摘要:爲了(le)解決産出(chu)剖面測井(jing)用 渦輪流(liú)量計 的砂(sha)卡難題，采(cǎi)用等效面(miàn)積法改變(bian)進液孔、出(chū)液孔形🏃🏻狀(zhuàng)，對原有渦(wo)輪流量計(ji)機械結構(gòu)進行優化(hua)設計。詳細(xì)介紹🤟了防(fáng)砂卡裝置(zhi)的結構及(jí)工作原理(li)，防砂卡渦(wo)輪流量計(jì)的技術指(zhǐ)标及室内(nei)校準結果(guǒ)。現場🏃🏻試驗(yan)表明，較原(yuan)有傳🚶‍♀️統渦(wo)輪流量計(jì)，防砂卡渦(wo)輪流量計(jì) 可以顯著(zhe)減少砂卡(kǎ)率，有效提(ti)高産出剖(pōu)面測井成(chéng)功🔴率。
0引言(yán)
　　目前，過環(huan)空阻抗找(zhao)水儀主要(yào)實現含水(shui)和流量測(cè)試，含水💔采(cǎi)🌈用電導法(fǎ)測量，流量(liang)測試主要(yào)采用渦輪(lún)流量計旦(dan)。渦輪流量(liang)計的原理(lǐ)和結構決(jué)定其有一(yī)緻命缺點(diǎn),即其葉輪(lún)屬🌂于轉動(dong)部件，與渦(wo)輪流量計(jì)接觸流體(tǐ)中的雜質(zhì)往往導緻(zhì)😄葉輪砂卡(ka)叔。通過統(tǒng)計分析，油(yóu)井出砂、垢(gou)粒、垢片、渦(wō)輪支架與(yǔ)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(zhong)的渦輪流(liu)量計磁鋼(gāng)安裝防磁(ci)罩,解決砂(sha)卡❄️取得較(jiào)好效果畢(bi)👄;專利《防堵(du)卡渦輪流(liú)量計》提出(chū)切向渦輪(lun)流量計的(de)辦法解決(jue)産出井砂(sha)卡國,但未(wei)找到相應(ying)的應用🌈文(wen)獻。大慶油(you)田處于開(kai)⚽發中後期(qi)，大量的井(jǐng)存在出砂(shā)、垢粒現象(xiang)。通過統計(jì)，在采油五(wǔ)廠砂卡占(zhan)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(kǎ)，則得到的(de)産液量不(bú)準,無法爲(wèi)地質部門(men)提供真實(shi)準确🈲的環(huán)空測試資(zi)料，達不到(dào)指導油田(tian)開發生産(chan)的目的。爲(wèi)了降低砂(sha)卡率,通.過(guo)機械解:卡(ka)的辦法實(shí)現解卡。
1防(fáng)砂卡渦輪(lun)流量計結(jié)構及防砂(shā)卡工作原(yuán)理
　　防砂卡(ka)渦輪流量(liang)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(kong)、渦輪流量(liàng)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(ka)管固定銷(xiāo)釘、含水傳(chuan)感器安裝(zhuāng)筒組成。采(cai)用等效面(mian)法,将進液(yè)孔💜一分爲(wei)二，改爲寬(kuān)2mm的矩形進(jin)液孔，解決(jue)從進液孔(kong)進入的長(zhang)垢片或大(dà)✍️垢片造成(chéng)的砂卡，如(rú)圖2所示🔴。将(jiang)原先3個方(fang)型的出液(yè)孔改爲直(zhí)徑🏃🏻‍♂️4mm的陣列(liè)狀的篩孔(kong)，解決儀🛀器(qì)在下井過(guo)程中從出(chū)液孔進入(ru)儀器的長(zhǎng)垢片、大垢(gou)片造成的(de)砂🔞卡，如圖(tu)3所🌏示。


　　将(jiāng)渦輪支架(jià)内徑擴大(dà),解卡管的(de)内壁充當(dāng)渦輪的内(nei)壁💛,解卡管(guǎn)👌通過固定(dìng)銷釘固定(dìng)在薄壁筒(tong)上,通過開(kāi)收傘，薄👌壁(bi)筒帶動解(jiě)卡管在長(zhǎng)條孔上下(xia)運動，解卡(kǎ)管在🐪解卡(ka)管開槽上(shang)下通過渦(wo)輪總成的(de)支架,在🌈收(shōu)傘的過程(cheng)中實現渦(wō)輪總成的(de)支架内壁(bì)與葉輪之(zhi)間的空間(jian)增大，從而(ér)實現井内(nèi)出砂、垢粒(lì)、小垢片、渦(wo)輪支架與(yǔ)葉輪間隙(xì)小造成的(de)砂卡的解(jiě)卡🏃🏻‍♂️。
　　在解卡(ka)管底端安(ān)裝磁鋼,如(rú)圖4所示,吸(xī)附流體中(zhōng)鐵屑✍️、鏽粉(fen)，解決渦輪(lun)葉片磁鋼(gang)吸附鐵屑(xiè)造成的砂(shā)卡。

2主要技(ji)術指标
　　20m3渦(wō)輪流量計(ji)流量最大(da)允許誤差(cha)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(wài)徑Ф17．00mm，内徑Ф13．80mm。
　　40m3渦(wō)輪流量計(ji)流量最大(dà)允許誤差(cha)爲3%，啓動排(pái)量2m3/d，支架内(nèi)腔直徑由(you)17．76mm擴大爲20．00mm，解(jie)卡管長18．90mm，外(wài)徑Ф19．30mm，内徑Ф17．76mm。
　　解(jiě)卡管頂端(duān)每120°均勻分(fèn)布長16．1mm，寬2mm槽(cáo)縫，線槽長(zhang)24．6mm，寬2mm，解卡🐕管(guǎn)底端的銷(xiao)釘走固定(dìng)槽寬4mm，長10mm
3室(shì)内校準
　　爲(wèi)了驗證可(kě)行性,采用(yong)室内校準(zhun)實現。機加(jiā)組裝2支型(xing)🌈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(zhun)。校準介質(zhi):自來水。從(cong)2014年✨12月16日到(dào)2025年12月16日,先(xian)後校準阻(zǔ)抗儀40多次(cì)。
3.1關于解卡(kǎ)管、進液孔(kong)、出液孔造(zao)成的摩擦(ca)和局部擴(kuo)大(縮小)阻(zu)力損失用(yòng)K值确定
　　K值(zhi)爲儀器常(chang)數,理想狀(zhuàng)态下，渦輪(lun)轉動隻受(shòu)流體作用(yòng)于渦輪的(de)力，但實際(ji)測量時,除(chu)了流體作(zuo)用于渦輪(lun)的力外，渦(wō)輪還受到(dao)流體的粘(zhan)性摩擦力(li)、渦輪自重(zhong)及渦輪軸(zhóu)承♻️轉動的(de)㊙️摩擦力、流(liu)體在進入(rù)渦輪橫🥵截(jie)面的局部(bù)阻力，儀器(qì)常數用于(yu)評價渦💰輪(lun)葉片的✨受(shòu)力情況，其(qí)定義式爲(wèi):
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中,K爲儀(yí)器常數,r/(m3?s);ξ爲(wei)流量系數(shù)，°/m3。
　　儀器常數(shu)的物理意(yì)義是單位(wei)時間内單(dan)位體積的(de)流體⭐流過(guò)渦輪時,渦(wo)輪轉動圈(quān)數。從儀器(qì)常數的定(ding)義式可知(zhī),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(da)于等于1。K值(zhí)越🐕大，則渦(wō)輪轉速越(yue)快，所受阻(zǔ)力越小，因(yin)㊙️此解卡管(guan)、進液孔、出(chū)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(guò)校準，按(2)式(shì)以最小二(er)乘法就可(ke)求得儀器(qì)常數K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(shi)(2)中，N爲渦輪(lún)轉動轉數(shu),r/s;Q爲流量，m3/d;q爲(wei)啓動排量(liàng)，m3/d.
　　表1爲2025年12月(yuè)16日P033第6次校(xiao)準結果。本(ben)次校準平(píng)均K值1.301r/(m3?s),大于(yú)1.0r/(m3?s),同時最大(dà)引用誤差(chà)爲1.08%，小于最(zui)大允許誤(wu)差3%，啓動排(pai)量2m2/d時👄的平(ping)均轉速1.850r/s,因(yin)⛹🏻‍♀️此P033校👌準合(hé)格。同樣,P032、K001、K018先(xiān)後校準合(hé)⭐格。因此⚽，在(zai)啓動排量(liàng)、最大允許(xu)誤差合格(ge)的前提下(xia),K值大于等(deng)于1,K值可以(yǐ)評價解卡(kǎ)🌍管、進液孔(kǒng)、出液孔造(zao)成的局部(bù)阻力損失(shi)。

注:标準流(liú)量單位，m3/d;被(bèi)測轉速單(dan)位,r/s;K值單位(wèi)，r/(m2?s)。
3.2确定渦輪(lún)葉片轉動(dong)的持續時(shi)間
　　渦輪葉(ye)片能轉動(dòng)的持續時(shí)間是指渦(wō)輪調試好(hǎo)後🌈，在🛀🏻一定(dìng)作用力下(xia)，渦輪葉片(pian)從轉動開(kai)始到停止(zhǐ)的時間。由(yóu)表㊙️2可知,P032第(dì)1次校準時(shí)，解卡裝置(zhi)末端沒有(you)安🚶‍♀️裝磁鋼(gang)，渦輪調試(shi)結果持續(xù)時間19s,最大(dà)引用誤差(chà)3.012%不🧡合格，啓(qi)動排量2m3/d時(shi)，平均轉速(sù)爲0.943r/s,渦輪雖(sui)然沒有轉(zhuan)動⭕,但已接(jiē)近轉動。P032第(di)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(shì)結果持續(xu)時間20s,最大(da)引用誤差(cha)2.856%合格，啓動(dong)排量2m3/d時,渦(wo)輪轉動,平(ping)均轉速爲(wei)1.867r/s。K001第1次校準(zhun)時，解🈲卡裝(zhuāng)置末端沒(méi)有安裝磁(cí)鋼，渦輪調(diào)試結果持(chí)續時間30s,最(zui)大📞引用誤(wù)差2.458%合格，啓(qi)動排量1m3/d時(shí)，渦輪轉動(dòng)，平均轉.速(sù)爲2.245r/s。P032和K001的校(xiao)準結果表(biao)明，在啓動(dòng)排量時，渦(wō)輪葉片轉(zhuǎn)動的💰持續(xu)時間超過(guo)20s,就可以保(bao)證啓動排(pai)量、最大引(yǐn)用誤差合(hé)格。爲了提(ti)高渦輪流(liu)量計校準(zhǔn)精度，硬性(xing)規定爲了(le)保證啓動(dòng)排量，渦輪(lun)葉片轉動(dong)的持續時(shi)間爲30s。

3.3磁鋼(gāng)位置和大(dà)小的确定(dìng)
　　由表2可知(zhī),解卡裝置(zhì)末端粘貼(tiē)寬15mm、長15.2mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gang),安裝距離(lí)渦輪流量(liàng)計磁鋼8.9cm時(shí),P032第3次渦輪(lún)葉片轉動(dong)持續時間(jian)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(shì)渦輪🎯,葉輪(lún)轉動持續(xù)🌐時間26s,最大(da)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(tiē)寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gāng)，安裝距離(lí)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(zhǔn)結果最大(dà)引用誤差(cha)3.752%不合格，啓(qi)動排量1m3/d沒(méi)有啓動，平(píng)均轉速0.666r/s不(bú)合格。K001第4次(ci)，重新調試(shì)渦輪，持續(xu)時間30s,同🔞時(shi)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(jù)離調整爲(wei)🌏12.16cm,最大引用(yòng)誤差1.095%，啓動(dòng)排量1m3/d啓動(dòng),平均轉速(su)💋2.587。故最終确(que)定弧形磁(ci)鋼寬15mm、長3.8mm、厚(hòu)1.8mm,距離📧渦輪(lun)流量計磁(ci)鋼的距離(lí)爲12.16cm。此時在(zai)流量計啓(qi)動排量時(shi)，渦🈚輪葉片(piàn)轉動。
3.4中心(xīn)管、解卡裝(zhuāng)置材質确(què)定
　　将解卡(ka)裝置下端(duan)弧形磁鋼(gang)去掉，并重(zhong)新調試渦(wo)輪，結果見(jiàn)表3。渦🔞輪調(diào)試結果持(chi)續時間35s,雖(sui)然誤差-2.12%合(hé)格，但啓🈲動(dong)排量2m3/d仍沒(mei)有啓動。磁(ci)鋼去掉後(hou)，還有什麽(me)原因呢?2025年(nián)12月16日檢修(xiū)發現,中心(xin)管❤️、解卡裝(zhuāng)‼️置被磁化(huà)，變相有磁(cí)場🈲影響渦(wo)輪流量計(ji)啓動排量(liang)。更換中心(xin)管💛薄壁筒(tong)重新校準(zhǔn),重複校準(zhǔn)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(cóng)結果可知(zhi),儀器P033線性(xing)、穩✂️定性、重(zhong)複性良好(hao)。所以中心(xin)管🏃🏻、解卡裝(zhuang)置必須爲(wei)不導磁✉️材(cái)料。

4現場應(ying)用
　　防砂卡(kǎ)渦輪流量(liang)計在五大(dà)隊成功解(jiě)卡370井次，現(xian)場解卡測(ce)試曲線見(jiàn)圖5。剛測試(shi)時，渦輪葉(yè)片轉動正(zhèng)常，大約⭐在(zài)20s左右，由于(yú)流‼️體帶進(jin)的雜質導(dao)緻流量曲(qǔ)線歸零。通(tong)♻️過儀器二(er)芯供🐪電收(shou)傘💞，大約15s後(hòu)再開傘，一(yi)芯流量供(gòng)電測試，渦(wō)輪☎️葉片通(tong)過瞬間開(kāi)收傘，擴大(da)了🏒葉輪與(yu)渦輪殼體(ti)之間的空(kōng)間，雜質通(tong)過渦輪葉(ye)片👉旋轉正(zheng)常。從曲💁線(xiàn)可以看出(chū),在解卡前(qian)和解卡後(hou),渦輪旋轉(zhuan)--緻，都爲15m3/d左(zuo)✂️右，而且解(jiě)卡前後沖(chòng)次一緻，渦(wō)輪流量計(ji)解卡裝置(zhi)有效解決(jue)了因油井(jǐng)出砂、垢片(piàn)、間隙小造(zao)成的砂卡(kǎ)，砂卡率由(yóu)原先的70%降(jiang)低到30%，實🔆現(xian)了産液剖(pou)面流量準(zhǔn)确測試。

　　在(zai)現場應用(yòng)中發現，磁(cí)鋼固定采(cǎi)用AB膠效果(guǒ)不理想，下(xia)一❗步研究(jiu)怎麽固定(ding)磁鋼，磁場(chang)的大小怎(zen)麽确定，解(jie)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(heng)量解卡裝(zhuāng)置、進液孔(kǒng)、出液孔、弧(hú)形磁鋼造(zào)成的摩擦(ca)🈲和局部阻(zu)力損失;
2)在(zai)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(lun)流🙇🏻量😘計磁(cí)鋼的距離(lí)爲12.16cm時,在渦(wo)輪流量計(ji)啓動排量(liàng)不會造成(chéng)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(ze)啓動排🌈量(liang)不能啓動(dòng)🌈;
4)磁鋼固定(ding)采用AB膠效(xiao)果不理想(xiǎng)，下一步研(yán)究磁場的(de)大小和磁(cí)鋼固定方(fang)式。

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