[摘要]油田(tián)井下外流道(dào)式電磁流量(liang)計
在油田注(zhù)水井和注聚(ju)井中應用廣(guǎng)泛，電極作爲(wei)電磁流量計(jì)的關鍵部件(jian),它的設計非(fēi)常重要。電極(ji)的📧設計要考(kǎo)慮的方面非(fēi)常多,而油田(tian)井下被測介(jiè)質成分又非(fei)常複雜,因此(ci)應根據具體(tǐ)的井下被測(ce)介質成分通(tong)👨❤️👨過試驗來确(que)定與之相匹(pǐ)配的電極材(cái)料✌️。
1引言
油田(tián)開發後期,爲(wèi)了提高石油(you)采收率，普遍(biàn)采用了注水(shui),注聚合物等(děng)采油工藝措(cuò)施。在實施這(zhe)些工藝措施(shī)的過程中，注(zhu)入物多少(流(liú)量)的控制非(fēi)常重要,注入(rù)物流量測量(liang)的精度是油(you)❗田完成分層(ceng)注水(聚合物(wu))、實現原油高(gāo)産穩産非常(chang)重要的指标(biāo)。外流道式井(jing)下電磁流量(liàng)計由于❌結構(gou)上無阻礙被(bèi)測介質流動(dòng)的節流件,不(bu)會發生管道(dao)堵塞、磨損等(deng)問😍題.測試正(zhèng)确率基本不(bu)受流體密度(dù)、壓力.溫度、粘(zhān)度、雷諾數等(deng)的影響,在油(yóu)田注水井特(te)别是注聚井(jing)中得到廣泛(fan)的應用。
2工作(zuo)原理
電磁流(liú)量計
是利用(yòng)法拉第電磁(ci)感應定律的(de)原理來測量(liang)導電液體體(tǐ)積流量的儀(yi)器。根據法拉(la)第電磁感應(yīng)定律,當一導(dao)體在磁👣場中(zhōng)⁉️運動🐇切割磁(ci)力線時,在導(dao)體的兩端即(jí)🔞産生感生電(diàn)勢e,其方向由(you).右手定則确(què)定,其大小與(yǔ)磁感應強度(dù)B,導體在磁場(chǎng)内的長🈚度L以(yi)及導體的運(yùn)動速度v成正(zheng)比，如果B,L,v三者(zhe)互相垂直,則(ze)。與此✉️相仿,我(wǒ)們把😘管道内(nèi)流動的導電(diàn)液體看成是(shì)導體🧡運動,當(dāng)管道置于磁(ci)場内,在垂直(zhi)于磁場方向(xiàng)和流速方向(xiang)安裝兩個與(yǔ)液體接觸的(de)電極，當導電(dian)液體㊙️在管道(dào)中以流速v流(liu)動時，導電流(liú)體就切割磁(ci)力線,則兩電(diàn)極之間也将(jiang)産生感應電(dian)動勢:E=BLv
L爲電極(jí)之間的距離(li)。
從式(1)可以看(kan)出,流速v與感(gǎn)應電動勢E成(cheng)正比,與電極(jí)之👌間的🐇距離(li)🈲L和磁感應強(qiang)度B成反比，與(yǔ)其它物理參(cān)數無關。在👄磁(cí)感🌈應強度B恒(heng)定和電極之(zhī)間的距離L不(bú)🌈變時,隻❄️要測(ce)量出感應電(dian)動勢E,即可得(de)到液體流速(su)及流量。
3電極(ji)設計要點
3.1導(dǎo)電性和非導(dao)磁性
通過電(dian)磁流量計的(de)工作原理可(ke)知電極上要(yao)産生感應電(diàn)動勢,首先電(diàn)極必須是導(dao)體,因此電極(ji)必須具有非(fēi)常好的♊導電(dian)性能✍️。另外,電(diàn)極處于工作(zuo)磁場中,爲防(fáng)止磁力線在(zài)電極上集中(zhong),電極材料必(bi)須是非導磁(cí)的。
3.2耐腐蝕性(xing)
在電磁流量(liàng)計工作的過(guo)程中,電磁傳(chuán)感器部分隻(zhī)有電極與被(bèi)測介質相接(jiē)觸,因此電極(jí)材料的耐腐(fǔ)蝕性㊙️能是選(xuǎn)擇電極材料(liào)的重要因素(su)。
電極的耐腐(fǔ)蝕性能對測(cè)試性能的影(yǐng)響主要分爲(wèi)兩個方⛱️面。
(1)電(dian)極受被測介(jiè)質的腐蝕或(huo)磨損,會改變(bian)兩電極間的(de)距離L。對式的(de)L求偏導,可以(yǐ)得到測量誤(wu)差
(2)電極在被(bei)腐蝕的過程(chéng)中,電極上會(hui)出現相當大(da)的直流漂移(yi)電🌈壓,使測量(liang)輸出産生大(dà)幅度的波動(dong),影響到測試(shì)的讀數。
3.3電極(ji)的表面效應(ying)
電極的表面(mian)效應分爲表(biǎo)面化學反應(yīng)、電化學和極(ji)化🤞現象,以及(jí)電極的觸媒(méi)作用三個方(fāng)面。
(1)表面化學(xué)反應。電極表(biǎo)面與被測介(jie)質接觸後,爲(wèi)了抗🔞拒被♈測(cè)介🈲質的腐蝕(shi),往往會形成(chéng)一層薄的鈍(dùn)化膜或氧化(hua)😄層。它們可🔆能(néng)會提高電極(ji)表面的耐腐(fǔ)蝕🌐性能,但也(ye)有可🎯能增加(jia)👈表面接觸電(dian)阻,導緻儀器(qi)不能正常工(gōng)作。
(2)電化學和(hé)極化現象。由(yóu)于目前普遍(biàn)采用低頻矩(jǔ)形波勵磁,雖(suī)然能減弱極(jí)化電勢的影(ying)響,但并不能(neng)完全消除極(jí)🌈化電勢幹擾(rǎo)的🥵影響。極化(hua)電勢與液體(ti)介質性質以(yi)及電極材料(liao)性質有關。電(dian)化學現象容(rong)易在測量過(guò)🌈程中産生漿(jiang)液噪聲♌和流(liú)動噪聲,引起(qi)儀表輸出出(chū)現波動現象(xiàng)。爲了避免或(huò)減小這個現(xiàn)象，可選配與(yǔ)被測液體電(diàn)化學和極化(hua)電勢作用小(xiǎo)的材料以及(ji)低噪聲電極(jí)。
(3)觸媒作用。被(bèi)測介質在電(diàn)極的觸媒作(zuò)用下産生化(hua)學反應而影(yǐng)響測量。
3.4電極(ji)的表面光沽(gū)度
電極接觸(chu)被測介質的(de)表面對于粗(cu)糙度要求非(fei)常高,一🔅般都(dōu)🤟應該抛光處(chu)理。主要原因(yīn)有三個方面(miàn):表面光滑的(de)金屬在電解(jie)質中抗腐蝕(shi)性能較強;表(biao)面粗糙的金(jin)屬,其産生的(de)抗拒極化的(de)氧化保護膜(mo)厚♊度不均勻(yún),容易被顆🔞粒(lì)狀、纖維狀等(děng)流體🐕中的雜(za)質劃破，造成(cheng)變動的直流(liú)電位,影響測(cè)量🐉的穩定性(xing);表面粗糙的(de)電♋極容易在(zai)測試過程中(zhōng)被被測介質(zhì)中的雜質污(wū)染,表面容易(yi)被雜質附着(zhe)💘結垢，影響測(ce)試效果。
4井下(xia)應用環境分(fen)析
4.1注水驅油(you)
注水驅油是(shi)油田應用時(shí)間最早，也是(shi)應用最多的(de)🍉-.種🐅提高㊙️石油(yóu)采收率的方(fāng)式。理論上往(wang)井下注人的(de)水的📧水質比(bi)較好,但是由(you)㊙️于井下環境(jìng)複雜，導緻注(zhù)水井中液體(tǐ)的成分很複(fú)雜。除了水之(zhi)外,在高溫高(gāo)♋壓的過程👈中(zhong)還溶解了地(dì)層中的各種(zhǒng)鹽類和氣體(ti),水中含有大(da)量HCO3、S02-4.C和CO2-、Mg2+.Sr2+,Ba2+等易結(jié)垢的離子。同(tóng)時水中還含(han)有大量的懸(xuán)❄️浮的固體顆(ke)粒，直徑爲1~100um。
4.2注(zhu)聚合物驅油(yóu)
聚合物驅油(you)的基本原理(li)是通過提高(gāo)注人流體的(de)黏度,調節油(you)藏中油水兩(liang)相的流度比(bi),達到擴大波(bo)及體積的目(mù)的🧑🏽🤝🧑🏻。聚合物驅(qu)⭕油用到的主(zhǔ)要聚合物爲(wèi)聚丙烯酰胺(àn)(簡稱PAM)、生物聚(jù)合物🔞(黃胞.膠(jiao))和梳形抗鹽(yan)聚合物(改性(xing)的聚丙烯酰(xian)胺)。
4.3化學複合(he)驅油
化學複(fú)合驅油又叫(jiào)三元複合驅(qu)油,主要利用(yòng)堿.表面活性(xìng)劑和聚合物(wù)的協同效應(yīng).較大幅度地(dì)提高原油采(cai)收率。其🍓中三(sān)元體系中的(de)堿和表面活(huo)性劑均屬于(yú)特殊的⭕腐蝕(shi)性介質。
5結論(lùn)
油田井下外(wài)流道式電磁(ci)流量計電極(ji)的設計要考(kao)慮的因素非(fei)常多,需要根(gen)據具體的井(jǐng)下應用環境(jing)來确🚩定。文中(zhōng)對電磁流量(liàng)計電極設計(ji)中需要注意(yì)的地方進行(hang)了🔞詳細的分(fèn)析和🛀論述,同(tong)時對油田井(jing)下應用環境(jing)進行了✂️簡單(dan)的介🥰紹,對于(yu)油田井下環(huán)境中應用的(de)🈚外流道式電(diàn)磁流量計電(diàn)極的設計具(ju)有一定的參(cān)考意義。
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