàng)過程中對儀器(qi)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(liang)計⭕卡滞及集流(liú)🔴器的傘布損壞(huai)，從而提高環空(kong)找水儀流量測(cè)量的可靠性和(he)準确性，以及流(liú)量測量的實效(xiào)和資料質量。
　　采(cǎi)用環空找水儀(yí)[1]進行流量測量(liàng)最常用的是渦(wō)輪流量計 [2]，采用(yong)集流傘集流[3]。在(zài)産出剖面[4]流量(liang)測量時，由于井(jing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼内産出液和井(jing)壁的情況複雜(za)，環空找水儀流(liu)量測量時㊙️渦輪(lun)流量計的渦輪(lun)🌏經常發生被卡(ka)住和轉動不靈(ling)活的現象，當渦(wo)輪卡住時通常(cháng)采用壓電纜方(fang)👨‍❤️‍👨式解決，其效果(guǒ)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(tie)靠井壁行進，傘(sǎn)布磨損造☁️成集(jí)流效果降低。以(yǐ)上情況嚴重影(yǐng)響施工的進度(dù)和流量測量精(jīng)度。
1渦輪流量計(jì)結構及工作原(yuan)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(xuan)轉，由渦輪軸上(shàng)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(liang)霍爾傳感器輸(shu)出的脈沖計數(shù)測量流量的大(da)小🥵。渦輪流量計(ji)主要由渦輪[5]、霍(huò)爾傳感😘器[6]、渦輪(lun)安裝架和渦輪(lún)軸💘頂針等組成(chéng)。
　　環空找水儀采(cai)用集流傘式集(ji)流，通過地面供(gong)正電和負電控(kong)制集流傘的打(da)開與收回，密封(fēng)儀器與套管的(de)環形空間🈲使井(jing)筒内的流體全(quan)部流經儀器内(nei)部，從而🔴進行産(chan)出剖面各層段(duan)🏃‍♀️流量的測量[7]。
2渦(wo)輪流量計卡滞(zhi)原因分析
　　對出(chu)現渦輪卡滞現(xian)象的環空找水(shuǐ)儀進行維修發(fā)現，渦🔴輪流量計(jì)内通常有砂粒(lì)、井壁結垢碎片(pian)、鐵鏽等雜物，偶(ǒu)爾會有絲狀物(wu)（圖1、圖2）。

　　通過對大(dà)量的有卡滞現(xian)象的渦輪流量(liang)計進行維修發(fa)㊙️現，砂粒、井壁結(jié)垢碎片和鐵鏽(xiu)等雜物在渦輪(lun)流量計内的分(fèn)♈布是有規律的(de)，較大的井壁結(jie)垢碎片在渦輪(lun)葉片上部；較大(da)的砂粒在渦輪(lún)葉片中間；鐵鏽(xiu)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(tóng)雜物在渦🈲輪流(liú)量計内的位置(zhì)分布🈲示意圖。
（1）井(jing)壁結垢碎片在(zài)渦輪葉片上部(bù)的原因。井壁上(shàng)的結垢碎片（灰(huī)⛹🏻‍♀️白色的鈣質沉(chen)積物）一般較大(da)（片狀，不規則），大(da)多在渦輪葉💛片(piàn)上面。分析認爲(wei)儀器下井時刮(guā)擦井壁，井壁上(shang)的結垢被刮下(xia)來，有🏃‍♀️些碎屑從(cóng)儀器較寬闊的(de)上出液⛹🏻‍♀️口掉入(ru)到内流道，較大(dà)的垢塊🌂落到渦(wo)輪葉片上部，較(jiào)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(zài)渦輪葉片中間(jian)出現的原因。對(duì)出砂嚴重的産(chan)出✊井🌂使用過的(de)儀器維修時發(fā)現，渦輪葉片和(he)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(shi)較大砂㊙️粒會卡(ka)在渦輪葉片和(hé)外殼之間導緻(zhi)渦輪無法轉動(dong)；另一種情況是(shi)井液中的砂粒(lì)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(lì)會沉積在渦輪(lun)葉片上，較大砂(sha)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(huán)空找水儀渦輪(lun)流量計時，都會(hui)發現渦輪磁鋼(gang)上有鐵鏽（粉狀(zhuang)）吸附。分析認爲(wèi)産出液中的鐵(tiě)鏽大多是由于(yú)儀器在井😍下移(yi)動🔅時由井壁摩(mo)擦下來而懸浮(fu)在井液中的，當(dang)液流通過渦輪(lun)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(jí)處形成團狀，增(zēng)大🌈了渦輪的轉(zhuan)動阻力，當鏽粉(fen)團🧑🏽‍🤝‍🧑🏻大到與霍爾(er)傳感器相刮時(shi)就會遲滞渦輪(lun)轉動，流量較💜低(dī)時會卡住渦輪(lún)。
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(zhu)要集中在❌測量(liang)過程中，當完成(chéng)第一個測量點(diǎn)收傘時，井下産(chan)液向上流動的(de)🛀🏻沖擊始終使傘(san)布受到向外的(de)張力，緻使集流(liu)傘收完後傘布(bù)夾在傘筋之間(jiān)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(xié)度且儀器本身(shēn)還帶有磁性定(dìng)位短接，緻☀️使在(zai)更換測點過程(chéng)中儀器貼在井(jing)壁上移動，以及(jí)套管内壁長年(nian)的腐蝕變得粗(cu)糙和射孔孔眼(yǎn)突出的毛刺等(děng)原因，傘布❗極容(róng)易被磨損、挂🌈破(pò)🥰或移位（圖5），導緻(zhi)集流傘的集流(liú)度嚴重下降，從(cong)而影響測量結(jie)果的可靠性和(hé)一💰緻性。

4解決對(duì)策
4.1對流量計結(jié)構進行改進
（1）上(shàng)出液口設計成(chéng)篩管狀，防止結(jie)垢碎片掉落到(dao)儀器🤞内流道内(nei)✊。考慮改進後的(de)出液口的過流(liu)阻力應🌈不大于(yu)原‼️儀器出液🆚口(kou)的流動阻力，結(jié)構強度要不低(dī)于原結構強度(du)，維修拆卸組裝(zhuāng)方便等因素，将(jiang)出液口設計👈成(cheng)篩管型，防止井(jing)壁結垢碎屑掉(diào)入儀器内流道(dào)，從而解決因結(jie)垢🈲碎片掉落儀(yí)👉器内流道造成(chéng)的渦輪卡住問(wen)題。
原出液口尺(chǐ)寸爲10mm×14.2mm（3個），總面積(jī)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(liu)體力學原理計(ji)算有效流動面(miàn)積⁉️爲615mm2，遠大于原(yuan)出液口有效流(liu)動面積，所以流(liú)動阻力更小。
（2）在(zai)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(xīn)管外有取樣密(mì)封筒且直徑不(bú)能加大，維修時(shi)拆卸組裝方便(biàn)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(zào)成渦輪卡住的(de)較小🈲砂粒通過(guo)篩網，避免因篩(shāi)網過細而産生(shēng)的大量砂粒濾(lü)積在篩網上，造(zào)成流動阻力增(zēng)大影響流量測(cè)量的🔞問題。
由于(yu)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(zai)篩網上堵塞進(jin)液口，所以儀器(qì)進液口加📐篩網(wǎng)🛀🏻後不适用于聚(ju)合物驅和三元(yuan)驅産出剖面的(de)流量測量。
　　在儀(yí)器維修時觀察(chá)到砂粒直徑爲(wei)0.2~3.2mm，大于1mm的砂粒爲(wei)極少數。渦輪與(yǔ)渦輪安裝筒間(jian)隙爲1mm，所以砂粒(li)直徑小于1mm時不(bú)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(zǒng)面積960mm2，根據工程(cheng)流體力學計算(suan)有效流動面積(jī)爲586mm2。爲了盡量減(jian)小進液口的流(liu)動阻力，選用網(wǎng)眼小于1mm的18×18篩網(wǎng)，網眼尺寸爲0.98mm×0.98mm，鋼(gāng)絲直徑0.432mm。增加18×18篩(shāi)網後，6個💛進液口(kou)的網眼數量爲(wèi)420個，總面積403mm2，根據(jù)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(dao)面積的1.55倍。圖6是(shi)環空找水儀進(jin)液口及筒狀防(fang)砂篩網照片。

（3）在(zài)渦輪上、下設置(zhì)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(zhōng)設計放置有片(pian)狀磁鐵的磁鐵(tiě)環，渦輪☁️流量計(ji)上🙇🏻方放置單層(céng)的磁鐵環，吸附(fu)從出液口進🌈入(rù)的鐵鏽；渦輪流(liu)量計下方放置(zhi)雙層的磁鐵🈲環(huan)，吸附從進液口(kou)随井液進入的(de)鐵鏽。設置的上(shàng)、下磁鐵環預先(xian)吸附了鐵鏽，可(ke)防止鐵鏽被🔞渦(wō)輪磁鋼吸附❓。
　　單(dan)層磁鐵環設計(jì)見圖7，設計有6個(gè)片狀磁鐵，朝向(xiàng)内流道的磁鐵(tiě)🈲N、S極間隔放置來(lai)增強吸附鐵鏽(xiù)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(miàn)采用✏️雙層磁鐵(tiě)環設計是爲了(le)更有效地吸附(fù)在内流道内流(liú)動🚩井液中的鐵(tiě)鏽。

4.2設計可控式(shì)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(ji)流傘集流度一(yi)緻，就可以保證(zhèng)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(dao)第一點準備測(ce)量時，首🛀先❗打開(kai)集流傘，在儀器(qi)變換測量點時(shí)，正常收回集流(liu)傘，扶正器一直(zhí)💃🏻保持打開狀态(tài)，直到測完所有(you)👣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(fang)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(qì)的工作原理。扶(fú)正器連在集流(liu)傘電動機的下(xià)部，使用時，當儀(yi)器下到第一點(diǎn)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(hui)零表示集流傘(sǎn)完全打開。增加(jia)供電電🌐壓到70V打(dǎ)開扶💞正器，當扶(fú)正器電動機電(diàn)流回零時表示(shì)扶正器完♊全打(da)開，扶正器打開(kai)直徑爲120mm，起到在(zài)套管内将儀器(qì)♈扶正作用。
　　更換(huan)測點時供電電(dian)壓到-50V收回集流(liú)傘，集流傘電動(dong)機電流回零後(hòu)表示集流傘完(wán)全收回，可以更(gèng)換測點，測🚩量過(guò)✉️程中不收回扶(fu)正器。當供電電(dian)壓增加到-70V時收(shōu)回扶正器，扶正(zheng)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(dong)機電路示意圖(tú)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(liú)傘正常🚩打開、收(shou)回前提下控制(zhi)扶正器的打開(kai)和收回。圖8爲扶(fú)正器電動機的(de)控制電路[13]示意(yì)圖。

　　爲了維修和(he)更換方便，扶正(zhèng)器設計成單獨(du)短節，方便與✏️環(huan)空儀🏒器連接。連(lian)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(xiàn)場應用
　　設計的(de)環空找水儀可(kě)避免儀器起下(xia)過程中井壁上(shàng)的㊙️鐵鏽🔞、結垢碎(suì)片及地層出砂(shā)對渦輪葉片的(de)卡滞作用，确⁉️保(bǎo)集流傘在測🤩量(liàng)過程中的完好(hǎo)，保證測量結果(guo)的可靠性和一(yi)緻性，提高了施(shī)🌈工一次成功率(lǜ)。
　　2025年12月15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(liu)傘的保護效果(guǒ)，在全井測量結(jie)束後，收回扶正(zheng)器再進行全井(jing)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(dian)流量明顯下降(jiàng)，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(jīng)被刮破。
　　2025年12月15日(rì)在南8-丁4-XXX井對使(shi)用扶正器的環(huán)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(jìn)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(yi)🍓次的測量結果(guo)吻合，證明扶正(zhèng)器對提高測量(liàng)結果的準确性(xing)有很好的效果(guo)，也證明了環空(kōng)找水儀加入扶(fú)正器是有必要(yao)的。

　　通過20餘井次(ci)的試驗應用，沒(mei)有發生過集流(liú)傘刮破的現象(xiàng)☂️，證明扶正器對(dui)提高測量結果(guǒ)的準确性具🍉有(yǒu)重要作用。
6結論(lùn)
（1）改進後的環空(kōng)找水儀在水驅(qū)産出剖面流量(liàng)測量時能有效(xiào)防止渦輪流量(liang)計卡滞現象的(de)發生，從而提高(gāo)⭐施工⛱️實效和流(liú)㊙️量測量的準确(que)性。
（2）在流量測量(liang)過程中可控式(shi)扶正器可有效(xiào)保護集流傘，避(bì)免集流傘在起(qǐ)下過程中被刮(guā)壞，提高流量測(cè)量💔的可靠性✉️和(he)施🈲工一次成功(gōng)率。
（3）可控式扶正(zheng)器電路簡單，控(kòng)制可靠，操作簡(jian)單，檢修方🙇🏻便，易(yi)于推廣使用。
（4）改(gai)進後的環空找(zhao)水儀不适用于(yú)聚合物驅和三(san)元驅産出剖面(mian)的測量。

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