摘要:爲了(le)解決産出(chu)剖面測井(jing)用 渦輪流(liú)量計 的砂(shā)卡難題，采(cai)用等效面(mian)積法改變(biàn)進液孔、出(chū)液孔形‼️狀(zhuang)🈲，對❄️原😘有渦(wo)輪流量計(ji)機械結構(gòu)進行優化(hua)設計。詳細(xi)介紹了防(fang)⭐砂卡裝置(zhi)㊙️的結構及(jí)工作原理(lǐ)，防砂卡渦(wō)輪流量計(jì)的技術指(zhi)标及🛀室内(nei)校😄準結果(guo)。現場試驗(yan)表明，較原(yuán)有傳統渦(wo)輪流量計(ji)，防砂卡渦(wo)輪流量計(jì) 可以顯著(zhe)減少砂卡(ka)率，有效提(ti)高産出剖(pōu)面測井成(chéng)功率。
0引言(yan)
　　目前，過環(huán)空阻抗找(zhao)水儀主要(yao)實現含水(shuǐ)和流量測(cè)試，含水采(cǎi)✔️用🤞電導法(fa)測量，流量(liàng)測試主要(yao)采用渦輪(lún)流量計旦(dàn)🐪。渦輪流量(liang)計的🥵原理(lǐ)和結構決(jue)定其有一(yī)緻命缺點(diǎn),即其葉輪(lun)屬于轉動(dong)部件，與渦(wō)輪流量計(jì)接觸流體(tǐ)中的雜質(zhi)往往導緻(zhi)葉輪砂卡(kǎ)叔。通過統(tǒng)🏃‍♀️計分析，油(you)井出砂、垢(gòu)粒、垢片、渦(wō)輪支架與(yu)葉輪間隙(xi)小、鐵屑是(shi)造成砂卡(ka)的主要原(yuan)因。中原測(ce)井公🔴司在(zài)注入井中(zhōng)的渦輪流(liú)量計磁鋼(gang)安裝⭐防磁(ci)罩,解決砂(sha)卡取得較(jiao)好效果畢(bi);專利《防堵(dǔ)卡渦輪☁️流(liú)量計》提出(chu)切向渦輪(lún)♊流量計的(de)辦法解決(jué)🏃‍♀️産出井砂(shā)卡國,但未(wei)找到相應(yīng)的應用文(wen)獻。大慶油(you)田處于開(kai)發中後期(qī)👅，大量的井(jing)存在出砂(sha)、垢粒⭐現象(xiang)。通過統計(ji)，在采油五(wǔ)廠砂卡占(zhàn)到70%,其中儀(yi)器自身原(yuan)❌因❤️和井況(kuang)造成的砂(shā)卡占到94%。渦(wō)⛹🏻‍♀️輪流量計(jì)出現砂卡(ka)，則得到的(de)産液量不(bú)✔️準,無法爲(wèi)地質部門(mén)提供真實(shí)準确👈的環(huán)空測試資(zī)✔️料，達不到(dào)指導油田(tian)開發生産(chǎn)的目的。爲(wei)了降低砂(sha)卡率,通.過(guò)機械解:卡(ka)的辦法實(shi)現解卡。
1防(fáng)砂卡渦輪(lun)流量計結(jie)構及防砂(sha)卡工作原(yuan)理
　　防砂卡(kǎ)渦輪流量(liàng)計結構如(rú)圖1所示，主(zhǔ)要由渦輪(lún)流❗量計、篩(shai)狀出液孔(kǒng)、渦輪流量(liang)計安裝短(duǎn)接、解卡管(guan)、解卡管開(kāi)槽、中心管(guǎn)、長條孔(銷(xiao)釘運動槽(cáo)7)、薄壁筒、進(jìn)液孔、解卡(kǎ)管固定銷(xiāo)釘、含水傳(chuán)感器安裝(zhuang)筒組成。采(cǎi)用等效面(miàn)法,将進液(ye)孔一分爲(wèi)二✨，改爲寬(kuān)2mm的矩形進(jìn)液💃🏻孔，解決(jue)從進🌈液孔(kong)進入的長(zhang)垢片或大(da)⁉️垢片造成(cheng)的👉砂卡，如(ru)圖2所示。将(jiāng)原先3個方(fāng)型的出液(ye)孔改爲直(zhi)徑4mm的陣列(lie)狀🐇的篩孔(kǒng)，解決儀器(qi)在下井過(guò)程中從出(chu)液孔進入(rù)儀器的長(zhǎng)垢片、大垢(gòu)片造成的(de)砂🍓卡，如圖(tu)3所示。


　　将(jiang)渦輪支架(jià)内徑擴大(da),解卡管的(de)内壁充當(dang)渦輪的内(nèi)壁,解卡🐆管(guan)通過固定(ding)銷釘固定(ding)在薄壁筒(tǒng)上,通過開(kāi)收傘，薄壁(bi)筒帶動解(jie)卡管在長(zhang)條孔上下(xià)運動，解卡(kǎ)管在解卡(kǎ)管開槽上(shang)下通過✂️渦(wō)輪總成的(de)支架,在🐇收(shōu)傘的過程(cheng)中實現渦(wo)輪總成㊙️的(de)支架内壁(bì)與葉輪之(zhī)間的空間(jian)增大，從而(ér)實現井内(nèi)出砂、垢粒(li)、小垢片、渦(wo)輪支架與(yǔ)葉輪間隙(xi)小造成的(de)砂卡的解(jiě)卡。
　　在解卡(ka)管底端安(an)裝磁鋼,如(ru)圖4所示,吸(xī)附流體中(zhōng)鐵屑、鏽粉(fěn)，解🌈決渦輪(lún)葉片磁鋼(gang)吸附鐵屑(xiè)造成的砂(sha)卡🏃🏻。

2主要技(ji)術指标
　　20m3渦(wō)輪流量計(ji)流量最大(dà)允許誤差(chà)爲3%，啓動排(pai)量1m3/d，支架♉内(nei)🈲腔直徑由(yóu)13．80mm擴大爲17．76mm，解(jie)卡管長18．90mm，外(wai)徑Ф17．00mm，内徑Ф13．80mm。
　　40m3渦(wō)輪流量計(ji)流量最大(da)允許誤差(chà)爲3%，啓動排(pai)量2m3/d，支架内(nei)腔直✨徑由(yóu)17．76mm擴大爲20．00mm，解(jie)卡管長18．90mm，外(wài)徑Ф19．30mm，内徑Ф17．76mm。
　　解(jie)卡管頂端(duān)每120°均勻分(fen)布長16．1mm，寬2mm槽(cao)縫，線槽長(zhang)24．6mm，寬2mm，解卡管(guan)底端的銷(xiāo)釘走固定(ding)槽寬4mm，長10mm
3室(shi)内校準
　　爲(wèi)了驗證可(ke)行性,采用(yòng)室内校準(zhǔn)實現。機加(jia)組裝2支型(xíng)号HK-ZS-40儀器,編(bian)号爲P033、P032,2支HK-ZS-20儀(yí)器，編号爲(wei)K001、K018,進行室内(nei)流量校準(zhǔn)。校準介質(zhì):自來水。從(cóng)2025年12月15日到(dao)2025年12月15日,先(xiān)後校準阻(zǔ)抗儀40多次(ci)。
3.1關于解卡(ka)管、進液孔(kǒng)、出液孔造(zào)成的摩擦(cā)和局部擴(kuò)大(縮小)阻(zu)力🐉損失用(yòng)K值确定
　　K值(zhi)爲儀器常(cháng)數,理想狀(zhuang)态下，渦輪(lún)轉動隻受(shou)流體作用(yong)于渦輪的(de)🌐力，但實際(jì)測量時,除(chu)了流體作(zuo)用于渦輪(lún)的🥵力外，渦(wo)輪還受🔅到(dao)流體的粘(zhān)性摩擦力(li)、渦輪自重(zhòng)及渦輪軸(zhóu)承轉動的(de)摩擦力、流(liú)體在進入(ru)渦輪橫👣截(jie)面的局部(bù)阻力，儀器(qi)常數用📞于(yu)評價渦輪(lún)葉片的受(shòu)力情況，其(qí)🛀定義式爲(wei):
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中,K爲儀(yi)器常數,r/(m3?s);ξ爲(wei)流量系數(shu)，°/m3。
　　儀器常數(shu)的物理意(yi)義是單位(wèi)時間内單(dan)位體積的(de)流體流過(guò)渦輪時,渦(wō)輪轉動圈(quan)數。從儀器(qì)常數的定(dìng)義式可知(zhi)🙇🏻,K值表征了(le)流量範圍(wei)内渦輪的(de)平均轉速(sù)，要求其大(dà)于等于1。K值(zhi)越大，則渦(wo)輪轉速越(yue)快，所受阻(zu)🏃🏻力越小，因(yin)此解卡管(guan)❗、進液孔、出(chu)🌈液孔造成(cheng)🥵的局部擴(kuò)💯阻力損失(shi)可以由K值(zhi)衡量。通過(guo)校準，按(2)式(shì)以最小二(èr)🌏乘法就可(kě)求♻️得儀器(qi)常數K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(shi)(2)中，N爲渦輪(lun)轉動轉數(shu),r/s;Q爲流量，m3/d;q爲(wèi)啓動排量(liàng)，m3/d.
　　表1爲2025年12月(yuè)15日P033第6次校(xiao)準結果。本(běn)次校準平(píng)均K值1.301r/(m3?s),大于(yú)1.0r/(m3?s),同🍉時最⁉️大(da)🌐引用誤差(cha)爲1.08%，小于最(zuì)大允許誤(wù)差3%，啓動排(pái)量2m2/d時的平(píng)均轉速1.850r/s,因(yīn)此P033校準合(he)格。同樣,P032、K001、K018先(xian)後校準合(he)格。因此，在(zai)啓動排量(liàng)、最♍大允許(xu)誤差合格(ge)的前提下(xià),K值大于等(deng)于1,K值可以(yǐ)評價解卡(ka)管、進液孔(kǒng)、出液孔造(zao)🐉成的局部(bù)阻力損失(shi)。

注:标準流(liu)量單位，m3/d;被(bei)測轉速單(dan)位,r/s;K值單位(wei)，r/(m2?s)。
3.2确定渦輪(lun)葉片轉動(dòng)的持續時(shi)間
　　渦輪葉(ye)片能轉動(dòng)的持續時(shi)間是指渦(wo)輪調試好(hao)後，在一定(dìng)🏃‍♀️作用力下(xia)，渦輪葉片(pian)從轉動開(kāi)始到停止(zhǐ)的🍉時間。由(you)表2可知🍉,P032第(di)1次校準時(shi)，解卡裝置(zhì)末端沒有(you)安裝磁鋼(gāng)，渦輪調🈚試(shi)結果持續(xu)時間19s,最大(da)引用誤差(chà)3.012%不合格，啓(qǐ)動排量2m3/d時(shi)，平🙇‍♀️均轉速(su)爲💔0.943r/s,渦輪雖(sui)然✉️沒有轉(zhuǎn)動🚶,但已接(jiē)近轉動。P032第(dì)2次校準時(shí)，解卡裝置(zhi)末端沒有(yǒu)安裝磁鋼(gāng)，渦輪調試(shi)結果持續(xù)時間20s,最大(da)引用誤⭐差(cha)2.856%合格，啓動(dong)排量2m3/d時,渦(wō)輪轉動,平(píng)均轉速爲(wei)1.867r/s。K001第1次校準(zhǔn)時，解卡裝(zhuāng)置末端沒(méi)有🔴安裝磁(cí)鋼，渦輪調(diao)試👣結果持(chí)續時間30s,最(zuì)大引用誤(wù)差2.458%合🛀格，啓(qǐ)動✔️排量1m3/d時(shí)，渦輪轉動(dong)，平均轉.速(su)爲2.245r/s。P032和K001的校(xiao)🔞準結果表(biǎo)明，在啓動(dong)排量時，渦(wo)輪葉片轉(zhuǎn)動的持續(xù)時間超過(guò)20s,就可以保(bǎo)證啓動排(pai)量🐅、最大㊙️引(yǐn)用誤差合(hé)格。爲了提(tí)高渦輪流(liu)量計校準(zhun)精度，硬性(xing)規定爲了(le)保證啓動(dòng)排量，渦輪(lun)葉片轉動(dòng)的持續時(shi)間爲30s。

3.3磁鋼(gāng)位置和大(da)小的确定(dìng)
　　由表2可知(zhi),解卡裝置(zhì)末端粘貼(tie)寬15mm、長15.2mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gāng),安裝距☂️離(li)渦輪流量(liang)計磁鋼8.9cm時(shi),P032第3次渦輪(lun)葉片轉動(dong)持續時間(jiān)28s,40m3/d平均轉速(su)49.650r/s;同樣的磁(ci)鋼大小和(hé)安裝距離(lí)，K001第2次調試(shi)渦輪,葉輪(lún)轉動持續(xu)時間26s,最大(dà)引用誤差(cha)🍉1.908%合格，啓動(dong)排量1m3/d時,平(ping)🐆均轉速0.513r/s,不(bu)合格。K001第3次(ci)，解卡裝置(zhì)📐末端粘貼(tie)寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形🔆磁鋼(gāng)，安裝距離(li)渦輪流量(liang)🐪計磁鋼9.6cm,渦(wō)輪沒有調(diao)試持續時(shi)間30s,但校準(zhun)結果最大(da)引用誤差(chà)3.752%不合格，啓(qǐ)動排量1m3/d沒(mei)有啓動，平(píng)均轉速0.666r/s不(bu)⛷️合格。K001第4次(cì)，重新調試(shi)🐪渦輪，持續(xù)時間30s,同時(shí)💃🏻将寬15mm、長3.8mm、厚(hòu)1.8mm的弧形磁(ci)鋼,距離渦(wō)輪流量計(jì)磁鋼的距(ju)離調整爲(wèi)㊙️12.15cm,最大引用(yong)誤差1.095%，啓動(dong)排量1m3/d啓動(dòng),平均轉速(sù)2.587。故最終确(que)定弧形磁(ci)鋼寬15mm、長3.8mm、厚(hou)1.8mm,距離渦🌈輪(lun)流量計磁(ci)鋼的距離(lí)爲12.15cm。此🌍時在(zài)流量計啓(qi)動排量時(shi)🆚，渦輪葉片(piàn)轉動。
3.4中心(xin)管、解卡裝(zhuang)置材質确(que)定
　　将解卡(kǎ)裝置下端(duan)弧形磁鋼(gang)去掉，并重(zhong)新調試渦(wo)輪，結果見(jian)表3。渦輪調(diao)試結果持(chi)續時間35s,雖(suī)然誤差-2.12%合(hé)格，但啓㊙️動(dòng)排量2m3/d仍沒(méi)有啓動。磁(ci)鋼去掉後(hòu)，還有什麽(me)原因呢?2014年(nián)🐇12月15日檢修(xiu)發現,中心(xīn)管、解卡裝(zhuāng)置被磁化(hua)，變相有磁(cí)場影響渦(wo)輪流量計(ji)啓動排量(liang)。更換中心(xīn)管🈲薄壁筒(tong)重新校準(zhǔn),重複校💁準(zhun)13次,誤差爲(wei)💃分别爲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。從(cong)結果可🔞知(zhī),儀器P033線性(xìng)、穩定性、重(zhong)複性良好(hao)。所以中心(xīn)管、解卡裝(zhuāng)置必須💰爲(wei)不導磁材(cai)料。

4現場應(yīng)用
　　防砂卡(kǎ)渦輪流量(liàng)計在五大(da)隊成功解(jiě)卡370井次，現(xian)場🛀解卡測(cè)試曲線見(jiàn)圖5。剛測試(shi)時，渦輪葉(yè)片轉動正(zheng)常，大約在(zai)20s左右，由于(yú)流🏃‍♀️體帶🍓進(jin)的雜質導(dǎo)緻流量曲(qu)線⭕歸零。通(tong)過儀器二(er)芯供電收(shōu)傘，大約15s後(hou)再開傘，一(yi)芯流量供(gong)電測試，渦(wo)輪🐅葉片通(tōng)過瞬間開(kai)收㊙️傘，擴大(dà)了🌈葉輪與(yǔ)渦輪殼體(tǐ)之間的空(kōng)間，雜質通(tōng)過渦輪葉(ye)片旋轉正(zheng)常。從曲線(xiàn)可以看出(chu),在解卡前(qián)和解卡後(hòu),渦輪旋轉(zhuan)--緻，都爲15m3/d左(zuo)右，而且解(jie)卡前後沖(chòng)次一緻，渦(wo)輪⭐流量計(jì)解卡裝置(zhi)有♈效解決(jue)了因油井(jǐng)出✔️砂、垢片(pian)、間隙小造(zào)成的砂卡(kǎ)，砂卡率由(yóu)原先的70%降(jiàng)低到30%，實現(xiàn)了産液剖(pōu)面流量準(zhǔn)确測試🔆。

　　在(zài)現場應用(yòng)中發現，磁(ci)鋼固定采(cǎi)用AB膠效果(guo)不理想，下(xià)一步研究(jiu)怎麽固定(ding)磁鋼，磁場(chǎng)的大小怎(zen)麽确定，解(jiě)決渦輪磁(ci)鋼吸附鐵(tie)屑造成的(de)砂卡。
5結論(lùn)
1)K值可以衡(héng)量解卡裝(zhuāng)置、進液孔(kǒng)、出液孔、弧(hu)形磁鋼造(zao)成😘的摩擦(cā)和👅局部阻(zǔ)力損失;
2)在(zài)解卡裝置(zhì)末端粘貼(tie)寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gang)，距離渦輪(lún)流量計磁(ci)鋼的距離(lí)爲12.15cm時,在渦(wo)輪流量計(jì)啓動排😘量(liàng)不會造成(cheng)不啓動;
3)中(zhōng)心管、解卡(kǎ)裝置必須(xu)是不導磁(ci)材料,否則(zé)啓動排量(liàng)💯不✍️能啓動(dòng);
4)磁鋼固定(ding)采用AB膠效(xiao)果不理想(xiang)，下一步研(yan)究磁場的(de)大小和磁(cí)🔞鋼固定方(fang)式。

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