摘要:爲了(le)解決産出剖面(mian)測井用 渦輪流(liú)量計 的砂卡難(nan)題，采用等效面(mian)積法改變進液(yè)孔、出液孔形狀(zhuang)，對原有渦輪流(liú)量計機械結構(gòu)進行優化設計(jì)👄。詳細介紹了防(fáng)砂卡裝置💃的結(jie)構及工作原理(li)，防砂卡渦輪流(liu)量計的技術指(zhǐ)标及室内校準(zhǔn)結果。現場試驗(yàn)表明，較原有傳(chuan)統渦輪流量計(jì)，防砂卡渦輪流(liu)量計 可以顯著(zhe)減少砂卡率，有(yǒu)效提高産出剖(pou)面測井成功率(lǜ)。
0引言
　　目前，過環(huan)空阻抗找水儀(yí)主要實現含水(shui)和流量測試，含(hán)水🏃🏻采💜用電導法(fǎ)測量，流量測試(shi)主要采用渦輪(lún)流量💃🏻計旦。渦輪(lún)流量計的原理(lǐ)和結構決定其(qi)有一緻命缺點(diǎn),即其葉輪屬于(yu)轉動部件，與渦(wo)輪流量計💯接觸(chù)流體中的雜質(zhi)往往導緻💁葉輪(lun)砂卡叔。通過統(tǒng)計分析，油井出(chu)砂、垢粒、垢片、渦(wo)輪支架與葉輪(lun)間隙小、鐵屑是(shì)造成砂卡的主(zhu)要原因。中原測(ce)井公司在注入(rù)井中的渦輪流(liu)量計磁鋼安裝(zhuang)防磁罩,解決砂(shā)👈卡取得較好效(xiao)果畢;專利《防堵(dǔ)卡渦輪✨流量計(jì)》提出切向渦輪(lún)流量計的辦法(fǎ)解決産出井砂(shā)卡國,但未❄️找到(dào)相應的應用文(wen)獻。大慶油田處(chù)于開發中後期(qī)🚶，大量的井存在(zai)出砂、垢粒㊙️現象(xiàng)。通過統計，在采(cǎi)油五廠砂卡占(zhan)到70%,其中儀器自(zì)身原因和井況(kuàng)造成的砂🧑🏽‍🤝‍🧑🏻卡占(zhàn)到94%。渦🥵輪流量計(jì)出現砂卡，則🔞得(de)到的産液量不(bú)👉準,無法爲地質(zhì)㊙️部門提供真實(shi)準确的環空測(ce)試資㊙️料，達不到(dào)指導油田開發(fā)生産的目的。爲(wei)了降低砂卡率(lü)🤩,通.過機械解:卡(kǎ)的辦法實現解(jie)卡。
1防砂卡渦輪(lun)流量計結構及(jí)防砂卡工作原(yuán)理
　　防砂卡渦輪(lún)流量計結構如(rú)圖1所示，主要由(yóu)渦輪流量計、篩(shāi)狀出液孔、渦輪(lun)流量計安裝短(duǎn)接、解卡管、解卡(kǎ)管開槽、中心管(guan)、長條孔(銷釘運(yùn)動槽7)、薄壁筒、進(jìn)液孔、解卡管固(gu)定🚶銷釘、含水傳(chuán)感器安裝筒組(zǔ)成。采用等效面(mian)法,将進液孔🌈一(yī)分爲二，改爲寬(kuan)2mm的矩形進液🎯孔(kǒng)，解決從進液孔(kǒng)進入的長垢片(piàn)或大垢片造成(chéng)的砂卡，如圖2所(suǒ)示。将原先3個方(fang)型的出液孔改(gai)爲直徑4mm的陣列(lie)狀的篩孔，解決(jué)儀器在下井過(guò)程中從出液孔(kǒng)進入儀器的長(zhang)垢片、大垢片造(zào)成的砂⛹🏻‍♀️卡，如圖(tú)3所示。


　　将渦輪(lun)支架内徑擴大(dà),解卡管的内壁(bi)充當渦輪的内(nèi)壁♋,解卡管通過(guò)固定銷釘固定(dìng)在薄壁筒上,通(tōng)過開收傘，薄壁(bì)筒帶動✂️解卡管(guan)在長條孔上下(xià)運動，解卡管在(zai)解卡管開槽上(shang)下通過🌂渦輪總(zong)成的支架,在收(shou)傘的過程中實(shi)現渦輪總成🏒的(de)支架内壁與葉(yè)輪之間的空間(jiān)增大，從而實現(xiàn)井内出砂、垢粒(lì)、小垢片、渦輪支(zhi)架與🆚葉㊙️輪間隙(xì)小造成的砂卡(kǎ)的解卡。
　　在解卡(ka)管底端安裝磁(cí)鋼,如圖4所示,吸(xī)附流體中鐵屑(xie)、鏽粉，解決渦輪(lún)葉片磁鋼吸附(fu)鐵屑造成的砂(shā)卡。

2主要技術指(zhǐ)标
　　20m3渦輪流量計(ji)流量最大允許(xǔ)誤差爲3%，啓動排(pái)量1m3/d，支架内腔直(zhí)徑由13．80mm擴大爲17．76mm，解(jie)卡管長18．90mm，外徑Ф17．00mm，内(nèi)徑Ф13．80mm。
　　40m3渦輪流量計(ji)流量最大允許(xǔ)誤差爲3%，啓動排(pái)量2m3/d，支架内腔直(zhí)徑由17．76mm擴大爲20．00mm，解(jie)卡管長18．90mm，外徑Ф19．30mm，内(nèi)徑Ф17．76mm。
　　解卡管頂端(duan)每120°均勻分布長(zhang)16．1mm，寬2mm槽縫，線槽長(zhǎng)24．6mm，寬2mm，解卡管底端(duān)的銷釘走固定(dìng)槽寬4mm，長10mm
3室内校(xiào)準
　　爲了驗證可(kě)行性,采用室内(nèi)校準實現。機加(jiā)組裝2支型号🐇HK-ZS-40儀(yí)器,編号爲P033、P032,2支HK-ZS-20儀(yi)器，編号爲K001、K018,進行(hang)室内流量校準(zhun)。校準介質:自來(lai)水。從2025年12月15日到(dao)2025年12月15日,先後校(xiào)準阻抗儀40多次(ci)。
3.1關于解卡管、進(jin)液孔、出液孔造(zào)成的摩擦和局(ju)部擴大(縮㊙️小)阻(zǔ)力損失用K值确(que)定
　　K值爲儀器常(chang)數,理想狀态下(xià)，渦輪轉動隻受(shòu)流體作用于渦(wo)輪💃的力，但實際(ji)測量時,除了流(liu)體作用于渦輪(lún)的力外，渦輪📐還(hái)受到流體的粘(zhān)性摩擦力、渦輪(lun)自重及渦☎️輪軸(zhou)承轉動的摩擦(ca)力、流體在🚶‍♀️進入(rù)渦輪橫截面的(de)局💃部阻力，儀器(qi)常數用于評價(jià)渦輪葉片的受(shòu)力情況，其定義(yì)式爲:
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中,K爲儀(yi)器常數,r/(m3?s);ξ爲流量(liàng)系數，°/m3。
　　儀器常數(shu)的物理意義是(shì)單位時間内單(dan)位體積的流體(tǐ)流過⚽渦輪時,渦(wō)輪轉動圈數。從(cong)儀器常數的定(dìng)義式可知,K值表(biao)征了流量範圍(wei)内渦輪的平均(jun1)轉速，要求其大(da)于等于1。K值越💁大(dà)，則渦㊙️輪轉速越(yuè)快，所受阻力越(yue)小，因此解卡管(guǎn)、進液孔、出✏️液孔(kǒng)造成的局部擴(kuò)阻力損失可以(yi)由K值衡量。通過(guò)校準，按(2)式以最(zuì)小二乘法就可(kě)求㊙️得儀器常數(shù)K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(2)中，N爲渦輪(lun)轉動轉數,r/s;Q爲流(liú)量，m3/d;q爲啓動排量(liang)，m3/d.
　　表1爲2025年12月15日P033第(dì)6次校準結果。本(ben)次校準平均K值(zhi)1.301r/(m3?s),大于1.0r/(m3?s),同🧑🏽‍🤝‍🧑🏻時最大(dà)引用誤差爲1.08%，小(xiǎo)于最大允許誤(wù)差3%，啓動排量2m2/d時(shí)的平均轉速1.850r/s,因(yīn)此P033校準合格。同(tóng)樣,P032、K001、K018先後校準合(hé)格。因此，在啓動(dòng)排量、最大允許(xǔ)誤差合格的前(qián)提下💋,K值大于等(deng)于1,K值可以評價(jià)解卡管、進液孔(kǒng)💋、出液孔造成的(de)局部阻💋力損失(shī)。

注:标準流量單(dān)位，m3/d;被測轉速單(dan)位,r/s;K值單位，r/(m2?s)。
3.2确定(dìng)渦輪葉片轉動(dòng)的持續時間
　　渦(wō)輪葉片能轉動(dòng)的持續時間是(shì)指渦輪調試好(hao)後，在✉️一🈲定作用(yong)力下，渦輪葉片(piàn)從轉動開始到(dao)停止的時間。由(you)表2可知,P032第1次💛校(xiào)準時，解卡裝置(zhi)末端沒有安裝(zhuāng)磁鋼，渦輪調試(shi)結果持續時間(jiān)19s,最大引用誤差(chà)3.012%不☎️合格，啓動💃🏻排(pái)量2m3/d時，平均轉速(su)爲0.943r/s,渦輪雖然沒(mei)有轉動,但已接(jie)近轉動。P032第2次校(xiào)準時，解卡裝置(zhì)末端沒有安裝(zhuāng)磁鋼，渦輪📐調試(shi)結果持續時❓間(jian)20s,最大引用誤差(cha)2.856%合格，啓動排量(liang)2m3/d時,渦輪轉動,平(píng)均轉速爲1.867r/s。K001第1次(ci)校準時😍，解卡裝(zhuang)置末端沒有安(an)裝磁鋼，渦輪調(diao)🌂試結果持續時(shi)間30s,最大引用誤(wu)差2.458%合格，啓動排(pái)量1m3/d時，渦輪轉動(dong)，平均轉.速爲2.245r/s。P032和(he)K001的校準結果🐪表(biǎo)明，在啓動排🥰量(liang)時，渦輪葉片轉(zhuǎn)動的持續時間(jian)超㊙️過20s,就可以保(bao)證啓動排量、最(zuì)大🚩引用誤差合(hé)格。爲了提高渦(wo)輪流量計校準(zhun)精度，硬性規定(dìng)爲了保證啓動(dong)排量🌈，渦輪葉❗片(pian)轉動的持續時(shí)間爲30s。

3.3磁鋼位置(zhì)和大小的确定(ding)
　　由表2可知,解卡(kǎ)裝置末端粘貼(tie)寬15mm、長15.2mm、厚1.8mm的弧形(xing)磁鋼㊙️,安裝距離(lí)渦輪流量計磁(cí)鋼8.9cm時,P032第3次渦輪(lun)葉片轉動持續(xù)時間28s,40m3/d平均🐇轉速(su)🍉49.650r/s;同樣的磁鋼大(dà)小和安裝距離(lí)，K001第2次調試渦輪(lun),葉輪轉動持續(xù)時間26s,最大引用(yòng)誤差1.908%合格，啓動(dòng)排量1m3/d時,平均轉(zhuǎn)速0.513r/s,不合格。K001第3次(ci)，解卡裝置末端(duan)粘貼寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼，安裝(zhuāng)距離渦輪流量(liang)🥵計磁鋼9.6cm,渦輪沒(mei)有調試持續時(shí)間30s,但校準結果(guo)最大引用誤差(chà)3.752%不合格，啓動排(pái)💃量1m3/d沒有啓動，平(píng)均轉速0.666r/s不合格(gé)。K001第4次，重新調試(shi)渦輪，持續時間(jiān)30s,同時将寬15mm、長3.8mm、厚(hou)1.8mm的弧形磁鋼,距(ju)離渦輪流量計(ji)磁鋼的距離調(diào)整爲12.15cm,最大引用(yòng)誤差1.095%，啓動排量(liang)🈲1m3/d啓動,平均轉速(sù)2.587。故最終确定弧(hu)形磁鋼寬15mm、長3.8mm、厚(hou)1.8mm,距離渦輪流量(liàng)計磁鋼的距離(lí)🌈爲12.15cm。此時在流量(liang)計啓動排量時(shí)，渦輪葉片轉動(dong)。
3.4中心管、解卡裝(zhuāng)置材質确定
　　将(jiāng)解卡裝置下端(duan)弧形磁鋼去掉(diào)，并重新調試渦(wō)輪，結果見表3。渦(wo)📞輪調試結果持(chi)續時間35s,雖然誤(wù)差-2.12%合格，但啓動(dòng)排量2m3/d仍沒有啓(qi)動。磁鋼去掉後(hou)，還有什麽原☁️因(yin)呢?2014年👌12月15日檢修(xiu)發現🆚,中心管、解(jiě)卡裝置被磁化(hua)，變相有磁場影(ying)響渦輪流量計(jì)啓動排量。更換(huàn)中心管薄壁筒(tong)重新校準,重複(fu)校準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1.29左(zuǒ)右。從結果可☔知(zhi),儀器P033線性、穩定(dìng)性、重複性良好(hao)。所以中心管🚶、解(jie)卡裝👣置必須爲(wei)不導磁🙇🏻材料。

4現(xiàn)場應用
　　防砂卡(kǎ)渦輪流量計在(zài)五大隊成功解(jiě)卡370井次，現場解(jie)🔴卡測試⭕曲線見(jiàn)圖5。剛測試時，渦(wō)輪葉片轉動正(zheng)常🌍，大約在20s左右(you)，由于流🌏體帶進(jìn)的雜質導緻流(liu)量曲線歸零。通(tong)♈過儀器🥰二芯供(gong)電收傘，大約15s後(hou)㊙️再開傘，一芯流(liú)量供電測試，渦(wo)輪葉片通過💔瞬(shùn)間開收傘，擴大(dà)了🔴葉輪與渦輪(lun)殼體之間的👣空(kong)間，雜質通📧過渦(wo)輪葉片🔴旋轉正(zheng)常。從✨曲線可以(yi)看出,在解卡前(qian)和解卡後,渦㊙️輪(lun)旋轉--緻🎯，都爲15m3/d左(zuǒ)右，而且解卡前(qián)後沖次一緻，渦(wo)輪流量計解卡(ka)裝置有🌈效解決(jué)了因油井出砂(sha)、垢片、間隙小造(zào)成的砂卡，砂卡(kǎ)率由原先的70%降(jiang)低到30%，實⛷️現了🔴産(chǎn)液剖面流量準(zhun)确測試。

　　在現場(chang)應用中發現，磁(ci)鋼固定采用AB膠(jiāo)效果不理想，下(xià)一步研究怎麽(me)固定磁鋼，磁場(chǎng)的大小怎麽确(que)定，解決渦輪磁(cí)鋼吸附鐵屑造(zào)成的砂卡。
5結論(lun)
1)K值可以衡量解(jiě)卡裝置、進液孔(kong)、出液孔、弧形磁(ci)鋼造成的摩擦(cā)㊙️和局部阻力損(sǔn)失;
2)在解卡裝置(zhi)末端粘貼寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚1.8mm的弧形磁鋼(gang)，距離渦輪流量(liàng)計磁鋼的距離(lí)爲12.15cm時,在渦輪流(liu)量計啓動排量(liang)不會造成不啓(qi)動;
3)中心管、解卡(ka)裝置必須是不(bú)導磁材料,否則(zé)啓動排量不能(neng)啓動💘;
4)磁鋼固定(dìng)采用AB膠效果不(bu)理想，下一步研(yan)究磁場的大小(xiao)和磁鋼固定方(fāng)式。

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