摘要：井(jǐng)下渦街流量計 是(shì)一種新型的同心(xin)集成注水井分層(ceng)流量測試儀。文中(zhōng)着🐪重介紹了其原(yuan)理、結構、特點及室(shì)内實驗、現場應用(yong)情況。該儀器💋已在(zài)🌂大慶等油田完成(cheng)160多層測試任務,應(ying)用效果良好🈲。
　　油田(tián)的分層開采發揮(huī)了重要作用,其關(guān)鍵是分層注水☔。随(suí)‼️着分層注水的發(fā)展,相應的分層流(liú)量測試也有了長(zhǎng)足的進步,從初‼️期(qī)的投球法測試到(dao) 浮子流量計 ,再到(dao)現在的 超聲波 流(liú)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(liu)量計主要用于地(dì)面的流量檢測,還(hai)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(jì),一種是外🏃🏻徑φ21mm,用于(yú)🐕同心集成注水井(jǐng)的分層流量測試(shì)(已完成🔅40多口井160多(duō)層的測試♌);一種是(shì)外徑⛱️φ38mm,用于常規偏(piān)✌️心注水井的測試(shi)。本文着重介紹外(wài)徑φ21mm的井下渦街流(liú)量計。
井下渦街流(liu)量計工作原理
　　 渦(wō)街流量計 是基于(yu)卡曼渦街原理制(zhi)成的一種流體振(zhen)蕩性流量計(見圖(tu)1)。在♌流體中安放一(yī)根(或多根)非流線(xian)型阻流體,流體在(zài)阻流體兩側交替(ti)地分離釋放出兩(liang)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(nèi)的平❌均流速。
 
式中(zhōng):ƒ一渦街頻率;
V一流(liú)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(wō)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(nèi),St值基本保持不變(bian)。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(tǐ)的平均流速V成㊙️正(zhèng)比,利用這一特性(xing)制成井下渦街流(liu)量計。實際渦街傳(chuan)感器所測的并不(bu)是平均流速,而大(da)💁約是漩渦發生體(ti)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(yīn)此,渦街傳感器檢(jiǎn)測到的流速與管(guan)道平均流速不是(shì)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(jì)時，先确定井下渦(wō)街流量計的管徑(jìng),再♻️通過室内♊試驗(yàn)，選定漩渦發生體(ti)的形⭐狀,以及漩渦(wō)發生體與漩渦🌂檢(jian)測體之間的距離(li)等一系列參數,使(shǐ)井下渦街流量計(jì)能夠産生并檢測(ce)到強烈而穩定的(de)漩渦♻️;其次,通過井(jǐng)下電路的降噪、濾(lǜ)波和地面軟件的(de)處理,使井底的噪(zào)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(chu)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(xiū)正。
井下渦街流量(liàng)計的設計
1.工藝流(liu)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(chǎn)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(zhuǎn)換電路轉換成單(dan)🌐片機可處理的🍓信(xìn)号,由單片機對信(xin)号進行接收、處理(lǐ)，并存于存儲器中(zhōng),存儲器📧中的數據(jù)可用接口與地面(mian)儀表連接回放。
 
2.數(shù)據處理軟件
　　井下(xià)渦街流量計數據(ju)采集處理系統由(you)一台便攜🈲式微型(xíng)計👅算機構成。微機(ji)通過串行口與流(liú)量計進行通訊。控(kong)制軟件對計算機(jī)的配置要求寬松(song),操作系統兼💋容MicrosoftWindow95.98、NT或(huo)2000。
　　井下控制軟件采(cǎi)用PLM語言編制,主要(yào)包括标定、采集和(he)回放⭕三🏃🏻‍♂️部分。利用(yòng)節能控制方式控(kong)制儀器工作,儀器(qì)工作時間和工作(zuò)方式可以方便地(dì)調整。地面🔞數據處(chù)理軟件采用Delphi語言(yán)編制,軟件和電子(zǐ)流量計配合使用(yong),自動測量每口井(jǐng)不同介質、不同井(jing)層的流量和溫度(dù)📐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(liang)計測量的原始數(shù)據進行加工整理(lǐ)，然後在測量結果(guǒ)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(huo)數據表格的方式(shi)進行預覽打印和(hé)歸類保存。軟件不(bú)需要安裝,直接複(fu)制到目标目錄🤞即(ji)可，軟件界面友好(hao),操作簡便、易學,在(zai)應用中得到了使(shi)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(jie)構,如圖3所示，主要(yào)由👅引管、渦街傳感(gǎn)器倉、走線盒、進液(ye)孔、電路倉和電🍓池(chi)倉組成🌈。
 

室内試驗(yan)
　　爲檢驗流量計性(xing)能指标,爲現場試(shi)驗提供依據，流量(liàng)計組裝♊、調試完成(chéng)後進行系統的室(shi)内試驗。
1.室内耐壓(ya)耐溫試驗
　　将接通(tōng)電源的流量計下(xià)人到試驗缸中進(jin)行試驗,向試🏃‍♂️驗缸(gāng)中注人柴油并升(shēng)溫到85℃,升壓到60MPa,穩定(ding)壓力、溫度🏃‍♀️1h後洩壓(ya)。反複升壓、穩壓、洩(xie)壓兩次，完成流量(liang)計耐壓、耐溫及疲(pí)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(diàn)池筒無滲漏。室内(nei)耐溫耐壓試驗表(biao)明，随着溫度、壓力(lì)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(jù)的溫度漂移爲0.016%/℃(試(shì)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(biāo)定曲線上看,井🔞下(xia)渦街流量🈲計在流(liu)量發生變化時,曲(qǔ)線台階有明顯變(biàn)化,回歸曲線近乎(hu)直線,說明其線性(xing)很好。.在室内對十(shi)幾隻流量計進🈲行(hang)了标定試驗,其标(biao)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(míng),該井下渦街流量(liàng)計用于分層注水(shui)井流量測量是🚩可(kě)行的。
 
3.流量計性能(néng)參數
　　流量計參數(shù)可由圖6、表1得出。
 
(3)穩(wen)定性
　　由于井下渦(wo)街流量計沒有可(kě)動部件,所以它的(de)特性🐕在使用📞中變(bian)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(chang)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(you)田完成了40多口㊙️井(jǐng)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(cè)試曲線,從現場施(shī)工🔞過程和測試曲(qǔ)線看,井下渦街流(liú)量計具有以下兩(liǎng)個優點:
(1)井下渦街(jie)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(liú)量計由于沒有可(kě)動部件,彌補了注(zhu)水水質較差☔時堵(dǔ)、塞儀器造成測試(shi)成功率低、測試周(zhōu)期長等不足。使用(yòng)井下渦⛷️街流量計(ji)對同心集成注水(shuǐ)井進行流量調配(pei),平均測試次數是(shi)2~3次,大大縮短⛹🏻‍♀️了測(ce)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(man)足現🍉場分流測試(shi)調配要求。注水水(shuǐ)質較差時,适🌈應性(xing)好,而且還能用于(yu)偏心注水井的測(ce)試。
2.井下渦街流量(liang)計具有無可動部(bu)件、測試精度高、重(zhong)複性好,操作簡便(bian)易行等特點,符合(he)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(biāo)定。

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