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(céng)流量測試儀🌈。文中(zhong)㊙️着重介紹了其原(yuan)理、結構、特點及室(shi)内實驗、現場應用(yong)情💘況。該儀器👌已在(zai)大慶等油田完成(chéng)160多層測試任務㊙️,應(yīng)用效果良好。
　　油田(tian)的分層開采發揮(hui)了重要作用,其關(guan)鍵是分層注水。随(suí)着✍️分層注水的發(fa)展,相應的分層流(liu)量測試🌈也有了長(zhang)足的進步,從初期(qī)的投球法測試到(dào) 浮子流量計 ,再到(dao)現在的 超聲波 流(liu)量計 、 電磁流量計(jì) 等,都先後爲油田(tián)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(jǐng)下測試中應用的(de)報道。2001年渦街流量(liang)計在井下測試的(de)可能性㊙️,目前已研(yán)制出兩個系列的(de)井下‼️渦街流量計(ji),一種是外徑φ21mm,用于(yu)同心集成注水井(jing)的分層流量測試(shi)(已完成40多口井160多(duō)層的測試);一種是(shi)外徑φ38mm,用于常規偏(piān)心注水井的測試(shì)。本文着重介紹外(wài)徑φ21mm的⭐井下渦街流(liu)量計。
井下渦街流(liú)量計工作原理
　　 渦(wo)街流量計 是基于(yú)卡曼渦街原理制(zhì)成的一種流體振(zhen)蕩性流量計(見圖(tú)🥰1)。在🌈流體中安放一(yī)根(或多根)非流線(xian)型阻流體,流體💘在(zai)阻流體🐇兩側交替(tì)地分離釋放出兩(liǎng)串規則的🔞漩渦,被(bei)稱爲卡曼渦街。在(zai)一定☎️的流量範圍(wei)内漩渦的🐪分離頻(pin)率🔞正比于管道内(nei)的平💯均流速。
 
式中(zhōng):ƒ一渦街頻率;
V一流(liu)速;
d一漩渦發生體(tǐ)寬度;
St一斯特勞哈(hā)爾數。
　　St的值與漩渦(wo)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(chǎn)生的頻率ƒ與流體(ti)的平均流速V成正(zhèng)比,利用這一特性(xìng)制成井下📱渦街流(liú)量計。實際渦街傳(chuan)感器所測的并不(bú)是平均流速,而大(dà)約是漩渦🧡發生體(tǐ)兩側的流速。由流(liu)♋體力學知識可知(zhī),在漩渦發生體兩(liǎng)側流速的分布規(gui)律♈,是随着流速的(de)變化而變化的🌈。因(yīn)此,渦街傳感器檢(jian)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(shou)壓力變化、噪聲、振(zhèn)動等影響。在設💞計(jì)時，先确定井下❌渦(wo)街流量計的管徑(jing),再通過室内✌️試驗(yan)，選定漩📞渦發生體(ti)的形狀,以及漩渦(wo)發生體與漩渦檢(jian)測體之間的距離(lí)等一🔞系♉列參數,使(shi)井下渦街流量計(ji)♻️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(lü)波和✏️地面軟件的(de)處理,使井底的噪(zào)聲和🧑🏾‍🤝‍🧑🏼振動等影響(xiǎng)降到最小，保證流(liú)量計的測試精度(dù)達到足夠的要求(qiú)。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(zhong),然後通過标定♊用(yòng)地面軟件繪制出(chū)的頻率與💚标準流(liu)量的試驗曲線,實(shi)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(liú)程
　　井下電路原理(lǐ)見圖2。當流體流經(jing)井下渦街流量計(ji)的漩渦發生體時(shí)，這種發生體可産(chan)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(zhuan)換電路轉⁉️換成單(dan)片機可🌐處理的信(xin)号,由單片機對信(xìn)号進行接收、處理(li)，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(jù)采集處理系統由(yóu)一台便攜式微型(xing)計算機構成。微機(jī)通過串行口與流(liu)量計進行通訊。控(kong)制軟件對計算🔆機(ji)的配置要求寬松(sōng),操作系統兼容MicrosoftWindow95.98、NT或(huo)2000。
　　井下控制軟件采(cai)用PLM語言編制,主要(yao)包括标定、采集和(he)回放三部分。利用(yong)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(yan)編制,軟件和電子(zi)流量計配合使用(yòng),自動測量每口井(jǐng)不同介質、不🔞同井(jǐng)層的流量和溫度(du)數據,從而實現注(zhù)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(liàng)✍️計測量的原始數(shù)據進行加工整理(li)，然後在測量結⁉️果(guo)的基礎上繪制出(chu)流量壓力指示曲(qu)線,并将每次測量(liàng)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(he)歸類保存。軟件不(bú)需要安裝,直接複(fú)制到目标目錄即(ji)可，軟件界面友好(hǎo),操作🌈簡便、易學,在(zai)應用中得到了使(shi)🔴用者的好評。
3.井下(xia)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(chí)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(yā)耐溫試驗
　　将接通(tong)電源的流量計下(xià)人到試驗缸中進(jìn)行試驗,向試驗缸(gang)中注人柴油并升(shēng)溫到85℃,升壓到60MPa,穩定(dìng)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(qǐ)出後,經檢驗外型(xíng)無形變,流量計傳(chuán)感♻️器、線路筒及電(dian)池筒💯無滲漏。室内(nèi)耐溫耐壓試驗表(biao)明，随着溫度、壓力(li)的變化流量計工(gōng)作狀态穩定,溫度(du)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(ji)耐壓、耐溫性能可(kě)以滿足現場的需(xu)要。
2.流計标定試驗(yan)
　　标定曲線和回歸(guī)曲線見圖4、圖5。從标(biāo)定曲線上看,井下(xià)渦街♈流量計在流(liu)量發生變化時,曲(qu)線台階有明顯變(bian)化,回歸曲線近乎(hū)直♌線,說明其線性(xing)很好。.在室内對十(shi)幾隻流量計進行(háng)了标定試驗,其标(biāo)定曲線🥰及回歸曲(qu)線非常相似。同時(shi).用标定好的流量(liang)計在室内模拟井(jing)下測試,試驗表明(míng),該井下💋渦街流量(liang)計🈚用于分層注水(shui)井流量測量是可(ke)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(wō)街流量計沒有可(ke)動部件,所以它的(de)特性在使用中變(biàn)化很小，在長時間(jiān)使用過程中參數(shu)十分穩定,而且不(bu)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(liu)量計先後在6個油(yóu)田完🌍成了40多口井(jing)160層同心集成注水(shuǐ)井的分層流量調(diao)配，應用效果良好(hao)☀️。
　　圖7是采油一廠南(nan)1-2-水140井第--層流量測(ce)試曲線,從現場🔅施(shī)工過☁️程和測試曲(qu)線看,井下渦街流(liu)量計具有以🆚下兩(liang)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(liu)量測試值僅相差(cha)1m3/d左右。
 
(2)井下渦街流(liú)量計由于沒有可(ke)動部件,彌補了注(zhù)水水質🌈較差時堵(dǔ)、塞儀器造成測試(shì)成功率低、測試周(zhou)期長等不足。使用(yòng)井下渦街流量計(ji)對同心集成注水(shui)井進💰行流量♍調配(pèi),平均測試次數是(shì)2~3次,大大縮短💃🏻了測(cè)試周期。
結論
1.井下(xia)渦街流量計與同(tóng)心集成式細分注(zhu)水工藝配套,可滿(man)🛀🏻足現場分流測試(shì)調配要求。注水水(shuǐ)質較差✍️時,适✌️應性(xìng)好,而且還能用于(yú)偏心注水井的測(cè)試。
2.井下渦街流量(liàng)計具有無可動部(bù)件、測試精度高、重(zhong)複性好,操作簡便(biàn)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(biao)定。

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