摘要(yao):爲了解決(jue)産出剖面(mian)測井用 渦(wo)輪流量計(ji) 的砂卡難(nan)題，采用等(deng)效面積法(fa)改變進液(ye)孔、出液孔(kong)形狀，對原(yuan)有🐅渦輪流(liu)量計機械(xie)結構進行(hang)優化設計(ji)。詳細介紹(shao)了防砂卡(ka)裝置的結(jie)構及工作(zuo)原理，防砂(sha)卡渦輪流(liu)量計的技(ji)術指标及(ji)室内校準(zhun)結果。現場(chang)試驗表明(ming)，較原有傳(chuan)統渦輪流(liu)量計，防砂(sha)卡渦輪流(liu)量計 可以(yi)顯著減少(shao)砂卡率，有(you)效提高産(chan)出剖面測(ce)井成功率(lü)。
0引言
　　目前(qian)，過環空阻(zu)抗找水儀(yi)主要實現(xian)含水和流(liu)量測試，含(han)水采用電(dian)導法測量(liang)，流量測試(shi)主要采用(yong)渦輪流量(liang)✏️計旦。渦輪(lun)流量計的(de)原理和結(jie)構決定其(qi)有一緻命(ming)缺點,即其(qi)葉輪屬于(yu)轉動☀️部件(jian)，與渦輪流(liu)量計接觸(chu)流體中的(de)雜質😘往往(wang)導緻葉輪(lun)砂卡叔。通(tong)過統計分(fen)析，油井出(chu)砂、垢粒、垢(gou)片、渦輪支(zhi)架與葉輪(lun)間隙小、鐵(tie)屑是造成(cheng)砂卡的主(zhu)要原因。中(zhong)原測井公(gong)💔司在注入(ru)井中的渦(wo)輪流量計(ji)磁鋼安裝(zhuang)防磁罩,解(jie)決砂💋卡☀️取(qu)得較好效(xiao)果畢👨‍❤️‍👨;專利(li)《防堵卡渦(wo)輪流量計(ji)》提出切向(xiang)渦輪⭐流量(liang)計的辦❓法(fa)解決🈲産出(chu)井砂卡國(guo),但未找到(dao)相應的應(ying)用文獻。大(da)🌏慶油田處(chu)于開發中(zhong)後期，大量(liang)的井存在(zai)出砂、垢粒(li)現象。通過(guo)統計，在采(cai)油五⁉️廠砂(sha)卡占到70%,其(qi)中儀器自(zi)身原因和(he)井況造成(cheng)的砂💃卡占(zhan)到94%。渦輪流(liu)量計出現(xian)砂卡，則💜得(de)到的産液(ye)量不準,無(wu)法爲地質(zhi)部門提供(gong)真實準确(que)的環空測(ce)試資料，達(da)不到指導(dao)油田開發(fa)生産的目(mu)的。爲了降(jiang)低砂卡率(lü),通.過機械(xie)解:卡的辦(ban)🥵法實現解(jie)卡。
1防砂卡(ka)渦輪流量(liang)計結構及(ji)防砂卡工(gong)作原理
　　防(fang)砂卡渦輪(lun)流量計結(jie)構如圖1所(suo)示，主要由(you)渦輪流量(liang)計、篩狀出(chu)液孔、渦輪(lun)流量計安(an)裝短接、解(jie)卡管、解卡(ka)管開槽、中(zhong)心🔴管、長❌條(tiao)孔(銷釘運(yun)動槽7)、薄壁(bi)筒、進液🌂孔(kong)、解卡管固(gu)定銷釘、含(han)水傳感器(qi)安裝筒組(zu)成。采用等(deng)效面法🔆,将(jiang)進液孔一(yi)分爲二，改(gai)爲寬2mm的矩(ju)形進液孔(kong)，解決從進(jin)液孔進入(ru)的長垢片(pian)或大垢片(pian)造成的砂(sha)卡，如圖2所(suo)♈示。将原先(xian)3個方型的(de)出液孔改(gai)爲🈲直徑4mm的(de)陣列狀的(de)篩孔，解決(jue)儀器在下(xia)井過程中(zhong)從出液🔞孔(kong)進入儀器(qi)的長垢片(pian)、大垢片造(zao)成的砂卡(ka)，如圖3所示(shi)。


　　将渦輪(lun)支架内徑(jing)擴大,解卡(ka)管的内壁(bi)充當渦輪(lun)的内壁,解(jie)卡管通過(guo)固定銷釘(ding)固定在薄(bao)壁筒上,通(tong)過開收🔱傘(san)，薄壁筒帶(dai)動解卡管(guan)在長條孔(kong)上下運動(dong)，解卡管在(zai)解卡管開(kai)槽上下通(tong)過渦輪總(zong)🏃🏻成的支架(jia),在收傘的(de)過程中實(shi)現渦輪總(zong)成的支架(jia)内壁與葉(ye)輪🥵之間的(de)空間增大(da)，從而實現(xian)井内出砂(sha)、垢粒、小垢(gou)片、渦輪支(zhi)架與🔞葉輪(lun)間隙小造(zao)成的砂卡(ka)的解卡。
　　在(zai)解卡管底(di)端安裝磁(ci)鋼,如圖4所(suo)示,吸附流(liu)體中鐵屑(xie)、鏽粉，解決(jue)渦輪葉片(pian)磁鋼吸附(fu)鐵屑造成(cheng)的砂卡。

2主(zhu)要技術指(zhi)标
　　20m3渦輪流(liu)量計流量(liang)最大允許(xu)誤差爲3%，啓(qi)動排量1m3/d，支(zhi)架内腔直(zhi)徑由13．80mm擴大(da)爲17．76mm，解卡管(guan)長18．90mm，外徑Ф17．00mm，内(nei)徑Ф13．80mm。
　　40m3渦輪流(liu)量計流量(liang)最大允許(xu)誤差爲3%，啓(qi)動排量2m3/d，支(zhi)架内腔直(zhi)徑由🌐17．76mm擴大(da)爲20．00mm，解卡管(guan)長18．90mm，外徑Ф19．30mm，内(nei)徑Ф17．76mm。
　　解卡管(guan)頂端每120°均(jun)勻分布長(zhang)16．1mm，寬2mm槽縫，線(xian)槽長24．6mm，寬2mm，解(jie)卡管底🐕端(duan)的銷釘走(zou)固定槽寬(kuan)4mm，長10mm
3室内校(xiao)準
　　爲了驗(yan)證可行性(xing),采用室内(nei)校準實現(xian)。機加組裝(zhuang)2支型号HK-ZS-40儀(yi)器,編号爲(wei)P033、P032,2支HK-ZS-20儀器，編(bian)号爲K001、K018,進行(hang)室内流量(liang)校準。校準(zhun)介質:自來(lai)水。從2025年11月(yue)26日到2025年11月(yue)26日,先後校(xiao)準❄️阻抗儀(yi)40多次。
3.1關于(yu)解卡管、進(jin)液孔、出液(ye)孔造成的(de)摩擦和局(ju)部擴大(縮(suo)小)阻力損(sun)失用K值确(que)定
　　K值爲儀(yi)器常數,理(li)想狀态下(xia)，渦輪轉動(dong)隻受流體(ti)作用于♻️渦(wo)⭐輪的力，但(dan)實際測量(liang)時,除了流(liu)體作用于(yu)渦輪的力(li)外，渦輪還(hai)受🏃🏻到流🏒體(ti)的粘性摩(mo)擦力、渦輪(lun)自重及渦(wo)輪軸承轉(zhuan)動的🔴摩擦(ca)力、流體在(zai)💯進入渦輪(lun)橫截面的(de)局部阻力(li)，儀器常數(shu)用于評價(jia)渦輪葉片(pian)的♉受力情(qing)況，其定義(yi)式爲:
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中(zhong),K爲儀器常(chang)數,r/(m3?s);ξ爲流量(liang)系數，°/m3。
　　儀器(qi)常數的物(wu)理意義是(shi)單位時間(jian)内單位體(ti)積的流體(ti)流🎯過🚩渦輪(lun)時,渦輪轉(zhuan)動圈數。從(cong)儀器常數(shu)的定義式(shi)可知🏃‍♂️,K值表(biao)征了流量(liang)範圍内渦(wo)輪的平均(jun)轉速，要求(qiu)其大于等(deng)于1。K值越大(da)，則渦輪轉(zhuan)速越快，所(suo)受阻力越(yue)小，因此解(jie)卡管、進液(ye)孔、出液孔(kong)造成的局(ju)部擴阻力(li)損失可以(yi)由K值衡量(liang)。通過校準(zhun)，按(2)式以最(zui)小二乘法(fa)就可求得(de)儀器常數(shu)K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(2)中，N爲(wei)渦輪轉動(dong)轉數,r/s;Q爲流(liu)量，m3/d;q爲啓動(dong)排量，m3/d.
　　表1爲(wei)2025年11月26日P033第(di)6次校準結(jie)果。本次校(xiao)準平均K值(zhi)1.301r/(m3?s),大于1.0r/(m3?s),同時(shi)最大🛀🏻引用(yong)誤差爲1.08%，小(xiao)于最大允(yun)許誤差3%，啓(qi)動排🐅量2m2/d時(shi)的平🌐均轉(zhuan)速1.850r/s,因⛷️此P033校(xiao)🏃準合格。同(tong)樣,P032、K001、K018先後校(xiao)準合⭐格。因(yin)此👄，在啓動(dong)排量、最大(da)允許誤差(cha)合格的前(qian)提下,K值大(da)于等❓于1,K值(zhi)可以評價(jia)解卡管、進(jin)液孔、出液(ye)孔造成的(de)局部阻力(li)損失。

注:标(biao)準流量單(dan)位，m3/d;被測轉(zhuan)速單位,r/s;K值(zhi)單位，r/(m2?s)。
3.2确定(ding)渦輪葉片(pian)轉動的持(chi)續時間
　　渦(wo)輪葉片能(neng)轉動的持(chi)續時間是(shi)指渦輪調(diao)試好後，在(zai)一定作用(yong)力下，渦輪(lun)葉片從轉(zhuan)動開始到(dao)停止的時(shi)間。由表2可(ke)知,P032第1次校(xiao)準時，解卡(ka)裝置末端(duan)沒有安裝(zhuang)磁鋼，渦輪(lun)調㊙️試結果(guo)🔅持續時間(jian)19s,最大引用(yong)誤差3.012%不合(he)格，啓動排(pai)量2m3/d時，平🏃‍♂️均(jun)轉速爲0.943r/s,渦(wo)輪雖然沒(mei)有轉動,但(dan)已接近轉(zhuan)動。P032第2次校(xiao)準時，解卡(ka)裝置末端(duan)沒有安裝(zhuang)磁鋼，渦輪(lun)調試結果(guo)持續時間(jian)20s,最大引用(yong)誤差2.856%合格(ge)，啓動排🔴量(liang)2m3/d時,渦輪轉(zhuan)動,平均轉(zhuan)速爲1.867r/s。K001第1次(ci)校準時，解(jie)卡裝置末(mo)端沒有安(an)裝磁鋼，渦(wo)輪調試結(jie)果持續時(shi)間30s,最大💔引(yin)用誤差2.458%合(he)格，啓動㊙️排(pai)量1m3/d時，渦輪(lun)轉動，平均(jun)轉.速爲2.245r/s。P032和(he)K001的校準結(jie)果☁️表明，在(zai)啓動排量(liang)時，渦輪葉(ye)片轉動的(de)持續時間(jian)超過20s,就可(ke)以保證啓(qi)動排量、最(zui)大引用誤(wu)差合格。爲(wei)了提高渦(wo)輪流量計(ji)校準精🔞度(du)，硬性規定(ding)爲了保證(zheng)啓動排量(liang)，渦輪⭐葉片(pian)轉動的持(chi)續時間爲(wei)30s。

3.3磁鋼位置(zhi)和大小的(de)确定
　　由表(biao)2可知,解卡(ka)裝置末端(duan)粘貼寬15mm、長(zhang)15.2mm、厚1.8mm的弧形(xing)磁鋼💯,安♉裝(zhuang)距離渦輪(lun)流量計磁(ci)鋼8.9cm時,P032第3次(ci)渦輪葉片(pian)轉動持續(xu)時間28s,40m3/d平均(jun)轉速㊙️49.650r/s;同樣(yang)的磁鋼大(da)小和安裝(zhuang)距離，K001第2次(ci)調試渦輪(lun),葉輪轉動(dong)持續時間(jian)26s,最💃🏻大引用(yong)誤差1.908%合格(ge)，啓動排量(liang)1m3/d時,平均轉(zhuan)速0.513r/s,不合格(ge)。K001第3次，解卡(ka)裝置💋末端(duan)粘貼寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚1.8mm的弧形(xing)磁鋼，安裝(zhuang)距離渦輪(lun)流量計磁(ci)鋼9.6cm,渦輪沒(mei)有調試持(chi)續時間30s,但(dan)校準結果(guo)最大引用(yong)誤差㊙️3.752%不合(he)格，啓動排(pai)量1m3/d沒有啓(qi)動，平均轉(zhuan)速0.666r/s不合🛀🏻格(ge)。K001第4次，重新(xin)調試⛱️渦輪(lun)，持續時間(jian)30s,同時将寬(kuan)15mm、長3.8mm、厚1.8mm的弧(hu)形磁鋼,距(ju)離渦輪🍉流(liu)量計磁鋼(gang)的距離調(diao)整爲11.26cm,最大(da)引用誤差(cha)1.095%，啓動排量(liang)🍉1m3/d啓動,平均(jun)轉速2.587。故最(zui)終确🏃🏻定弧(hu)形磁鋼寬(kuan)15mm、長3.8mm、厚1.8mm,距離(li)🏃‍♂️渦輪流量(liang)計磁鋼的(de)距離💃🏻爲11.26cm。此(ci)時在流量(liang)計啓動排(pai)量時，渦輪(lun)葉片轉動(dong)。
3.4中心管、解(jie)卡裝置材(cai)質确定
　　将(jiang)解卡裝置(zhi)下端弧形(xing)磁鋼去掉(diao)，并重新調(diao)試渦輪，結(jie)果見表3。渦(wo)輪調試結(jie)果持續時(shi)間35s,雖然誤(wu)差-2.12%合格🙇‍♀️，但(dan)啓動排量(liang)2m3/d仍沒有啓(qi)動。磁鋼去(qu)掉後，還有(you)什麽原因(yin)呢?2025年11月26日(ri)檢修發現(xian)⛹🏻‍♀️,中心管、解(jie)卡裝置被(bei)磁化，變相(xiang)有磁場影(ying)響渦輪流(liu)量計啓動(dong)排量。更換(huan)中心管⛷️薄(bao)壁筒重新(xin)校準,重複(fu)校準13次,誤(wu)差爲分别(bie)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值爲1.29左(zuo)右。從結果(guo)可知,儀器(qi)P033線性、穩🐪定(ding)性、重複性(xing)良好。所㊙️以(yi)中心管、解(jie)卡裝置必(bi)須爲不導(dao)磁材料。

4現(xian)場應用
　　防(fang)砂卡渦輪(lun)流量計在(zai)五大隊成(cheng)功解卡370井(jing)次，現場解(jie)🔅卡測試曲(qu)線見圖5。剛(gang)測試時，渦(wo)輪葉片轉(zhuan)動正常😍，大(da)約在20s左右(you)，由于流體(ti)帶進的雜(za)質導緻流(liu)量曲線📞歸(gui)零。通👈過儀(yi)器二芯供(gong)👨‍❤️‍👨電收傘，大(da)約15s後再開(kai)傘，一芯流(liu)量供電測(ce)試，渦輪葉(ye)片通過瞬(shun)間開收傘(san)，擴大了葉(ye)輪與渦輪(lun)殼體之間(jian)的空間，雜(za)質通過渦(wo)輪葉片旋(xuan)轉正常。從(cong)曲線可以(yi)看出,在解(jie)卡前和解(jie)卡💯後,渦輪(lun)旋轉--緻，都(dou)爲15m3/d左右，而(er)且解卡前(qian)後沖次一(yi)緻，渦輪流(liu)量計解卡(ka)裝置有效(xiao)解決了因(yin)油井出😍砂(sha)、垢片、間🔞隙(xi)小造成的(de)砂卡，砂卡(ka)率由原先(xian)的70%降低到(dao)30%，實現了🤞産(chan)液剖面流(liu)量準确測(ce)試。

　　在現場(chang)應用中發(fa)現，磁鋼固(gu)定采用AB膠(jiao)效果不理(li)想🐪，下一步(bu)㊙️研究怎麽(me)固定磁鋼(gang)，磁場的大(da)小怎麽确(que)定，解決渦(wo)輪磁鋼🔴吸(xi)附🔴鐵屑造(zao)成的砂卡(ka)。
5結論
1)K值可(ke)以衡量解(jie)卡裝置、進(jin)液孔、出液(ye)孔、弧形磁(ci)鋼造成🏃‍♀️的(de)摩📞擦和局(ju)部阻力損(sun)失;
2)在解卡(ka)裝置末端(duan)粘貼寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚1.8mm的弧形(xing)磁鋼，距離(li)渦輪流量(liang)📧計磁鋼的(de)距離爲11.26cm時(shi),在渦輪流(liu)量計啓動(dong)排量不會(hui)造成不啓(qi)動;
3)中心管(guan)、解卡裝置(zhi)必須是不(bu)導磁材料(liao),否則啓動(dong)排量不能(neng)啓動;
4)磁鋼(gang)固定采用(yong)AB膠效果不(bu)理想，下一(yi)步研究磁(ci)場的大💋小(xiao)和磁鋼‼️固(gu)定方式。

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