摘要:針對(duì)目前油田分層(céng)配注井注人量(liang)的監測需求🈲,研(yan)制一🏃‍♂️種基于電(diàn)磁感應原理的(de)電磁流量計 ,該(gāi)流量計可長期(qi)置于油田智能(néng)配注井,進行注(zhù)人量測量。介☁️紹(shào)儀器工作原理(lǐ)、結構設計及儀(yí)器技術指标。室(shì)内實驗🔆表明,智(zhi)能配注井井下(xià)電磁流量計在(zài)清水中标定具(jù)有很好的線性(xìng)響應,儀器輸出(chū)穩定,重複性好(hǎo),測量結🔞果正确(què)。現場試驗表✨明(míng)，應用電磁流量(liang)計進行智能配(pèi)注‼️井配注量監(jian)測,測試精度高(gāo),測量結果正💋确(que)可靠,可真實反(fǎn)應井下注人情(qing)況,可以長期置(zhi)于井下進行流(liu)量監測,能夠滿(man)足測試需求。
0引(yin)言
　　當油田開發(fa)進入中後期,分(fen)層注水驅油成(chéng)爲重要♊的開🧑🏽‍🤝‍🧑🏻采(cai)手段☁️。針對不同(tóng)井況,采用分層(céng)開采技術，根據(jù)需要對多個油(you)層同時注水,對(dui)不同的油層進(jìn)行定量的配注(zhu)。在現有的🌈采油(you)技術中,偏心注(zhù)水是目前油田(tian)采用的最主要(yao)方法，雖🔞然偏心(xin)注水工藝可以(yǐ)解決多級分層(céng)注水的問題,但(dan)傳統的測調工(gong)藝方法工作量(liang)大、效率低,已經(jing)嚴重制約了注(zhù)水技術的發展(zhan)。智能配注是利(li)用♋機電--體化技(ji)術,将流量監測(cè)、通信及自動控(kong)制系統置于井(jǐng)下智能配水器(qi)中,可對層段注(zhu)人量、累積注人(rén)量實時監控,将(jiāng)注人量🤩測試和(hé)調整結合起來(lai),實現井下各層(ceng)流量測試和🌏自(zì)動調配-2。井下各(gè)層流量的正确(que)測量是實現科(kē)學調配♍的關鍵(jiàn)。
　　近年來電子流(liú)量計的推廣使(shi)用,使注水井的(de)分層測試效率(lü)、測試資料的正(zheng)确性等都有很(hen)大提高。相對于(yu)其他的電🈲子流(liú)量計,電磁流量(liang)計結構簡單、無(wú)機械活🌂動部件(jian)、無節流部件、測(cè)量範圍寬、測量(liàng)結果♋精度高[34。在(zài)油田生産🚶中,電(dian)磁流量計被廣(guang)📱泛應用于注水(shuǐ)井、注聚井的注(zhu)人剖面測井,目(mu)前，電磁流量計(ji)也被用于油🈚水(shuǐ)兩相流産出剖(pōu)面測井,儀器工(gōng)作穩定,測量數(shù)據重複性好測(cè)💞量結果正确可(ke)靠[5。因此,研制🈚應(yīng)用于油田智能(néng)配注井流量測(ce)試⭕的電磁流量(liàng)計尤爲重要,可(kě)爲智能🤩調配提(ti)供可靠的流量(liàng)🔞數據。本文研制(zhì)了一種可長期(qī)放置于智能配(pèi)注井中的電磁(ci)流量計,該流量(liang)計能進🔞行注人(rén)量測量，對其工(gōng)作性能進行室(shì)内檢測并❤️進行(hang)🐪水域中的标定(dìng)。室内檢測及現(xian)場應用試驗表(biǎo)明,所研制的智(zhì)能配注井電磁(cí)流量計具有良(liang)好的穩定性、重(zhong)複性,線性響應(ying)好，可以長期置(zhi)于井下定時的(de)監測注水情況(kuang)。
1儀器結構設計(ji)及測調工藝
1.1總(zong)體方案設計及(ji)測調工藝
　　在油(yóu)田井下流體流(liú)量測量中,由于(yu)井下注人流體(ti)複👄雜,管🔴壁結垢(gou)現象嚴重,外流(liu)式電磁流量計(ji)受井壁變徑影(ying)響，因☔此,儀器設(shè)計爲内流式的(de)電磁流量計結(jie)構[6],整體結構示(shi)意💋圖見圖1。将儀(yí)器與電纜相連(lian)接,電纜與井下(xià)管柱固定,儀器(qì)坐人配水🈲器中(zhōng),整體跟随管柱(zhù)下人井下指定(ding)位置,通過配🔱水(shui)器閥門開度調(diào)節注人量大小(xiao)。對注水井進行(hang)測調時，給儀器(qì)供電,注水井中(zhong)流體通過進液(yè)口流人儀器測(ce)量通道内,流經(jing)電磁流量✊傳感(gan)器,電磁流量傳(chuan)感器随流量不(bu)同有相應的頻(pin)率💯輸出,流體經(jīng)電磁流量傳感(gǎn)器檢測後,通過(guo)配水器水嘴流(liu)人地層。電磁流(liú)量計📐的測量信(xìn)号經由測量電(diàn)路⚽處理,再通過(guò)電纜傳人地面(miàn)采集系統中,經(jīng)地面采集軟👉件(jian)處理可以直接(jie)讀出流量測量(liang)結果。
　　儀器進液(ye)口采用防護網(wang)設計,目的是防(fang)止井下雜🍉物進(jìn)人測量通道,可(ke)以避免大塊雜(zá)物堵塞調節水(shuǐ)嘴,同時消除雜(zá)物對感應電極(jí)的磨損，保證測(ce)量結果的正🐉确(que)性。考慮儀器需(xū)要長期放置于(yu)井下，爲适應井(jing)下惡劣的條件(jian),儀器外殼及感(gan)應電🔞極等部件(jian)選用耐腐蝕材(cái)質,以提高井下(xia)儀器長期工作(zuò)的穩定性,保證(zhèng)測量精度。
 
1.2測(ce)量傳感器結構(gou)設計
　　通過建立(li)仿真模型,利用(yòng)測量區域的樣(yàng)本平均值樣本(běn)🌈标準差、變異系(xi)數、磁場均勻長(zhǎng)度和均勻區域(yu)等相關概💔念對(duì)電磁流量計内(nei)部磁場分布情(qing)況進行分析,對(dui)傳感器的結構(gòu)參數與内部☁️磁(ci)場的關系進行(háng)研究,确定傳感(gan)器的優化設計(ji)結構[7-8]。傳感器結(jie)構示意圖見圖(tú)2,傳感器采用雙(shuang)發射磁⛱️極與雙(shuang)測量電極的結(jié)構🐅。測‼️量電極與(yǔ)發射磁極兩兩(liǎng)相對均勻分布(bù)在管道圓周上(shang),測量電極與儀(yi)器外殼相絕緣(yuan),與流體直接接(jiē)觸,磁🈲極的勵磁(ci)線圈内👣部🏒包裹(guǒ)鐵芯,用來産生(shēng)交變磁場,導電(diàn)流體從傳感器(qi)測量通道内流(liu)過時切割磁力(li)線并産生感應(yīng)電動勢。
 
1.3流道内(nèi)徑優化設計
　　電(diàn)磁流量計測量(liang)範圍大,對于地(di)面用電磁流量(liàng)計(相同直徑的(de)🔞傳感器),滿量程(cheng)流速爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度爲♊1~5m/s。計(ji)算不同管徑電(diàn)磁流量計測量(liang)的流量範圍,根(gēn)據計算結果⭕選(xuǎn)定合适的電磁(ci)流量計設計管(guǎn)徑🤟,電磁流量計(ji)管徑、流速與流(liu)量關系計算🏃🏻結(jie)果見表1。由表1可(ke)見，爲滿足1~100m³/d流量(liàng)測量範圍要求(qiú)，較佳的電磁👉流(liu)量計流道管徑(jìng)應該選擇爲10mm。爲(wèi)擴大流量測🚶量(liang)範💘圍,此次流道(dao)内徑設計爲🌏12mm。根(gen)據流量的測量(liang)範圍優化電磁(cí)流量傳感器的(de)結構,保證傳感(gan)🌐器的穩流長度(dù)。
 
1.4主要技術指标(biāo)與性能特點
　　電(diàn)磁流量計的主(zhǔ)要技術指标:外(wài)徑28mm,長度650mm,耐溫80℃,耐(nai)壓35MPa,流❤️量測量⭐範(fàn)👈圍爲0.5~120.0m³/d、精度爲±3%。電(dian)磁流量計的主(zhǔ)要性能特點🧡:①采(cǎi)用内流式結構(gòu)設計,不受井壁(bi)結垢及變徑影(yǐng)響,測試結果🌈更(gèng)正确可靠;②電磁(ci)流量計電極采(cǎi)用防腐設計,可(kě)以提高井下儀(yi)器長期工作的(de)穩定性✔️,保證測(cè)量精🔞度;③進液口(kou)采用防護網設(she)🍓計，防止異物♍進(jìn)人測量通道對(duì)測量結果的影(yǐng)響,提高測量可(kě)靠性;④充分考慮(lǜ)測量電極前後(hòu)的穩流段長度(du)，避免流體🔞流态(tài)對測量結果造(zao)成影響。
2室内檢(jiǎn)測及标定結果(guǒ)
2.1測量穩定性檢(jian)測
　　爲了檢測儀(yí)器工作性能，在(zài)現場應用前對(dui)儀器進行🤞水域(yù)的标定及檢測(cè)。将經過耐壓檢(jian)測後的儀器傳(chuán)感器全部浸人(ren)水中,通過室内(nèi)給儀器供電，間(jiān)隔10min記錄儀器輸(shū)出頻率。儀器工(gōng)作穩定性檢測(cè)結果見表2,儀器(qi)在水中輸出頻(pín)率穩定,工作狀(zhuang)态良好。
 
2.2儀器在(zai)室内水域中标(biao)定結果
　　将儀器(qi)連接封隔裝置(zhi)放人标定井簡(jiǎn)中,封隔裝置密(mì)封✔️儀器外璧與(yu)井簡内壁形成(chéng)的環形空間,保(bao)證⭐流體完全進(jin)人測量🔴通道。給(gei)儀器供電進行(háng)流量調節，流量(liang)調節爲☀️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(měi)一流量點時的(de)儀器輸出頻率(lü),記錄時⚽間爲2min。計(ji)算每一流量點(dian)時的儀👄器輸出(chu)頻率平均值,将(jiang)數據進行線性(xing)拟合,得到儀器(qì)的标定檢測結(jié)果圖見圖3,儀器(qì)的檢測數據結(jié)果(見表3)。由圖3可(ke)見，随着流量的(de)增大,儀器輸出(chū)頻率線性增加(jia),線性相關系數(shu)爲0.9999979,顯示⁉️出儀器(qi)具有良好的線(xiàn)性響應🆚。由表3可(kě)見,在0.5~120.0m³/d流量範圍(wéi)内,儀器測量誤(wu)差在±1%之内。
 
 
2.3儀器(qi)在室内水域重(zhong)複性檢測
　　記錄(lù)每一流量點時(shí)的儀器輸出頻(pín)率,在水中進行(hang)3次測量,儀器測(cè)量重複性結果(guo)見圖4。由圖4可見(jian),3次測量結果基(ji)本重複。計算重(zhong)複性誤差,對同(tong)--流量點的3次測(ce)量儀器輸出頻(pin)率🔅取平均值,以(yǐ)各流量點的平(píng)均輸出頻♻️率值(zhi)爲橫坐标,以流(liu)量爲縱坐标進(jìn)行線性拟合,得(de)到線性拟合結(jié)果,将每一-次各(gè)流量點的輸出(chu)頻率代人拟合(hé)公式中進行測(cè)量流量的💜計算(suan)，将測量的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量(liàng)與标準流量對(dui)比,計算滿量程(cheng)誤差,得到誤差(cha)分布(見圖✍️5)。最大(dà)重複性誤差💛爲(wèi)🐉0.65%，顯示清水中3次(ci)測量結果具有(you)良好的重複性(xìng)。
 
3現場試驗應用(yong)
　　将儀器置人配(pèi)水器中跟随管(guan)柱下人井下指(zhi)定位置♻️。注👈水㊙️井(jǐng)測調時,根據電(dian)磁流量計給出(chu)的實時測量結(jie)果調節注水井(jing)各層段的配注(zhu)量。在大慶油田(tian)進行了現場測(cè)調試驗,表4、表5分(fèn)别爲高XX-YY井、高AA-BB井(jing)7個層段的測調(diao)試驗結果。表4中(zhōng),高XX-YY井單層測調(diào)流量相對誤差(cha)最大爲👣5.25%,全井流(liú)量相對誤差爲(wèi)4.13%;表👌5中,高AA-BB井單層(ceng)測調流量相🐕對(dui)誤差最大爲6.70%,全(quán)井流量相對誤(wu)差爲♻️2.50%。2口井單層(céng)測調誤差和合(he)層誤差.均滿足(zu)測調要求。
 
　　儀器(qì)于2025年12月随井下(xià)工具下井進行(hang)注人量調配測(ce)量,2025年12月15日‼️從井(jǐng)下提出儀器,儀(yí)器在井下曆經(jīng)近1年時間,工作(zuo)狀态穩定,測量(liang)數據可靠,表明(ming)智能注人井電(dian)磁流量計可以(yi)長🍓期放置于井(jing)下配水器中,對(duì)🐆注水情況進行(háng)實時監測。流量(liang)測量結果可以(yǐ)真實反應井下(xià)流🌍量情況，精度(dù)🍉高,可以配合📱注(zhù)人井測調實現(xian)智能配注。
4結論(lùn)
(1)實驗表明,智能(néng)配注井井下電(dian)磁流量計在清(qing)水中具有很☔好(hao)的線性響應,儀(yí)器輸出穩定、重(zhong)複性好,測🤟量結(jie)果正确,滿量程(cheng)誤差在±1%之内。
(2)應(yīng)用電磁流量計(ji)進行智能配注(zhù)井配注量監測(cè)，可以真實反👄應(yīng)井下情況,測量(liàng)結果正确且測(ce)試精度📧高，可以(yi)滿足測試需求(qiu)。
(3)現場試驗中，電(dian)磁流量計在井(jǐng)下穩定工作時(shi)間1年左右,初✉️步(bù)達到設計要求(qiú)。需要繼續進行(hang)現場試驗🆚,進--步(bu)驗證電磁流量(liàng)計在井下穩定(ding)工作的時間,研(yan)究井下環境對(dui)電磁流量計的(de)影響。

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