摘(zhai)要：井下渦(wo)街流量計(ji) 是一種新(xin)型的同心(xin)集成注水(shui)井分層流(liu)量測試儀(yi)。文中着重(zhong)🈚介紹了其(qi)原理、結構(gou)、特點及室(shi)内實驗、現(xian)場應❄️用情(qing)況。該儀器(qi)已在大慶(qing)等油田完(wan)成160多層測(ce)試任務,應(ying)用效果良(liang)好。
　　油田的(de)分層開采(cai)發揮了重(zhong)要作用,其(qi)關鍵是分(fen)層注水。随(sui)着❓分層注(zhu)水的發展(zhan),相應的分(fen)層流量測(ce)試🤞也有了(le)長足的進(jin)步,從初期(qi)的投球法(fa)測試到 浮(fu)子流量計(ji) ,再到現在(zai)的 超聲波(bo) 流量計 、 電(dian)磁流量計(ji) 等,都先後(hou)爲油田分(fen)層流量測(ce)試技術的(de)發展做出(chu)了貢獻。
　　以(yi)往渦街流(liu)量計主要(yao)用于地面(mian)的流量檢(jian)測,還沒有(you)✨關于其👣在(zai)井下測試(shi)中應用的(de)報道。2001年渦(wo)街流量👣計(ji)在井下測(ce)試的可能(neng)性💋,目前已(yi)研制出兩(liang)個系列的(de)井下渦街(jie)流🐉量計,一(yi)種是外徑(jing)φ21mm,用于同心(xin)集成注水(shui)井的分層(ceng)流量測試(shi)(已完成40多(duo)口井160多層(ceng)的測試);一(yi)種是外徑(jing)φ38mm,用于常規(gui)偏心注水(shui)井的測試(shi)。本文着重(zhong)介紹外徑(jing)φ21mm的井下渦(wo)街流量計(ji)。
井下渦街(jie)流量計工(gong)作原理
　　 渦(wo)街流量計(ji) 是基于卡(ka)曼渦街原(yuan)理制成的(de)一種流體(ti)振蕩性流(liu)量🥰計(見圖(tu)1)。在流體中(zhong)安放一根(gen)(或多根)非(fei)流線型阻(zu)🏃流體❌,流體(ti)在阻🌂流體(ti)兩側交替(ti)地分離釋(shi)放出兩串(chuan)規則的漩(xuan)渦,被稱爲(wei)卡曼渦街(jie)。在一定的(de)流量範圍(wei)内漩渦的(de)分離頻率(lü)正比于管(guan)🚶道内的平(ping)均流速。
 
式(shi)中:ƒ一渦街(jie)頻率;
V一流(liu)速;
d一漩渦(wo)發生體寬(kuan)度;
St一斯特(te)勞哈爾數(shu)。
　　St的值與漩(xuan)渦發生體(ti)寬度d和雷(lei)諾數Re有關(guan)，實驗證明(ming):當Re在2x104~7x106的範(fan)圍🏃🏻内,St值基(ji)本保持不(bu)變。因此,(1)式(shi)表明,當d和(he)st爲定值時(shi),漩渦🍓産生(sheng)的頻率ƒ與(yu)流體的平(ping)均流速V成(cheng)正比,利用(yong)這一特性(xing)制成井下(xia)渦街流量(liang)計。實際渦(wo)街傳感器(qi)所測的并(bing)不是平均(jun)流速,而大(da)約是漩渦(wo)發生體兩(liang)側👉的流速(su)。由流體力(li)學知識可(ke)知,在漩渦(wo)發生體兩(liang)側🔆流速的(de)分布規律(lü),是随着流(liu)速的變化(hua)而變化的(de)。因此,渦街(jie)傳感器檢(jian)測到的流(liu)速與管道(dao)平👅均流速(su)不是完全(quan)線性關系(xi)對應,而且(qie)井下流動(dong)🌈狀态更爲(wei)複雜,受壓(ya)力變化、噪(zao)聲、振動等(deng)影響。在設(she)🔴計時，先确(que)定井下渦(wo)街流量計(ji)的管徑,再(zai)⭐通過室内(nei)試驗，選定(ding)漩渦發生(sheng)體的🥰形狀(zhuang),以及漩渦(wo)發生體與(yu)漩渦檢測(ce)體之間的(de)距離❓等一(yi)系列參數(shu),使井下渦(wo)街流量計(ji)💞能夠産生(sheng)并檢測到(dao)強烈而穩(wen)🐆定的漩渦(wo);其次,通過(guo)井下電路(lu)的降噪、濾(lü)波和地面(mian)軟件的處(chu)理,使井底(di)的噪聲和(he)振動等影(ying)響降到最(zui)小，保證流(liu)量計的測(ce)試精度達(da)到足夠的(de)要求。在實(shi)際使用時(shi),通過先把(ba)渦街傳感(gan)器的儀表(biao)💛系數固化(hua)在流量計(ji)的E2PROM中,然後(hou)通過标定(ding)用地面軟(ruan)件繪制出(chu)的頻率與(yu)标準流量(liang)❤️的試驗曲(qu)線,實現對(dui)井下渦街(jie)流量計♻️的(de)✍️非線性修(xiu)正。
井下渦(wo)街流量計(ji)的設計
1.工(gong)藝流程
　　井(jing)下電路原(yuan)理見圖2。當(dang)流體流經(jing)井下渦街(jie)流量計的(de)⭐漩渦發生(sheng)☁️體時，這種(zhong)發生體可(ke)産生強烈(lie)的穩定❌的(de)旋渦,旋渦(wo)的頻率經(jing)信号放大(da)後進行濾(lü)波，然後🛀🏻由(you)轉換電路(lu)轉換成單(dan)片機可處(chu)理的信号(hao),由單片機(ji)對信号進(jin)行接收🈲、處(chu)理，并存🤟于(yu)存儲器中(zhong),存儲器中(zhong)的數據可(ke)用接口與(yu)地面儀表(biao)連接回放(fang)。
 
2.數據處理(li)軟件
　　井下(xia)渦街流量(liang)計數據采(cai)集處理系(xi)統由一台(tai)便攜式微(wei)型計算機(ji)構成。微機(ji)通過串行(hang)口與流量(liang)計進行通(tong)訊。控⛹🏻‍♀️制軟(ruan)件對計算(suan)機的配置(zhi)要求寬松(song),操作系統(tong)兼容MicrosoftWindow95.98、NT或2000。
　　井(jing)下控制軟(ruan)件采用PLM語(yu)言編制,主(zhu)要包括标(biao)定、采集和(he)回放三部(bu)👄分。利用節(jie)能控制方(fang)式控制儀(yi)器工作,儀(yi)器工作時(shi)間和工作(zuo)方式可以(yi)方便地調(diao)整。地面數(shu)據處理軟(ruan)件采用Delphi語(yu)言編制🎯,軟(ruan)件和電子(zi)流量計配(pei)合使用,自(zi)動測量每(mei)口井不同(tong)介質、不同(tong)井層的流(liu)量和溫度(du)📧數據,從而(er)實現注水(shui)井計量統(tong)計的自‼️動(dong)化。其中本(ben)系統軟件(jian)主要實現(xian)的功能是(shi)将流量☔計(ji)測量的原(yuan)始數據進(jin)行加工整(zheng)理，然後在(zai)測量結果(guo)的基礎上(shang)繪制出流(liu)量壓力指(zhi)示曲線,并(bing)将每次測(ce)量的原始(shi)數據和最(zui)終結果📞以(yi)圖像或數(shu)據表格㊙️的(de)方式進行(hang)預覽打印(yin)和歸類保(bao)存。軟件不(bu)需要安裝(zhuang),直接複制(zhi)到目标目(mu)錄即可，軟(ruan)件界面友(you)好,操作🛀🏻簡(jian)便👄、易學,在(zai)應用中得(de)到了使用(yong)👉者的好評(ping)。
3.井下儀器(qi)結構
　　井下(xia)渦街流量(liang)計整體爲(wei)不鏽鋼全(quan)密封結構(gou),如圖3所示(shi)，主要由📐引(yin)管、渦街傳(chuan)感器倉、走(zou)線盒、進液(ye)孔、電路倉(cang)和電池倉(cang)組成。
 

室内(nei)試驗
　　爲檢(jian)驗流量計(ji)性能指标(biao),爲現場試(shi)驗提供依(yi)據，流量計(ji)組裝、調試(shi)完成後進(jin)行系統的(de)室内試驗(yan)。
1.室内耐壓(ya)耐溫試驗(yan)
　　将接通電(dian)源的流量(liang)計下人到(dao)試驗缸中(zhong)進行試驗(yan),向試驗⁉️缸(gang)中注人柴(chai)油并升溫(wen)到85℃,升壓到(dao)60MPa,穩定壓力(li)、溫度1h後洩(xie)✊壓。反複升(sheng)壓、穩壓、洩(xie)壓兩次，完(wan)成流量計(ji)耐壓、耐溫(wen)及疲勞試(shi)驗。流量計(ji)起出後,經(jing)檢驗外型(xing)無形變,流(liu)量計傳感(gan)器、線路筒(tong)及電池筒(tong)無滲漏。室(shi)内耐溫耐(nai)壓試驗表(biao)明，随着溫(wen)度、壓力的(de)變化流量(liang)計工作狀(zhuang)态穩定,溫(wen)度在30℃~85℃之間(jian),零點數據(ju)的溫度漂(piao)💁移爲0.016%/℃(試驗(yan)數據略💃)。流(liu)量計耐壓(ya)、耐溫性能(neng)可以滿足(zu)現場的需(xu)要。
2.流計标(biao)定試驗
　　标(biao)定曲線和(he)回歸曲線(xian)見圖4、圖5。從(cong)标定曲線(xian)上看,井👅下(xia)渦街流量(liang)計在流量(liang)發生變化(hua)時,曲線台(tai)階有明💛顯(xian)變化,回歸(gui)曲線近乎(hu)直線,說明(ming)其線性很(hen)好。.在室内(nei)對十幾隻(zhi)流♊量計進(jin)行了标定(ding)試驗,其标(biao)定曲線及(ji)回歸曲線(xian)非常相🔞似(si)。同時.用标(biao)定好的流(liu)量計在室(shi)内模拟井(jing)下測試,試(shi)驗表明,該(gai)井下渦街(jie)流量計用(yong)于分層注(zhu)水井流量(liang)測量是可(ke)行的。
 
3.流量(liang)計性能參(can)數
　　流量計(ji)參數可由(you)圖6、表1得出(chu)。
 
(3)穩定性
　　由(you)于井下渦(wo)街流量計(ji)沒有可動(dong)部件,所以(yi)它的特性(xing)在使用中(zhong)變化很小(xiao)，在長時間(jian)使用過程(cheng)中參數📐十(shi)分✨穩定,而(er)且不需😄頻(pin)繁标定,暫(zan)定爲半年(nian)标--次。現場(chang)試驗利用(yong)該技術,使(shi)用φ21mm井下渦(wo)街流量計(ji)先後在6個(ge)油田完💘成(cheng)了40多口井(jing)160層同心集(ji)成注水井(jing)的分層流(liu)量調配，應(ying)用效果良(liang)好。
　　圖7是采(cai)油一廠南(nan)1-2-水140井第--層(ceng)流量測試(shi)曲線,從現(xian)場🔱施工㊙️過(guo)程和測試(shi)曲線看,井(jing)下渦街流(liu)量計具有(you)以☔下兩🌈個(ge)優點:
(1)井下(xia)渦街流量(liang)計分辨率(lü)高。圖7中第(di)一壓力點(dian)和第二壓(ya)力✏️點流量(liang)測試值僅(jin)相差1m3/d左右(you)。
 
(2)井下渦街(jie)流量計由(you)于沒有可(ke)動部件,彌(mi)補了注水(shui)水🥵質較差(cha)時堵、塞儀(yi)器造成測(ce)試成功率(lü)低、測試周(zhou)期長等不(bu)🌈足。使用井(jing)下渦街流(liu)量計對同(tong)心集成注(zhu)水井進行(hang)流量調配(pei),平均測試(shi)次數是2~3次(ci),大大縮短(duan)了測試周(zhou)✂️期。
結論
1.井(jing)下渦街流(liu)量計與同(tong)心集成式(shi)細分注水(shui)工藝配套(tao),可滿🏒足現(xian)場分流測(ce)試調配要(yao)求。注水水(shui)質較差時(shi),适應性好(hao),而且還能(neng)用💔于偏心(xin)注水井的(de)測試。
2.井下(xia)渦街流量(liang)計具有無(wu)可動部件(jian)、測試精度(du)高、重複性(xing)好,操作♊簡(jian)便易行等(deng)特點,符合(he)未來流量(liang)測試‼️的發(fa)展方向。
3.井(jing)下渦街流(liu)量計穩定(ding)性好,不需(xu)要頻繁标(biao)定。

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