摘要:爲了(le)解決産出剖(pou)面測井用 渦(wo)輪流量計 的(de)砂卡難題，采(cai)用等效面積(ji)法改變進液(yè)孔、出液孔形(xing)狀，對原有渦(wō)輪流量計機(ji)械結構進行(háng)優化設計。詳(xiang)細介紹了防(fang)砂卡裝置的(de)結構及工作(zuò)原理，防砂🔱卡(ka)渦輪流量計(jì)的技術指标(biāo)及室内校🔞準(zhun)結果。現場試(shì)驗表明，較原(yuan)有傳統渦輪(lún)流🌈量計，防砂(sha)卡渦輪流量(liàng)計 可以顯著(zhe)減少砂卡率(lǜ)，有效提高産(chǎn)出剖面測井(jing)成☀️功率。
0引言(yan)
　　目前，過環空(kong)阻抗找水儀(yí)主要實現含(hán)水和流量測(ce)試，含水采用(yòng)🌍電導法測量(liàng)，流量測試主(zhǔ)要采用渦輪(lun)流量計旦。渦(wō)輪✔️流量計的(de)原理和結構(gou)決定其有一(yī)緻命缺👅點,即(ji)其葉輪屬于(yú)轉動部件，與(yǔ)渦輪流量計(jì)接觸流體中(zhong)的雜質往往(wǎng)導緻葉輪砂(sha)卡🛀🏻叔。通過統(tong)計分析，油井(jǐng)出砂、垢粒、垢(gòu)片、渦輪支架(jià)與葉輪間隙(xì)小、鐵屑是造(zao)成🚶砂卡的主(zhǔ)要原因。中原(yuan)測井公司在(zai)注入井中的(de)渦輪流量計(ji)🔞磁鋼安裝防(fáng)磁罩,解決砂(sha)卡取得較好(hao)效果畢;專利(lì)《防堵卡渦輪(lún)流量計》提出(chu)切向渦輪流(liu)量計的辦法(fǎ)解決産出井(jǐng)砂卡國,但未(wei)找到相應的(de)應用文獻。大(dà)慶油田處于(yu)開發中後期(qī)✉️，大量的井存(cún)在出砂、垢粒(lì)現象。通過統(tǒng)計，在采油五(wǔ)廠砂卡占到(dào)70%,其中儀器自(zì)🙇‍♀️身原因和井(jing)況造成的砂(sha)卡占到94%。渦輪(lún)流量計出現(xian)砂卡，則得到(dao)的産液量不(bú)💃準,無法爲地(dì)質部門提供(gòng)真實準确💁的(de)環空測試資(zi)🍓料，達不到指(zhi)導油田開發(fa)生産的目的(de)。爲了降低砂(shā)卡率,通.過機(ji)械解:卡的辦(bàn)法實現解卡(ka)。
1防砂卡渦輪(lun)流量計結構(gòu)及防砂卡工(gong)作原理
　　防砂(shā)卡渦輪流量(liàng)計結構如圖(tú)1所示，主要由(you)渦輪流量計(ji)、篩狀出液孔(kong)、渦輪流量計(jì)安裝短接、解(jie)卡管、解卡管(guǎn)😘開槽、中心管(guǎn)、長條孔🔅(銷釘(dìng)運動槽7)、薄壁(bi)筒、進液🐆孔、解(jiě)卡管固定銷(xiao)釘、含水傳感(gǎn)器安裝筒組(zǔ)成。采用等效(xiào)面法,将進液(yè)孔🐕一分爲二(er)，改爲寬2mm的😍矩(ju)形進液孔，解(jiě)決從進液孔(kǒng)進入的長垢(gòu)片或大垢片(pian)造成的😍砂卡(ka)，如圖2所💯示。将(jiāng)原先3個方型(xing)的出液孔改(gǎi)爲💛直徑4mm的陣(zhèn)列狀的篩孔(kǒng)，解決儀器在(zai)下井過程中(zhong)從出液孔進(jin)入儀器的長(zhang)垢片、大垢片(pian)造成的砂卡(ka)，如圖3所示。


　　将渦輪(lun)支架内徑擴(kuò)大,解卡管的(de)内壁充當渦(wō)輪的内🐆壁,解(jie)卡管通過固(gù)定銷釘固定(dìng)在薄壁筒上(shang),通過開收傘(sǎn)，薄壁筒帶動(dong)解卡管在長(zhang)條孔上下運(yun)動，解卡管在(zài)♻️解卡管開槽(cáo)上🌈下通過渦(wō)輪總成的支(zhī)架,在收傘的(de)過程中實現(xiàn)渦輪總成的(de)支架内壁與(yu)葉輪🎯之間的(de)空間增大，從(cong)而實🧡現井内(nèi)出砂💃、垢粒、小(xiǎo)垢片🐪、渦輪支(zhi)架與葉輪間(jian)隙小造成的(de)砂卡的解卡(kǎ)🏃‍♀️。
　　在解卡管底(dǐ)端安裝磁鋼(gāng),如圖4所示,吸(xī)附流體中鐵(tiě)屑⭕、鏽🐆粉，解💃決(jue)渦輪葉片磁(cí)鋼吸附鐵屑(xie)造成的砂卡(ka)。

2主要技術指(zhǐ)标
　　20m3渦輪流量(liang)計流量最大(dà)允許誤差爲(wèi)3%，啓動排量1m3/d，支(zhī)架内🌐腔直徑(jìng)✨由㊙️13．80mm擴大爲17．76mm，解(jie)卡管長18．90mm，外徑(jing)Ф17．00mm，内徑Ф13．80mm。
　　40m3渦輪流(liu)量計流量最(zui)大允許誤差(cha)爲3%，啓動排量(liang)2m3/d，支架🐇内🔴腔直(zhí)徑由⛷️17．76mm擴大爲(wei)20．00mm，解卡管長18．90mm，外(wài)徑Ф19．30mm，内徑Ф17．76mm。
　　解卡(ka)管頂端每120°均(jun1)勻分布長16．1mm，寬(kuan)2mm槽縫，線槽長(zhǎng)24．6mm，寬2mm，解卡管底(di)端的銷釘走(zou)固定槽寬4mm，長(zhang)10mm
3室内校準
　　爲(wei)了驗證可行(hang)性,采用室内(nèi)校準實現。機(ji)加組裝2支型(xíng)号㊙️HK-ZS-40儀器,編🌈号(hào)爲P033、P032,2支HK-ZS-20儀器，編(biān)号爲K001、K018,進行室(shi)内流量校📞準(zhǔn)。校準介🔱質:自(zì)來水。從2025年12月(yue)15日到2025年12月15日(ri),先後校準阻(zu)抗儀40多次。
3.1關(guan)于解卡管、進(jin)液孔、出液孔(kong)造成的摩擦(cā)和局部擴大(dà)(縮小)阻力損(sun)失用K值确定(dìng)
　　K值爲儀器常(chang)數,理想狀态(tai)下，渦輪轉動(dong)隻受流體作(zuo)用于🌍渦輪的(de)力，但實際測(ce)量時,除了流(liú)體作用于渦(wo)輪的💋力外✂️，渦(wō)輪還受到流(liú)體的粘性摩(mo)擦力、渦輪自(zì)重及渦輪軸(zhóu)承轉動的摩(mo)擦力、流體在(zài)進入渦輪橫(heng)截面的局部(bu)阻力，儀器常(chang)數用于評價(jià)渦輪葉片的(de)受力情況，其(qi)定義式爲:
K=ξ/2π(1)
　　式(shi)(1)中,K爲儀器常(cháng)數,r/(m3?s);ξ爲流量系(xì)數，°/m3。
　　儀器常數(shù)的物理意義(yi)是單位時間(jian)内單位體積(ji)的😄流體流過(guo)渦輪時,渦輪(lun)轉動圈數。從(cong)儀器常數的(de)定義式可知(zhī)🏃🏻‍♂️,K值表征了流(liú)量範圍内渦(wō)輪的平均轉(zhuan)速，要求其大(dà)于等于1。K值越(yue)大，則渦輪轉(zhuǎn)速越快，所受(shòu)阻🧡力越小，因(yin)♌此解卡管📐、進(jìn)液孔、出液孔(kong)造成的局部(bu)擴阻力損失(shī)可以由K值衡(heng)量。通過校準(zhun)，按(2)式以最小(xiao)二🈲乘法就可(kě)求得儀器常(chang)數K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(2)中，N爲(wei)渦輪轉動轉(zhuan)數,r/s;Q爲流量，m3/d;q爲(wèi)啓動排量，m3/d.
　　表(biǎo)1爲2025年12月15日P033第(dì)6次校準結果(guo)。本次校準平(ping)均K值1.301r/(m3?s),大于1.0r/(m3?s),同(tóng)時👣最✨大引用(yòng)誤差爲1.08%，小于(yú)最大允許誤(wu)差3%，啓動排量(liàng)2m2/d時的平均轉(zhuǎn)速1.850r/s,因此P033校準(zhǔn)合格。同樣,P032、K001、K018先(xiān)後校準合🤞格(gé)。因此，在啓動(dong)排量、最大允(yun)許誤差合格(gé)的前提下🔴,K值(zhi)大于等于1,K值(zhi)可以評價解(jie)卡管、進液孔(kong)、出液孔造成(cheng)的局部阻力(li)損失。

注:标準(zhǔn)流量單位，m3/d;被(bèi)測轉速單位(wei),r/s;K值單位，r/(m2?s)。
3.2确定(ding)渦輪葉片轉(zhuǎn)動的持續時(shí)間
　　渦輪葉片(piàn)能轉動的持(chi)續時間是指(zhǐ)渦輪調試好(hao)後💜，在一定作(zuo)用力下，渦輪(lun)葉片從轉動(dòng)開始到停止(zhǐ)的時間。由表(biao)💜2可知😄,P032第1次校(xiao)準時，解卡裝(zhuāng)置末端沒有(you)安裝磁鋼，渦(wo)輪調試結果(guǒ)持續時間19s,最(zuì)大引用誤差(cha)3.012%不合格，啓動(dòng)排量2m3/d時，平均(jun1)轉速爲0.943r/s,渦輪(lún)雖然沒有轉(zhuǎn)動♈,但已接近(jìn)轉動。P032第2次校(xiào)準時，解卡裝(zhuang)置末端沒有(you)安❤️裝磁鋼，渦(wo)輪調試結果(guǒ)持續時間20s,最(zuì)大引用誤差(cha)2.856%合格，啓動排(pai)😄量2m3/d時,渦🈲輪轉(zhuan)動,平均轉速(sù)爲1.867r/s。K001第1次校準(zhǔn)時，解♻️卡裝置(zhi)末端沒有安(ān)裝磁鋼，渦輪(lún)調試✌️結果持(chí)續🔞時間30s,最大(da)引用誤差2.458%合(he)格，啓動排量(liàng)1m3/d時，渦輪轉📱動(dòng)，平🍉均轉.速爲(wèi)2.245r/s。P032和K001的校準結(jie)果表明，在啓(qi)動排量時，渦(wō)輪葉片轉動(dong)的⭕持續時間(jian)超過20s,就可以(yi)保證啓動排(pái)量、最大♊引用(yong)誤差合格。爲(wei)了提高渦輪(lun)流量計校準(zhǔn)精度，硬性規(gui)📱定爲了保證(zheng)啓動排量，渦(wō)輪葉片轉動(dong)的㊙️持續時間(jian)爲30s。

3.3磁鋼位置(zhì)和大小的确(què)定
　　由表2可知(zhī),解卡裝置末(mo)端粘貼寬15mm、長(zhang)15.2mm、厚1.8mm的弧形磁(cí)鋼🈲,安裝距離(li)渦☂️輪流量計(jì)磁鋼8.9cm時,P032第3次(ci)渦輪葉片轉(zhuǎn)動持續✉️時間(jiān)28s,40m3/d平均轉速49.650r/s;同(tong)樣☎️的磁鋼大(da)小和安裝距(ju)離，K001第2次調試(shi)渦輪,葉輪轉(zhuan)動持續時間(jian)26s,最大引用誤(wu)差1.908%合格，啓動(dong)排量1m3/d時,平均(jun)轉速0.513r/s,不合格(gé)。K001第3次，解卡裝(zhuāng)置末端粘貼(tiē)寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的弧(hú)形磁鋼，安裝(zhuāng)距離渦輪流(liú)量計磁鋼9.6cm,渦(wo)輪沒⛱️有調試(shì)持續時間30s,但(dàn)校準結果最(zuì)大👈引用誤差(chà)3.752%不合格，啓動(dong)排量1m3/d沒有啓(qǐ)動，平均轉速(su)0.666r/s不合⭕格。K001第4次(ci)，重新調試💘渦(wo)輪，持續時間(jian)30s,同時将寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚♍1.8mm的弧形磁(ci)鋼,距離渦輪(lun)流量計磁鋼(gang)的距離調整(zhěng)爲🌈12.15cm,最大引用(yong)誤差1.095%，啓動排(pai)量1m3/d啓動,平均(jun)轉速2.587。故最終(zhōng)确🔴定弧形磁(ci)鋼寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm,距(ju)離渦輪流量(liàng)計磁鋼的距(jù)離😄爲12.15cm。此時在(zài)流量計啓動(dong)排量時，渦輪(lun)葉片轉動。
3.4中(zhōng)心管、解卡裝(zhuāng)置材質确定(ding)
　　将解卡裝置(zhi)下端弧形磁(ci)鋼去掉，并重(zhong)新調試渦輪(lun)，結果🎯見表3。渦(wo)輪調試結果(guǒ)持續時間35s,雖(sui)然誤差-2.12%合格(ge)♋，但啓✉️動排量(liang)2m3/d仍沒有🏃‍♂️啓動(dong)🆚。磁鋼去掉後(hou)，還有什麽原(yuán)因呢?2025年12月15日(rì)檢修發現🌈,中(zhōng)心管、解卡裝(zhuāng)置被磁化，變(bian)相有磁場影(yǐng)響渦輪流量(liàng)計啓動排量(liang)。更換中心管(guǎn)薄壁筒重新(xin)校準,重複校(xiao)準13次,誤差爲(wèi)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值爲(wèi)㊙️1.29左右。從結果(guǒ)可知,儀器P033線(xiàn)性、穩定性、重(zhong)複性良好。所(suo)🌈以中心管、解(jiě)卡裝📧置必須(xū)爲不導磁材(cái)料。

4現場應用(yòng)
　　防砂卡渦輪(lun)流量計在五(wǔ)大隊成功解(jiě)卡370井次，現場(chang)解卡測試曲(qǔ)線見圖5。剛測(ce)試時，渦輪葉(ye)片轉動正常(cháng)，大約👉在20s左右(you)，由于流體帶(dai)進的雜質導(dao)緻流量曲線(xiàn)❤️歸零。通過儀(yi)器🏃🏻二芯供電(dian)收傘，大約15s後(hòu)再開傘，一芯(xīn)流量供電測(cè)試，渦輪葉片(piàn)通過瞬間開(kāi)收傘，擴大了(le)🤩葉輪與渦輪(lun)殼體之間的(de)空間，雜質通(tong)過渦輪葉片(piàn)旋轉正常。從(cóng)曲線可以看(kàn)出,在解卡前(qián)和解卡後,渦(wo)輪旋轉--緻⛹🏻‍♀️，都(dōu)爲15m3/d左♉右，而且(qie)解卡前後⭕沖(chòng)次一緻，渦輪(lun)🥰流量計解卡(kǎ)裝置有💃效解(jiě)決了因油井(jǐng)出砂、垢片、間(jian)隙小造成的(de)砂卡，砂卡率(lǜ)由原先的70%降(jiang)低到30%，實現了(le)産液剖面流(liu)量準🚩确測試(shì)⁉️。

　　在現場應用(yong)中發現，磁鋼(gang)固定采用AB膠(jiao)效果不理想(xiang)♈，下☂️一步研🏃🏻‍♂️究(jiu)怎麽固定磁(cí)鋼，磁場的大(da)小怎麽确定(dìng)，解決🧡渦輪磁(cí)鋼吸附鐵屑(xie)造成的砂卡(ka)。
5結論
1)K值可以(yi)衡量解卡裝(zhuāng)置、進液孔、出(chū)液孔、弧形磁(ci)鋼造🙇🏻成的摩(mó)✨擦和局部阻(zu)力損失;
2)在解(jiě)卡裝置末端(duan)粘貼寬15mm、長3.8mm、厚(hòu)1.8mm的弧形磁鋼(gang)，距離渦輪流(liu)量計磁鋼的(de)距離爲12.15cm時,在(zài)渦輪流量計(ji)啓動排量不(bu)會造成不啓(qǐ)動😍;
3)中心管、解(jie)卡裝置必須(xu)是不導磁材(cai)料,否則啓動(dòng)排量不能啓(qi)動;
4)磁鋼固定(dìng)采用AB膠效果(guǒ)不理想，下一(yī)步研究磁場(chang)的大小和磁(ci)鋼固定方式(shi)。

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