摘要:針對(duì)目前油田(tián)分層配注(zhu)井注人量(liang)的監測需(xū)求,研制一(yī)種💜基于電(dian)磁感應原(yuan)理的電磁(cí)流量計 ,該(gāi)流量計可(ke)長期置于(yú)油田智能(néng)配注井,進(jin)行注人量(liàng)測量。介紹(shào)儀器工作(zuo)原理、結構(gòu)設計及儀(yí)器技術指(zhǐ)标。室内實(shi)驗表明,智(zhì)能配注井(jǐng)井下電磁(cí)流量計在(zài)清水中标(biao)定具有很(hen)好的線性(xìng)響應,儀器(qi)輸出穩定(ding),重複性好(hao),測量結果(guo)正确。現場(chǎng)試驗表明(míng)，應用電磁(cí)流量計進(jìn)行智能配(pèi)注井配注(zhu)量監測,測(ce)試精度高(gāo),測量結果(guǒ)正确可靠(kao),可真實反(fǎn)應井下注(zhù)人💜情況,可(kě)以長期置(zhì)于井🤩下進(jìn)行流量監(jian)測🍉,能夠滿(mǎn)足測試需(xu)求。
0引言
　　當(dāng)油田開發(fā)進入中後(hou)期,分層注(zhù)水驅油成(cheng)爲重要💛的(de)開采手段(duan)🤩。針對不同(tong)井況,采用(yòng)分層開采(cai)技術，根據(ju)需🈚要對多(duo)個油層同(tong)時注水,對(dui)不同的油(yóu)層進行定(ding)量的配注(zhù)。在現有的(de)采油技術(shu)中,偏心注(zhù)水是目前(qian)油田采用(yòng)的最主🌈要(yao)方法，雖然(ran)偏心注❗水(shui)工藝可以(yǐ)解決多級(ji)分層注水(shui)的問題,但(dàn)傳統🔞的測(ce)調工藝方(fāng)法工作量(liàng)大、效率低(dī),已經嚴重(zhòng)制約了注(zhu)水🈲技術的(de)發展。智能(neng)配注是利(li)用機電--體(ti)化技術,将(jiang)流量監測(ce)、通信及自(zì)動控制✔️系(xi)統置于井(jing)下智能配(pèi)水器中💃🏻,可(ke)對層段注(zhù)人量、累積(jī)注人量實(shí)時監控,将(jiāng)注人量測(ce)試和調整(zhěng)結合⛱️起來(lái),實現井下(xià)各層流量(liàng)測試和⭐自(zì)動調配-2。井(jǐng)下各層流(liu)量的正确(què)測量是實(shi)現科學🌈調(diào)配的關鍵(jiàn)。
　　近年來電(dian)子流量計(jì)的推廣使(shi)用,使注水(shui)井的分層(céng)測試效率(lü)、測試資料(liao)的正确性(xìng)等都有很(hěn)大提高。相(xiang)🆚對于其他(ta)😍的電子流(liú)量計❄️,電磁(ci)流量計結(jié)構簡單、無(wu)機械活動(dòng)部件、無節(jie)流部件、測(cè)量範圍寬(kuan)、測量結果(guǒ)精度高[34。在(zài)油田生産(chǎn)💛中,電磁流(liú)量計被廣(guǎng)泛應用于(yú)✉️注水井、注(zhù)聚井的注(zhu)人剖⚽面測(cè)井,目前，電(dian)磁流量計(jì)也被用于(yú)油❗水兩相(xiang)流産出剖(pou)面測井,儀(yi)器工🈲作穩(wěn)👅定,測量數(shu)💜據重複💰性(xing)好測量結(jie)果正确可(ke)靠[5。因此,研(yán)🐕制應用于(yu)油田智能(néng)配注井流(liu)量測試的(de)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻電磁流量(liang)✏️計尤爲重(zhong)要,可爲智(zhì)能調配提(ti)供可靠的(de)流量數據(ju)✏️。本文研制(zhi)了一種可(kě)長期放置(zhì)于智能配(pei)注井中的(de)電磁流量(liàng)計,該流量(liang)計能進🌈行(háng)注人量測(cè)量，對其工(gōng)作性能進(jin)行室内檢(jiǎn)測并進行(háng)水🏃🏻域中的(de)标定。室内(nei)檢測及現(xian)場應用試(shi)驗表明,所(suǒ)研制的🔞智(zhì)能配注井(jǐng)電磁流量(liang)計具有良(liang)好的穩定(ding)性、重複性(xìng),線性響🎯應(ying)好，可以長(zhǎng)期置于井(jǐng)下定時的(de)監測注水(shuǐ)情況。
1儀器(qì)結構設計(jì)及測調工(gōng)藝
1.1總體方(fang)案設計及(jí)測調工藝(yì)
　　在油田井(jǐng)下流體流(liú)量測量中(zhōng),由于井下(xià)注人流體(tǐ)複雜♍,管壁(bì)🌈結垢現象(xiàng)嚴重,外流(liu)式電磁流(liú)量計受井(jing)壁變徑影(yǐng)響，因此,儀(yí)器設計爲(wei)内流式的(de)電磁流量(liàng)計結構📞[6],整(zheng)體結構示(shi)意☁️圖見圖(tú)1。将儀器與(yǔ)電纜相連(lián)💚接,電纜與(yǔ)井下管柱(zhù)固定,儀器(qì)✊坐人配水(shuǐ)器中,整體(tǐ)跟随管柱(zhu)下人井下(xià)指定🚶位置(zhi),通過配水(shuǐ)器閥門開(kai)度調節注(zhù)人量㊙️大小(xiǎo)。對注水井(jǐng)進行測調(diào)時，給儀器(qì)供電,注水(shuǐ)井中流體(tǐ)通過進液(yè)口流人儀(yí)器測量通(tōng)道⛱️内,流經(jing)電磁流量(liang)傳感器,電(dian)磁流量傳(chuán)感器随流(liu)量不同有(you)相應的頻(pin)率輸出,流(liu)體經電磁(ci)流量傳感(gan)器檢測後(hou),通過配水(shuǐ)器水嘴流(liú)人地層。電(diàn)磁流量計(jì)的測量信(xin)号經由測(cè)量電路處(chu)理,再通過(guò)電纜傳人(ren)地面采集(ji)系統中,經(jing)地面采集(jí)軟件處理(lǐ)可以直接(jiē)讀出流量(liang)測量結果(guo)。
　　儀器進液(ye)口采用防(fáng)護網設計(ji),目的是防(fang)止井下雜(za)物進📱人測(ce)量通道,可(kě)以避免大(dà)塊雜物堵(du)塞調節水(shuǐ)📞嘴,同時消(xiao)除雜物對(duì)🚶‍♀️感應電極(ji)的磨損，保(bǎo)證測量結(jié)果的正确(què)性。考慮儀(yi)器需要長(zhang)✔️期放置♉于(yú)井下，爲适(shi)應井下惡(e)劣的條件(jiàn),儀器外殼(ke)及感應電(diàn)極等部件(jian)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼選用耐腐(fu)蝕材質,以(yǐ)提高井下(xià)儀器長期(qī)工作的穩(wěn)定性,保證(zheng)測量精度(dù)。
 
1.2測量傳(chuán)感器結構(gou)設計
　　通過(guo)建立仿真(zhen)模型,利用(yong)測量區域(yu)的樣本平(píng)均值樣本(ben)㊙️标準差、變(bian)異系數、磁(ci)場均勻長(zhǎng)度和均勻(yun)區域等相(xiang)關概念對(dui)電磁流量(liàng)計内部磁(cí)場分布情(qíng)況進🌏行分(fèn)析,對傳感(gan)器的結🔴構(gòu)參數與内(nei)部磁場的(de)關系進行(háng)研究🤩,确定(dìng)傳感器的(de)優化設計(jì)結構♊[7-8]。傳感(gǎn)器結構示(shì)意圖見圖(tu)2,傳感器采(cǎi)⁉️用雙發射(shè)磁極與雙(shuāng)測量電極(ji)的結構。測(cè)量電極與(yǔ)發射磁極(ji)兩兩相對(dui)均勻分布(bù)在管🔆道圓(yuan)周上,測量(liang)🥰電極與儀(yí)器外殼相(xiang)絕緣💘,與流(liú)體直接接(jie)觸,磁🏒極的(de)勵磁線圈(quān)内部包裹(guǒ)鐵芯,用來(lai)産生交變(bian)磁場,導電(dian)流體從傳(chuán)感器測量(liàng)通道内流(liú)過時切割(gē)磁力線并(bìng)産生感應(ying)電動勢。
 
1.3流(liu)道内徑優(you)化設計
　　電(dian)磁流量計(ji)測量範圍(wei)大,對于地(dì)面用電磁(ci)流量計(相(xiàng)📱同直徑的(de)傳感器),滿(mǎn)量程流速(sù)爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度(du)爲1~5m/s。計算不(bú)同管徑電(diàn)磁流量計(jì)測量的流(liu)量範圍,根(gēn)據計算結(jie)果選定合(he)适的電磁(ci)流量計設(shè)計管徑❓,電(dian)磁流量計(ji)管徑、流速(su)與流量關(guān)系計算結(jié)果見表1。由(yóu)表1可見，爲(wèi)滿足1~100m³/d流量(liang)測🈲量範圍(wei)要求🛀🏻，較佳(jiā)的電磁流(liu)量計流道(dao)管📐徑應該(gāi)選擇爲10mm。爲(wèi)擴大流量(liang)測量範圍(wéi),此次流道(dào)内徑設計(ji)爲12mm。根據流(liú)量🔞的測量(liang)範圍優化(huà)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼電磁流量(liang)傳感器的(de)結構,保證(zheng)傳感器的(de)穩流長度(du)。
 
1.4主要技術(shù)指标與性(xing)能特點
　　電(diàn)磁流量計(jì)的主要技(jì)術指标:外(wài)徑28mm,長度650mm,耐(nai)溫80℃,耐壓35MPa,流(liú)量測📐量範(fàn)圍爲0.5~120.0m³/d、精度(du)爲±3%。電磁流(liu)量計的主(zhǔ)要性能🚶‍♀️特(tè)點:①采用内(nèi)流式結構(gòu)設計,不受(shou)井壁結垢(gou)及變徑影(yǐng)響,測試結(jie)果更正确(què)可靠;②電磁(cí)流量計電(dian)極采用防(fang)腐設計🌈,可(ke)以提高井(jǐng)下儀器長(zhǎng)期工作的(de)穩定性,保(bao)證測量精(jīng)度;③進液口(kou)采用防護(hu)網設計，防(fáng)止異物進(jìn)人測量通(tong)🔴道對測量(liàng)結果的影(ying)響,提高測(cè)量可靠性(xìng);④充分考慮(lü)測量電極(ji)前💞後的穩(wen)流段長度(dù)，避免流體(ti)流态對測(ce)量結果造(zao)成影響。
2室(shì)内檢測及(jí)标定結果(guo)
2.1測量穩定(ding)性檢測
　　爲(wèi)了檢測儀(yi)器工作性(xìng)能，在現場(chang)應用前對(dui)儀器進⚽行(háng)水🐆域⚽的标(biāo)定及檢測(ce)。将經過耐(nài)壓檢測後(hou)的儀器傳(chuan)感器全部(bù)浸🔞人水中(zhōng),通過室内(nèi)給儀器供(gong)電，間隔10min記(jì)錄儀器輸(shu)出頻率。儀(yi)器工作穩(wen)定性🤟檢測(cè)結果見表(biǎo)2,儀器在水(shuǐ)中輸出🐅頻(pin)率穩定,工(gōng)作狀态良(liáng)好。
 
2.2儀器在(zài)室内水域(yu)中标定結(jié)果
　　将儀器(qi)連接封隔(gé)裝置放人(rén)标定井簡(jiǎn)中,封隔裝(zhuang)置㊙️密封儀(yi)器外璧與(yu)井簡内壁(bì)形成的環(huán)形空間,保(bao)證流體完(wán)全進人測(ce)量🚶通道。給(gei)儀器供電(dian)進行流量(liang)調節，流量(liàng)✨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(jì)錄每一流(liú)量點時的(de)儀器輸出(chu)頻率,記錄(lù)時間爲2min。計(jì)算🏃🏻‍♂️每一流(liu)量點時的(de)儀器輸出(chu)頻率平均(jun1)值,将💚數據(jù)進行線性(xing)拟合,得到(dao)儀器的标(biāo)定檢測結(jie)果圖見圖(tu)3,儀器的檢(jian)測數據結(jié)果(見表3)。由(yóu)圖3可見，随(suí)着流量的(de)增大,儀器(qi)輸出頻率(lü)線性增加(jia),線性💔相關(guan)系數爲0.9999979,顯(xian)示出儀器(qì)具有良好(hao)的線性響(xiang)應。由表3可(kě)見,在0.5~120.0m³/d流量(liàng)範圍内,儀(yi)器測量誤(wu)差在±1%之内(nèi)。
 
 
2.3儀器在室(shi)内水域重(zhong)複性檢測(ce)
　　記錄每一(yi)流量點時(shi)的儀器輸(shū)出頻率,在(zai)水中進行(háng)3次測量,儀(yi)器測量重(zhòng)複性結果(guo)見圖4。由圖(tu)4可見,3次測(cè)量結果基(ji)🌍本重複。計(ji)✏️算重😘複性(xìng)誤差,對同(tóng)--流量點的(de)♍3次測量儀(yí)器輸❗出頻(pin)率取平均(jun1)值,以各流(liú)量點的平(ping)均輸出頻(pin)‼️率值爲橫(heng)🚶坐标,以流(liú)量爲縱坐(zuo)💔标進行線(xian)性拟合,得(de)到線性拟(nǐ)合結果,将(jiang)每一-次各(ge)流量點的(de)輸出頻率(lü)代人拟合(he)公式中進(jin)行測量流(liú)量的計算(suan)，将測量的(de)流量與标(biao)準流量對(duì)比,計♍算滿(man)量程誤差(cha),得到誤差(chà)分布(見圖(tu)5)。最大重複(fú)性誤差爲(wèi)0.65%，顯示清水(shui)中3次測量(liang)🈲結果具有(you)良好的重(zhòng)複性。
 
3現場(chǎng)試驗應用(yòng)
　　将儀器置(zhì)人配水器(qì)中跟随管(guǎn)柱下人井(jing)下指定位(wèi)置😘。注水井(jǐng)測調時,根(gēn)據電磁流(liú)量計給出(chū)的實時測(cè)量結😄果調(diào)🐇節注✊水井(jǐng)各層🤞段的(de)配注量。在(zai)大慶油田(tián)進行了現(xian)場測調試(shì)驗,表4、表5分(fen)别爲高XX-YY井(jing)、高AA-BB井7個層(ceng)段的測調(diao)🌈試驗結果(guo)。表4中,高XX-YY井(jǐng)單層測調(diào)流量相對(dui)誤差最大(da)爲5.25%,全井流(liú)量相💯對誤(wù)差爲4.13%;表5中(zhong),高AA-BB井單層(céng)測調流量(liàng)相對🐆誤差(chà)最大爲6.70%,全(quan)井流量相(xiàng)對誤差爲(wei)🔅2.50%。2口井單層(céng)測調誤差(chà)和合♉層誤(wù)差.均滿足(zú)測調要求(qiu)。
 
　　儀器于2025年(nian)12月随井下(xia)工具下井(jing)進行注人(ren)量調配測(ce)量,2025年12月16日(rì)從井下提(ti)出儀器,儀(yí)器在井下(xià)曆經近1年(nián)時間,工作(zuò)🤩狀态穩定(ding),測量數據(ju)可靠,表明(míng)智能注人(ren)井電磁流(liú)量計可以(yi)長🏃🏻期放置(zhì)于井下配(pèi)水器中,對(duì)注水情況(kuang)進行實時(shi)✏️監測。流量(liàng)🔅測量結果(guo)可以真實(shí)反應井下(xià)流量情況(kuang)，精度高,可(ke)以配合注(zhu)人井測調(diào)實現智能(néng)配注。
4結論(lun)
(1)實驗表明(ming),智能配注(zhu)井井下電(diàn)磁流量計(ji)在清水中(zhong)具有很好(hǎo)的線性響(xiǎng)應,儀器輸(shu)出穩定、重(zhong)複性好,測(cè)量結果正(zhèng)🐪确,滿⛷️量程(cheng)誤差在±1%之(zhi)内。
(2)應用電(dian)磁流量計(jì)進行智能(neng)配注井配(pei)注量監測(cè)，可以真實(shí)反應井下(xia)情況,測量(liang)結果正确(què)且測試精(jing)度😄高，可以(yǐ)滿🈲足測試(shì)需👣求。
(3)現場(chang)試驗中，電(dian)磁流量計(ji)在井下穩(wěn)定工作時(shi)間1年左🔞右(yòu),初步💞達到(dao)設計要求(qiu)。需要繼續(xù)進行現場(chang)試驗,進--步(bu)驗證電磁(ci)流量🈲計在(zai)井下穩定(ding)工作的時(shí)間,研💃🏻究井(jǐng)下環境對(dui)電磁流量(liang)計的🍉影響(xiǎng)。

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