摘要：井(jing)下渦街流量計 是(shì)一種新型的同心(xīn)集成注水井分層(céng)流量測試儀🌈。文中(zhōng)着重介紹了其原(yuán)理、結構、特點及室(shi)内實驗、現場應用(yong)情🔆況。該👨‍❤️‍👨儀器已在(zài)大慶等油田完成(chéng)160多層測試任務,應(yīng)用效🤩果良好。
　　油田(tian)的分層開采發揮(hui)了重要作用,其關(guan)鍵是分層注水。随(suí)着分🌐層注水的發(fā)展,相應的分層流(liu)量測試也有了長(zhǎng)足的進步👈,從初❓期(qi)的投球法測試到(dao) 浮子流量計 ,再到(dao)現在的 超聲波 流(liu)量計 、 電磁流量計(jì) 等,都先後爲油田(tian)分層流量測試技(ji)術的發展做出了(le)貢⚽獻。
　　以往渦街流(liú)量計主要用于地(dì)面的流量檢測,還(hái)沒有✂️關于其在井(jing)下測試中應用的(de)報道。2001年渦街流量(liàng)計在井下測試的(de)可能性,目前已研(yan)制出兩個系列的(de)井下渦街流量計(ji),一種是外♉徑φ21mm,用于(yú)同心集成注水井(jǐng)的分層流量測試(shi)(已完成40多口井160多(duo)🔴層的測試🌍);一種是(shi)外徑φ38mm,用于常規偏(pian)心注水井的📱測試(shi)。本文着重介紹外(wai)徑φ21mm的🤟井下渦街流(liu)量計。
井下渦街流(liu)量計工作原理
　　 渦(wo)街流量計 是基于(yú)卡曼渦街原理制(zhi)成的一種流體振(zhen)蕩性流量計(見圖(tú)1)。在流體中安放一(yi)根(或多根)非流線(xiàn)型阻流體,流體在(zài)阻流體兩側🐆交替(tì)地分離釋放出兩(liǎng)串規則的漩渦,被(bèi)稱爲卡🌈曼渦街🆚。在(zài)一定的流量範圍(wéi)内漩渦的分離頻(pín)率正比于管✏️道内(nei)的平均流速。
 
式中(zhong):ƒ一渦街頻率;
V一流(liu)速;
d一漩渦發生體(ti)寬度;
St一斯特勞哈(hā)爾數。
　　St的值與漩渦(wo)發生體寬度d和雷(léi)諾數Re有關，實驗證(zhèng)明:當Re在2x104~7x106的範圍内(nei),St值基本保持不變(biàn)。因此,(1)式表明,當d和(hé)st爲定值時,漩渦産(chan)生的頻率ƒ與流體(ti)的平均流速V成正(zheng)比,利用這一特性(xìng)制❓成井下渦街流(liú)量計。實際渦街傳(chuán)感器所測的并🎯不(bú)是平均流速,而大(dà)約是漩渦🍓發生體(tǐ)兩側的流速。由流(liú)體力學知識可知(zhi),在漩渦發生體兩(liang)側流速的分布規(guī)律👣,是随着流速的(de)變化而變化的。因(yin)此,渦💞街傳感器檢(jian)測到的流速與管(guan)道平均流速不是(shi)完全😍線性關系對(duì)應,而且井下流動(dong)狀态更爲複雜,受(shòu)壓力變化、噪😄聲、振(zhen)動等影響😄。在設🌈計(ji)時，先确定井下渦(wō)街流❌量計的管徑(jing),再通過室内試驗(yan)，選定漩渦發生體(tǐ)的形狀,以及漩渦(wo)發生體與漩渦檢(jian)測體之間的距離(lí)等一☁️系列參數,使(shi)井下渦街流量計(jì)能夠産生并檢測(cè)到強烈而🐆穩定的(de)漩渦🧑🏾‍🤝‍🧑🏼;其次,通過井(jing)下電路的降噪、濾(lǜ)波和地面軟件的(de)處理,使井底的噪(zao)聲和振動等影響(xiang)降到最小，保證流(liú)量計的測試精度(du)達到足夠的要求(qiu)。在實🤩際使用時,通(tōng)過先把渦街傳感(gan)器的儀表系數固(gù)化在流量計✨的E2PROM中(zhōng),然後通過标定用(yong)地面軟件繪💞制出(chū)的頻率與标準流(liú)量的試驗曲線,實(shí)現🔞對井下渦街流(liú)量計的非線性修(xiu)正。
井下渦街流量(liang)計的設計
1.工藝流(liú)程
　　井下電路原理(li)見圖2。當流體流經(jīng)井下渦街流量計(jì)的漩🔞渦♻️發生體時(shi)，這種發生體可産(chan)生強烈的穩定🤟的(de)旋渦,旋渦的頻率(lü)💰經信号放大後進(jìn)行濾波，然後由轉(zhuan)換電路轉換成單(dān)片機可處理的信(xìn)号,由單片機對信(xìn)号進行接收、處理(li)，并存于存儲器中(zhong),存儲器中的數據(jù)可用接口與地♌面(miàn)儀表連接☎️回放。
 
2.數(shù)據處理軟件
　　井下(xia)渦街流量計數據(ju)采集處理系統由(yóu)一台便攜式微型(xing)🙇‍♀️計算機構成。微機(jī)通過串行口與流(liu)量計進行通訊。控(kong)制軟件對計算機(ji)的配置要求寬松(sōng),操作系統兼容MicrosoftWindow95.98、NT或(huo)2000。
　　井下控制軟件采(cai)用PLM語言編制,主要(yào)包括标定、采集和(hé)回放🏃🏻三部分。利用(yòng)節能控制方式控(kòng)制儀器工作,儀器(qì)♉工作時間和工作(zuo)方式可以方便地(di)調整。地面數據處(chu)理軟件采用Delphi語言(yan)編制,軟件和電子(zi)流量計配合使用(yong)🥰,自動測量每口井(jǐng)不同介質、不同井(jǐng)層的流量和溫度(du)數據,從而實現注(zhu)水井計🔴量統計的(de)自動化。其中本系(xì)統軟件主要實現(xiàn)的功能是将🌍流量(liàng)計測量的⛹🏻‍♀️原始數(shù)據進行加工整理(lǐ)，然後在測量結🔴果(guo)的基礎上繪制出(chu)📱流量壓力指示曲(qǔ)🆚線,并将每次測量(liang)的原始數據和最(zuì)終結果以圖像或(huò)數據表格的方式(shì)進行預覽打印和(hé)歸類保存。軟件不(bú)需要安裝,直接複(fú)制到目标目錄即(jí)可，軟件界面友好(hao),操作🈲簡便、易學,在(zai)應用中得到了使(shǐ)用者的好評。
3.井下(xià)儀器結構
　　井下渦(wo)街流量計整體爲(wèi)不鏽鋼全密封結(jié)構,如圖3所示，主要(yào)由引管、渦街傳感(gǎn)器倉、走線盒、進液(yè)孔、電👈路倉🈲和電❗池(chi)倉組成♊。
 

室内試驗(yàn)
　　爲檢驗流量計性(xìng)能指标,爲現場試(shi)驗提供依據，流量(liang)計組裝、調試完成(cheng)後進行系統的室(shì)内試驗。
1.室内耐壓(ya)耐溫試驗
　　将接通(tong)電源的流量計下(xià)人到試驗缸中進(jin)行試驗,向試驗缸(gang)中⭐注人柴油并升(sheng)溫到85℃,升壓到60MPa,穩定(dìng)壓力、溫度1h後洩壓(ya)。反複升✊壓、穩壓、洩(xiè)壓兩次，完成流量(liàng)計耐壓、耐溫及疲(pi)☁️勞試驗。流量計起(qi)出後,經檢驗外型(xíng)無形變,流量計傳(chuán)感器、線路筒及電(dian)池筒無滲漏。室内(nei)耐溫耐壓試驗表(biǎo)明，随着溫度、壓力(li)的變化流量計工(gong)作狀态🔞穩定,溫度(dù)在30℃~85℃之間,零點數據(ju)的溫度漂移爲0.016%/℃(試(shi)驗🔱數據略)。流量計(jì)耐壓、耐溫性能可(ke)以滿足現場的需(xu)要。
2.流計标定試驗(yàn)
　　标定曲線和回歸(gui)曲線見圖4、圖5。從标(biao)定曲線上看,井下(xià)渦🧡街流量🚶計在流(liu)量發生變化時,曲(qǔ)線台階有明顯變(bian)化,回💁歸曲線近乎(hu)直線,說明其線性(xing)很好。.在室内對十(shí)幾隻流量計進行(hang)了标定試驗,其标(biāo)定曲線及回歸曲(qǔ)線非常相💚似。同時(shí).用标定好的流量(liang)計在室内模拟井(jǐng)下測試,試驗表明(ming),該井下🍉渦街流量(liang)計用于分層注水(shui)井流量測量是可(ke)行的。
 
3.流量計性能(néng)參數
　　流量計參數(shu)可由圖6、表1得出。
 
(3)穩(wěn)定性
　　由于井下渦(wō)街流量計沒有可(ke)動部件,所以它的(de)特性在使用中變(biàn)化很小，在長時間(jiān)使用過程中參數(shù)十分🐇穩定,而且不(bú)需頻繁标定,暫定(ding)爲半年标--次。現場(chǎng)試驗利用該技術(shù),使用φ21mm井下渦街流(liú)量計先後在6個油(yóu)田完成了40多口井(jing)160層同心集成注水(shuǐ)井的分層流量調(diao)配，應用效果良好(hǎo)。
　　圖7是采油一廠南(nán)1-2-水140井第--層流量測(ce)試曲線,從現場施(shi)工過📞程🛀和測試曲(qu)線看,井下渦街流(liu)量計具有以下兩(liǎng)個優點:
(1)井下渦街(jiē)流量計分辨率高(gao)。圖7中第一壓力點(diǎn)和第二⛷️壓力點流(liú)量測試值僅相差(chà)1m3/d左右。
 
(2)井下渦街流(liu)量計由于沒有可(kě)動部件,彌補了注(zhù)水水質較差時💋堵(dǔ)、塞儀器造成測試(shì)成功率低、測試周(zhou)期長等不足。使☂️用(yong)井下渦街流量計(ji)對同心集成注水(shuǐ)井進行流量調配(pèi),平均測試次數是(shi)2~3次,大大縮短了測(cè)試周期。
結論
1.井下(xia)渦街流量計與同(tong)心集成式細分注(zhù)水工藝配套,可滿(mǎn)足現場分流測試(shì)調配要求。注水水(shuǐ)質較差時,适應性(xìng)好,而☁️且還能用于(yu)偏心注水井的測(cè)試。
2.井下渦街流量(liang)計具有無可動部(bù)件、測試精度高、重(zhòng)💛複⭐性好,操作簡便(bian)易行等特點,符合(hé)未來流量測試的(de)發展方㊙️向。
3.井下渦(wō)街流量計穩定性(xing)好,不需要頻繁标(biao)定。

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