摘要:針對(duì)目前油田分層(ceng)配注井注人量(liàng)的監測需求,研(yan)制一種🍉基于電(dian)磁感應原理的(de)電磁流量計 ,該(gai)流量計可長期(qi)置于油田智能(néng)配注井,進行注(zhu)人量測量。介紹(shào)儀器工作原理(lǐ)、結構設計及儀(yí)器技術指标⭐。室(shì)内實驗表明,智(zhì)能配注井井下(xia)電磁流量計在(zai)清水中标定具(jù)有很好的線性(xing)響應,儀器輸出(chū)穩定,重複性好(hǎo),測量結🍉果正确(que)。現場試驗表明(ming)，應用電磁流量(liàng)計進行智能配(pei)注井配注量監(jiān)☀️測,測試精度高(gao),測量結果正确(què)可靠,可真實反(fǎn)應井下注人情(qing)況,可以長期置(zhì)于井下進行流(liú)量監測,能夠滿(man)足測試需求。
0引(yǐn)言
　　當油田開發(fa)進入中後期,分(fen)層注水驅油成(chéng)爲重要的開采(cǎi)手❤️段。針對不同(tóng)井況,采用分層(ceng)開采技術，根據(jù)需要對多個㊙️油(you)層同時注水,對(duì)不同的油層進(jìn)行定量的🔴配注(zhu)。在現有的采油(you)技術中,偏👨‍❤️‍👨心注(zhù)水是目🐕前油田(tián)采用的最主♋要(yào)方法，雖然偏心(xīn)注🈲水工藝可以(yǐ)解決多級分層(ceng)注水的問題,但(dàn)傳統的測調工(gōng)藝㊙️方法工作量(liàng)💃🏻大、效率低,已經(jīng)嚴重制約了注(zhù)水技術的發展(zhan)。智能配注是利(li)用😄機電--體化技(jì)術,将流量監測(cè)、通信及自動控(kòng)制系統置于井(jing)下智能配水器(qì)中,可對層段注(zhu)人量、累積🙇🏻注人(ren)量實時監控,将(jiāng)注人量測試和(he)調整結合起來(lai),實現井下各層(céng)流😘量測試和❌自(zi)動調配-2。井下各(gè)層流量的正确(què)測量是實現科(kē)學♈調配的關鍵(jian)。
　　近年來電子流(liu)量計的推廣使(shi)用,使注水井的(de)分層測試效率(lǜ)、測試資料的正(zheng)确性等都有很(hěn)大提高。相對于(yú)其他的電子流(liú)量計,電磁流量(liang)計結構簡單、無(wú)機械活動部件(jian)、無節流部件、測(cè)量範圍寬、測量(liàng)結果精度高[34。在(zai)♌油田生産中,電(diàn)磁流量計被廣(guǎng)泛應用于💯注水(shuǐ)井、注聚井的注(zhù)人剖面測井,目(mù)前🈲，電磁流量計(ji)也被用于油水(shuǐ)💋兩相流産出剖(pōu)面測井,儀器工(gōng)作穩定,測量數(shù)🔴據重複性好測(ce)💃量結果正🧑🏽‍🤝‍🧑🏻确可(ke)靠[5。因此,研✔️制應(ying)用于油田智能(neng)配注井流量測(ce)試🚶的電磁流量(liàng)計尤爲重👉要,可(ke)爲智能調配提(tí)🤟供可靠的流量(liang)🌈數據。本文研制(zhi)了一種可長期(qi)放置于智能配(pèi)注井中的👉電磁(cí)流量計🆚,該流量(liang)計能進行注人(ren)量測量，對其工(gong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼作性能進行室(shi)内檢測并進行(háng)🌏水域中的标定(dìng)。室内檢測及現(xian)🔱場應用試驗表(biao)明,所研制的智(zhi)能配注井電磁(ci)流量計具❓有良(liáng)好的穩定性、重(zhòng)複性,線性響應(yīng)好，可以長期置(zhì)于井🍓下定時的(de)監測注水情況(kuang)。
1儀器結構設計(jì)及測調工藝
1.1總(zǒng)體方案設計及(jí)測調工藝
　　在油(you)田井下流體流(liú)量測量中,由于(yu)井下注人流體(tǐ)複雜,管壁結垢(gou)現象嚴重,外流(liú)式電磁流量計(ji)受井壁變徑影(yǐng)響，因此,儀♌器設(she)計爲内流式的(de)電磁流量計結(jié)構[6],整體結構示(shì)意圖見圖❗1。将儀(yí)器與電纜相連(lián)接,電纜與井下(xià)管柱👄固定,儀器(qì)坐人配水器中(zhong),整體跟随管柱(zhù)下♉人井下指定(dìng)位置,通過配水(shui)器閥門開度調(diào)節注人量大小(xiǎo)。對注水井進行(háng)測調時，給儀器(qi)供電,注水井中(zhōng)流體通過進液(ye)口流人儀器測(ce)量通道内,流經(jing)電磁流量🛀傳感(gǎn)器,電磁流量☁️傳(chuán)感器随流量不(bu)同有相應的頻(pín)率輸出,流體經(jīng)電磁流量🔴傳感(gǎn)器檢測後,通過(guo)配水器水嘴流(liu)人地層。電磁流(liu)量計的測量信(xin)号經由測量電(dian)路處理,再通過(guo)電纜傳人地面(mian)采集系統中,經(jīng)地面📞采集軟🤟件(jiàn)處理可以直接(jiē)🏃‍♀️讀出流量測量(liang)結果。
　　儀器進液(ye)口采用防護網(wǎng)設計,目的是防(fáng)止井下雜🤞物進(jin)人測量通道,可(kě)以避免大塊雜(zá)物堵塞調節水(shuǐ)🥰嘴,同時消📱除雜(zá)物對感應電極(ji)的磨損，保證測(cè)量結果的正确(què)性。考慮儀器🍉需(xū)要長期放置于(yú)井下，爲适👨‍❤️‍👨應井(jing)下惡劣的條件(jiàn),儀器外殼及感(gan)應電極等部件(jian)選用耐腐蝕材(cái)質,以提高井下(xià)儀器長🔞期工作(zuo)的穩定性,保證(zheng)測👅量⛷️精度。
 
1.2測(cè)量傳感器結構(gòu)設計
　　通過建立(li)仿真模型,利用(yòng)測量區域的樣(yàng)本平均值樣🐕本(ben)标準差、變異系(xì)數、磁場均勻長(zhǎng)度和均勻區域(yù)等相關概🌈念對(dui)電磁流量計内(nei)部磁場分布情(qing)況進行分析,對(dui)傳感器的結構(gòu)參數與内部磁(ci)場的關系🌈進行(háng)研究,确定傳感(gǎn)器的優化設計(ji)結構[7-8]。傳感器結(jie)構示意圖見圖(tu)2,傳感器采用雙(shuang)發射磁極與雙(shuāng)測量電極的結(jié)構。測✨量電極與(yǔ)發射✉️磁極兩兩(liang)相對🔅均勻分布(bu)在管道圓周上(shang),測量🔴電極與儀(yi)👌器外殼相絕緣(yuán),與流體直接接(jie)觸,磁極的勵磁(cí)線圈内部包裹(guǒ)鐵芯,用來産生(shēng)📐交變磁場,導🏃‍♂️電(diàn)流體從傳感器(qi)測量通道内流(liú)過時切割磁力(li)線并産生感應(ying)電動勢。
 
1.3流道内(nèi)徑優化設計
　　電(dian)磁流量計測量(liàng)範圍大,對于地(dì)面用電磁流量(liang)計(相同直徑⁉️的(de)傳感器),滿量程(chéng)流速爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度爲1~5m/s。計(jì)算不同管徑電(diàn)磁流量計測量(liàng)的流量範圍,根(gēn)據計算結果選(xuan)定合适的電磁(ci)流量計設計管(guǎn)徑,電磁流量計(jì)管徑、流速與流(liu)量關系計算結(jié)果見表1。由表1可(kě)見，爲🏒滿足1~100m³/d流量(liàng)測量範圍要求(qiu)，較佳的電磁流(liú)量計流道管徑(jing)應該選擇爲10mm。爲(wèi)擴大流量測量(liàng)範圍,此次流道(dào)内徑設計爲12mm。根(gen)據流量的測量(liang)範圍優化電磁(cí)流量傳感器的(de)結構,保證傳感(gǎn)器的穩流長🔞度(dù)。
 
1.4主要技術指标(biao)與性能特點
　　電(diàn)磁流量計的主(zhu)要技術指标:外(wai)徑28mm,長度650mm,耐溫80℃,耐(nài)壓🤟35MPa,流🔞量測量範(fàn)圍爲0.5~120.0m³/d、精度爲±3%。電(dian)磁流量計的主(zhǔ)要性能特點:①采(cai)用内流式結構(gou)設計,不受井壁(bì)結垢及變徑影(ying)響,測試結果更(geng)正确🏒可靠;②電磁(ci)流量計電極采(cǎi)用防腐設計,可(kě)以提高井下儀(yi)器長期工作的(de)穩定性,保證測(cè)量精度;③進液口(kǒu)采用防護網設(shè)計，防止異物進(jin)人測量通道對(duì)測量結果的影(yǐng)響,提高測量可(ke)靠性;④充分考慮(lǜ)測量電極前後(hòu)的穩流🏃‍♀️段長度(du)，避免流體✉️流态(tai)對測量結果🐪造(zào)成影響。
2室内檢(jiǎn)測及标定結果(guo)
2.1測量穩定性檢(jian)測
　　爲了檢測儀(yí)器工作性能，在(zài)現場應用前對(duì)儀器進行水域(yù)的🚶‍♀️标定及檢測(cè)。将經過耐壓檢(jiǎn)測後的儀器傳(chuan)感器全部浸人(rén)水中,通過室内(nei)給儀器供電，間(jiān)隔⭕10min記錄儀⚽器輸(shū)出頻率。儀器工(gong)作穩定性檢測(cè)結果見表2,儀器(qì)在水中輸出頻(pín)率穩定,工作狀(zhuàng)态良好。
 
2.2儀器在(zài)室内水域中标(biao)定結果
　　将儀器(qì)連接封隔裝置(zhi)放人标定井簡(jian)中,封隔裝置密(mi)封儀器外📧璧與(yu)井簡内壁形成(chéng)的環形空間,保(bao)證流體完全進(jìn)人測量通道。給(gěi)儀器供電進行(hang)流量調節，流量(liang)調節爲0.5.1.0.3.0、5.0、8.0、10.0、20.0、40.0、60.0、70.0、80.0、100.0、120.0m3/d,記錄每(mei)❓一流量❗點時的(de)儀器輸出頻🛀🏻率(lǜ),記錄時⛱️間爲2min。計(ji)算每一流量🔞點(dian)時的儀器輸出(chū)頻率平均值,将(jiāng)數據進行線性(xing)拟合,得到🧡儀器(qì)的标定檢測結(jié)果圖見圖3,儀器(qi)的檢測數據結(jie)果(見表3)。由圖🔴3可(kě)見，随着流量的(de)增大,儀器輸出(chu)頻率線性增加(jia),線性相關系數(shù)爲0.9999979,顯示✍️出儀器(qi)具有良好的線(xiàn)性響應。由表3可(kě)見,在0.5~120.0m³/d流量範圍(wei)内,儀器測量誤(wu)差在±1%之内。
 
 
2.3儀器(qì)在室内水域重(zhong)複性檢測
　　記錄(lu)每一流量點時(shí)的儀器輸出頻(pín)率,在水中進行(hang)🈲3次🌏測量,儀器測(ce)量重複性結果(guǒ)見圖4。由圖4可見(jiàn),3次測量結果基(ji)本重🔆複。計算重(zhòng)複性誤差,對同(tong)--流量點的3次測(cè)量儀器輸出頻(pín)率取平均值,以(yǐ)各流量點的平(píng)均輸出頻率值(zhi)爲橫坐标,以流(liú)量爲縱坐标進(jìn)行線性拟合,得(de)到線性拟合結(jie)🔴果,将每一-次各(ge)流量點的🌍輸出(chu)頻率代人拟合(hé)公式中進行測(cè)量流量的✏️計算(suan)，将測量的流量(liàng)與标準流量對(duì)比,計算滿量程(chéng)誤差,得到誤差(chà)分布(見圖5)。最大(dà)重複性誤差爲(wei)0.65%，顯示清水中3次(cì)測量🏃🏻‍♂️結果具有(you)良好的重複性(xing)。
 
3現場試驗應用(yong)
　　将儀器置人配(pèi)水器中跟随管(guǎn)柱下人井下指(zhǐ)定位置。注水井(jǐng)測調時,根據電(dian)磁流量計給出(chū)的實時測🍓量結(jié)果調節注水井(jǐng)各層段的配注(zhù)量。在大慶油田(tian)進行了現場測(ce)調試驗,表4、表5分(fèn)别爲高XX-YY井、高AA-BB井(jing)7個層段的測調(diao)試驗結果👄。表4中(zhōng),高XX-YY井單層測調(diào)流量相對誤差(chà)最大爲5.25%,全井流(liu)量相對誤差爲(wei)4.13%;表5中,高AA-BB井單層(céng)測調流量相對(dui)誤差最大爲6.70%,全(quan)井流量相對誤(wù)差爲2.50%。2口井單層(céng)🈲測調誤差和合(hé)層誤差.均滿足(zú)測調要求。
 
　　儀器(qi)于2025年12月随井下(xia)工具下井進行(háng)注人量調配測(ce)量,2025年12月17日從井(jǐng)下提出儀器,儀(yí)器在井下曆經(jing)近1年時間🚩,工作(zuò)狀态穩定,測量(liang)數據可靠,表明(ming)智能注人井電(diàn)磁流量計✊可以(yi)長期放置于井(jǐng)下👨‍❤️‍👨配水器中,對(duì)注水情況進行(hang)實時監測。流量(liàng)🏒測量結果可以(yi)真實反應井下(xià)流量情況，精度(du)高,可以配合注(zhu)人井測調實現(xian)智能配☔注📐。
4結論(lùn)
(1)實驗表明,智能(néng)配注井井下電(diàn)磁流量計在清(qīng)水中🈲具有很好(hao)的線性響應,儀(yí)器輸出穩定、重(zhòng)複性好,測量結(jie)🔞果正确,滿🈲量程(chéng)誤差在±1%之内。
(2)應(ying)用電磁流量計(ji)進行智能配注(zhù)井配注量監測(ce)，可以真實反應(yīng)井下情況,測量(liàng)結果正确且測(ce)試精度高，可☎️以(yi)滿足測試需求(qiu)。
(3)現場試驗中，電(dian)磁流量計在井(jing)下穩定工作時(shi)間1年左右,初步(bu)達到設計要求(qiu)。需要繼續進行(háng)現場試驗,進--步(bù)驗證電磁流量(liàng)計在井下穩定(ding)工作的時間,研(yan)究井下環境對(duì)電磁流量計的(de)影響。

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