摘要：對(dui)環空找水儀流量(liang)測量時的影響因(yin)素進行分析，得⛷️出(chu)流量測量可靠性(xìng)和精度下降的原(yuán)因主🔞要有渦輪磁(cí)鋼吸附的鐵鏽造(zao)成的渦輪流量計(jì)遲滞，井壁結垢碎(suì)片造成的渦輪流(liu)量計卡死，環空找(zhao)水儀器傘式集流(liú)器的傘布破❄️損造(zào)成集流度降低。針(zhen)對以上原因提出(chu)将環🏃‍♀️空找水儀出(chu)液口設計成篩管(guan)型、渦輪流量計上(shang)下增加磁鐵環等(deng)相應的解✏️決對策(ce)，并設計了可控式(shi)👅扶正器，在流量測(cè)量過程中對儀器(qì)加以扶正，使得集(jí)流傘得到了很好(hǎo)的保🧑🏽‍🤝‍🧑🏻護。經過100多🥰井(jǐng)次的現場應用表(biǎo)明，改進後的環空(kōng)找水儀在水驅産(chan)出剖面流量測量(liang)時能有效地防止(zhǐ)渦輪流量計卡滞(zhì)及集流器的傘布(bù)損壞，從而提高環(huán)空找水儀流量測(ce)量的可靠性和準(zhǔn)确性，以及流量測(cè)量的實效和資料(liào)質量。
　　采用環空找(zhǎo)水儀[1]進行流量測(ce)量最常用的是渦(wo)輪流量計 [2]，采用集(ji)流傘集流[3]。在産出(chū)剖面[4]流量測量時(shi)，由于井内産出液(ye)🌈和井壁的情況複(fu)雜，環空找水儀流(liú)量測量時渦輪流(liú)量計的渦輪經常(chang)發生被卡住和轉(zhuan)動❄️不靈活的現象(xiàng)🌈，當渦輪卡住時通(tong)常采🆚用壓電纜方(fang)式解決，其效果有(yǒu)限，而且渦輪轉動(dong)不靈活的現象很(hen)難消除，而👈儀器在(zai)起下👉過程中由于(yu)貼靠井壁行進，傘(sǎn)布磨損🈲造成集流(liú)效果降低。以上情(qíng)況嚴重影響施工(gong)的🔴進度和💃🏻流量測(ce)量精度。
1渦輪流量(liàng)計結構及工作原(yuán)理
　　環空找水儀采(cai)用渦輪流量計測(ce)量産出井的産量(liang)🈲，液流🤟通過渦輪流(liú)量計時推動渦輪(lun)旋轉，由渦輪軸上(shang)的磁鋼🐉傳遞渦輪(lun)轉動信息。渦輪轉(zhuǎn)動時其軸上磁鋼(gang)的N、S極輪流接近霍(huò)爾傳感器，通過計(jì)量霍爾傳📐感器輸(shu)出🐪的脈沖計數測(ce)量流量的大小🏃‍♂️。渦(wō)輪流量計主要由(yóu)渦輪[5]、霍爾傳感器(qì)[6]、渦輪安裝架和渦(wo)輪軸♌頂針等組成(chéng)🔅。
　　環空找水儀采用(yòng)集流傘式集流，通(tong)過地面供正電和(hé)負電控制集流傘(san)的打開與收回，密(mì)封儀器與套管的(de)環形🛀🏻空間使井筒(tong)内🌈的流體全部流(liu)經儀器内部，從而(er)🤩進行産出剖面各(ge)層段✌️流量的測量(liang)[7]。
2渦輪流量計卡滞(zhì)原因分析
　　對出現(xiàn)渦輪卡滞現象的(de)環空找水儀進行(háng)維修發現🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，渦🤞輪🌈流(liú)量計内通常有砂(sha)粒、井壁結垢碎片(pian)、鐵鏽等雜物，偶爾(er)會🌂有絲狀物（圖1、圖(tu)2）。

　　通過對大量的有(you)卡滞現象的渦輪(lun)流量計進行維修(xiū)發現，砂粒、井壁結(jie)垢碎片和鐵鏽等(deng)雜物在渦輪流量(liang)計内☔的分布是有(you)規律的，較大的井(jǐng)壁結垢碎片在渦(wo)輪葉片上部；較大(da)的砂粒在渦輪葉(ye)片中間；鐵鏽附着(zhe)在渦輪軸的磁鋼(gāng)上。圖3是造成渦輪(lun)流量計卡滞的不(bú)同雜物在渦輪流(liu)量計内的位置分(fen)布示意圖。
（1）井壁結(jié)垢碎片在渦輪葉(ye)片上部的原因。井(jǐng)壁上的結垢碎片(pian)（灰白色的鈣質沉(chén)積物）一般較大（片(piàn)狀，不規則），大多在(zài)渦輪葉片上面。分(fèn)析認爲儀器下井(jing)時刮擦井壁，井壁(bi)上的結垢被刮下(xia)來，有些碎屑從儀(yi)器較寬闊的上出(chu)液口掉入到内流(liu)道，較大的垢塊落(luo)到渦輪葉片上部(bù)，較小🙇‍♀️的會落到渦(wo)輪葉片内，卡🛀🏻住渦(wo)輪葉片使🌈渦輪無(wú)法轉動。

（2）較大砂粒(li)在渦輪葉片中間(jiān)出現的原因。對出(chu)砂嚴重⭐的産☂️出井(jing)使用過的儀器維(wéi)修時發現，渦輪葉(ye)片和外殼之間夾(jiá)有較大砂粒（粒狀(zhuàng)，不規則）。分析認爲(wei)砂粒随油井産🐕液(ye)從進液口進入到(dào)儀器内流道，液🐉流(liú)通過渦輪流量計(ji)時較大砂粒會卡(kǎ)在渦輪葉片和外(wài)殼之間✂️導緻渦輪(lún)無法轉動；另一種(zhǒng)情況是井液中的(de)砂粒通過了渦輪(lun)，儀器收傘後，在内(nei)流道中存留的井(jǐng)液中的砂粒會沉(chen)積在渦輪葉片上(shang)，較大砂粒也會卡(ka)住渦輪。
（3）渦輪磁鋼(gang)上附着鐵鏽的原(yuan)因。每次維修環空(kong)找水儀渦輪流量(liàng)計時，都會發現渦(wo)輪磁鋼上有鐵鏽(xiu)（粉♌狀）吸附。分析認(ren)爲産出液中的鐵(tie)鏽大多是由于儀(yí)器在井下移動時(shi)由井壁摩擦下來(lai)而🔞懸浮在井液中(zhong)的，當液流通過渦(wō)輪流量計時鐵鏽(xiù)會被渦輪上🍓的磁(ci)鋼吸附，在磁鋼的(de)兩♈個磁極處形成(chéng)團狀，增大了渦輪(lún)的轉🤞動阻力，當鏽(xiu)粉團大到與霍爾(er)傳感器相刮時就(jiù)會遲滞渦輪轉動(dòng)，流量較低時會卡(kǎ)住渦輪。
3集流傘布(bù)破損原因分析
　　通(tong)過對環空找水儀(yí)測量過程分析，集(jí)流傘破損主要㊙️集(ji)中在測量過程中(zhōng)，當完成第一個測(ce)量點收傘時，井下(xià)産液向上流🐕動的(de)沖擊始終使傘布(bù)受到向外的張☎️力(lì)，緻使集流傘收完(wan)後傘布夾👣在傘筋(jin)之間并突出于傘(san)筋之外（圖4）。由于油(you)井套管管♈柱都有(yǒu)一💰定的傾斜度❗且(qiě)儀器本身還帶有(yǒu)磁性定位短接，緻(zhi)使在更換測點過(guò)程中儀器貼在井(jǐng)壁上移動，以及套(tào)管内壁長年的🔆腐(fǔ)蝕變☀️得粗糙和射(she)孔孔眼突出🐉的毛(máo)刺等原因，傘布🔞極(jí)容易被磨損、挂破(po)💜或移位（圖5），導緻集(jí)流傘的集流度嚴(yán)重下降，從而影響(xiang)測量結🌈果的可靠(kao)性和一緻性。

4解決(jué)對策
4.1對流量計結(jié)構進行改進
（1）上出(chu)液口設計成篩管(guan)狀，防止結垢碎片(piàn)掉落到儀器内🔞流(liu)道内。考慮改進後(hou)的出液口的過流(liu)阻力應不大于原(yuan)儀器出液口的流(liú)動阻力，結構強度(du)要不低于原結構(gòu)強度，維修拆卸組(zǔ)裝方便等因素，将(jiāng)出液口設計成篩(shāi)管型，防止井壁結(jié)垢碎屑💔掉入儀器(qi)🐇内流道，從而解決(jué)因結垢碎片掉落(luò)儀器内流道造成(chéng)的渦輪卡住問題(ti)。
原出液口尺寸爲(wei)10mm×14.2mm（3個），總面積426mm2，根據工(gōng)程流體力學原理(li)[8]計♻️算有效流動面(mian)積爲260mm2。篩管型出液(ye)口（9個）設計總面積(ji)904mm2，根據工程流體力(lì)學原理計算有效(xiào)流動面積♌爲615mm2，遠大(dà)于原出液口有效(xiao)流動面積，所💛以流(liu)動阻力更小。
（2）在進(jìn)液口内設置篩網(wang)阻止井液中較大(da)的砂粒進🏃‍♂️入内流(liú)道。考慮到儀器中(zhong)心管外有取樣密(mì)封筒且直徑不能(neng)加大🌂，維修時拆🧑🏾‍🤝‍🧑🏼卸(xie)組裝方便等因素(su)，在進液口内部放(fang)置筒狀篩網。篩網(wǎng)✏️網眼大小既能阻(zu)止井液中較大的(de)砂粒進入内流👄道(dào)，又不會造成渦輪(lún)卡住的較小砂粒(li)通過篩網，避免因(yīn)篩網過細而産生(sheng)的大量砂粒濾積(jī)在篩網上，造成流(liú)動阻力😄增大影響(xiǎng)流量測量的💯問題(tí)。
由于聚合物驅[9]和(he)三元驅[10]産出井中(zhong)有絮狀或團狀🐪凝(ning)塊，會貼附在篩網(wang)上堵塞進液口，所(suǒ)以儀器進液口加(jiā)✔️篩網後不适用于(yú)聚合物驅和三元(yuán)驅産出剖面的流(liu)⭐量測量。
　　在儀器維(wei)修時觀察到砂粒(lì)直徑爲0.2~3.2mm，大于1mm的砂(shā)粒爲極少數。渦輪(lún)與渦輪安裝筒間(jian)隙爲1mm，所以砂粒直(zhi)徑小于1mm時不☔會卡(ka)住渦輪。Ф28mm環空儀内(nèi)流道直徑爲18mm，面積(jī)254mm2。進液口尺寸爲8mm×20mm（6個(gè)），總面♈積960mm2，根據☀️工程(cheng)流👈體力學計算有(yǒu)效流動面積爲586mm2。爲(wei)了盡量減小進液(yè)口的流動阻力，選(xuan)用網眼小于1mm的18×18篩(shai)網，網眼尺寸爲0.98mm×0.98mm，鋼(gāng)絲直徑0.432mm。增加18×18篩網(wang)後，6個進液口的網(wang)眼數量爲420個，總面(mian)積🙇‍♀️403mm2，根據工程流體(ti)力學原理計算有(you)效流動面積爲395mm2，爲(wei)環空儀内流道面(mian)積的1.55倍。圖6是環空(kōng)找水儀進✌️液口及(jí)筒狀防砂篩網照(zhào)片。

（3）在渦輪上、下設(shè)置磁性環預先吸(xi)附井液中的鐵鏽(xiu)。在渦輪流量計的(de)内流道中設計放(fàng)置有片狀磁鐵✊的(de)磁鐵環，渦輪流量(liang)🌈計上🔞方放置單層(ceng)的磁鐵環，吸附從(cóng)出液口進入的鐵(tiě)鏽；渦輪流量計下(xia)方放置雙🔅層的磁(ci)鐵🌍環，吸附從進液(yè)口随井液進入🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的(de)鐵鏽。設🔅置的上、下(xià)磁鐵環預先吸附(fù)了鐵鏽，可防止鐵(tiě)鏽被⭐渦輪磁鋼吸(xī)⛱️附。
　　單層磁鐵環設(shè)計見圖7，設計有6個(ge)片狀磁鐵，朝向内(nèi)流道的磁鐵N、S極間(jiān)隔放置來增強吸(xi)附鐵鏽的效果。雙(shuāng)層磁鐵環的每層(céng)磁鐵的排列方式(shì)與單層磁鐵⛷️環相(xiàng)同，渦輪下面采用(yong)雙層磁鐵環設計(ji)是爲了更有效地(dì)吸♋附在内流道内(nei)流動井液中的鐵(tiě)鏽。

4.2設計可控式扶(fu)正器
　　如果設計一(yi)種扶正器在起下(xia)過程中保護集流(liu)傘不🔴被磨損，保♌證(zhèng)集流傘集流度一(yī)緻，就可以保證測(cè)量結果的🐪準确📞性(xing)和可靠性。
扶正器(qì)在使用時，當儀器(qi)下到第一點準備(bei)測量時，首先打開(kāi)集流傘，在儀器變(bian)換測量點時，正常(cháng)收回集流傘，扶正(zhèng)器一直🈲保持打開(kāi)狀态，直到測完所(suǒ)有🔴測點後收攏打(da)開的扶正器。這樣(yàng)在更🈲換測點過程(cheng)中，即使儀器收傘(sǎn)時傘布突出至傘(san)筋外，扶正器可以(yǐ)防止突出至傘筋(jīn)外的集流傘布與(yu)不光滑的井🥵壁的(de)摩擦，有✌️效✂️地保護(hu)集流傘布。所以要(yào)設計一個🔱可以獨(du)立✊控制的扶正器(qì)✉️[11]。
（1）可控式扶正器的(de)工作原理。扶正器(qì)連在集流傘電動(dong)機☀️的下部，使用時(shi)，當儀器下到第一(yi)點準備測量時供(gòng)電電壓到㊙️50V打開集(ji)流📞傘，集流傘電動(dong)機電流回零表示(shi)集流傘完全打開(kāi)。增加🌈供電電壓到(dào)70V打開扶✌️正器，當扶(fu)正器電動機電流(liu)回零時表示扶正(zhèng)器完🌈全打開，扶正(zheng)器打開直徑🐅爲120mm，起(qǐ)到在套管内将儀(yi)器扶正作用。
　　更換(huan)測點時供電電壓(ya)到-50V收回集流傘，集(jí)流傘電動機電☎️流(liú)回零💚後表示集流(liu)傘完全收回，可以(yǐ)更換測點，測🤟量過(guò)程中不收回扶正(zheng)器。當供電電壓增(zēng)加到-70V時收回扶正(zhèng)器，扶正器電動機(jī)✌️供電電🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流回零表(biao)示扶正器完全收(shou)回。
（2）扶正器電動機(jī)電路示意圖及原(yuan)理。扶正器短節的(de)研制♈重點主要在(zài)扶正器電動機[12]電(dian)壓的控制，要做到(dào)在不影響集流傘(sǎn)正常打開、收回前(qián)提下控制扶正器(qì)的打開和收回。圖(tu)8爲扶正器電動機(ji)的控制電❓路[13]示意(yi)圖。

　　爲了維修和更(geng)換方便，扶正器設(shè)計成單獨短節，方(fāng)便與環空儀器連(lián)接。連接扶正器後(hòu)的環空找水儀纜(lan)芯用于儀器工作(zuo)供電和傳輸含水(shuǐ)、流量信号，纜芯2與(yǔ)集流傘、扶正器連(lian)接。
5現場應用
　　設計(jì)的環空找水儀可(ke)避免儀器起下過(guò)程中井壁上的👣鐵(tie)鏽、結垢碎片及地(di)層出砂對渦輪葉(yè)片的卡💁滞作用，确(què)保集流傘🎯在測量(liàng)過程中的完好，保(bǎo)證測量結果的可(ke)靠🚶性和一緻性，提(ti)高了施工一次成(chéng)功率。
　　2025年12月15日在南(nan)2-丁6-XXX井的現場應用(yòng)過程中，爲驗證扶(fú)正器⭕對集流傘的(de)保護效果，在全井(jǐng)測量結束後，收回(hui)扶正🐉器再進行全(quan)井複測，将測得的(de)結果進行對比分(fen)析（表🧑🏾‍🤝‍🧑🏼1）。

　　從測量結果(guo)可以發現，在收回(huí)扶正器後測量第(dì)二點流量明顯下(xia)降，含水率也變化(hua)較大，之後的測量(liang)點測♍量結果偏差(chà)也都較大，可以判(pan)斷儀器的集流♉傘(sǎn)已經被刮破。
　　2025年12月(yuè)15日在南8-丁4-XXX井對使(shǐ)用扶正器的環空(kōng)找水儀進✨行現場(chǎng)應用，爲了檢驗扶(fu)正器對集流傘的(de)保護效果，對該井(jǐng)🏃🏻進行了全井複測(ce)（表2）。從測量結果可(ke)以看出，複測點的(de)流量與含水率都(dou)與第一♌次的測量(liang)結果吻合，證明扶(fú)正器對提高測🥵量(liang)結果的準确性有(yǒu)🌈很好的效果，也證(zhèng)明了環空找水儀(yí)加入扶正器是有(yǒu)必要的。

　　通過20餘井(jǐng)次的試驗應用，沒(méi)有發生過集流傘(san)刮破的現象🛀🏻，證明(ming)扶正器對提高測(ce)量結果的準确性(xìng)具有重要作用。
6結(jié)論
（1）改進後的環空(kōng)找水儀在水驅産(chan)出剖面流量測量(liàng)時能有效防止渦(wo)輪流量計卡滞現(xian)象的發生，從而提(ti)高施工實效和流(liu)量測✏️量的準确性(xìng)。
（2）在流量測量過程(cheng)中可控式扶正器(qi)可有效保護集流(liú)傘📐，避免集流傘在(zai)起下過程中被刮(guā)壞，提高流量測量(liàng)的可靠性✌️和施工(gong)一次成功率。
（3）可控(kong)式扶正器電路簡(jian)單，控制可靠，操作(zuò)簡單，檢修方便，易(yi)于推🔞廣使用。
（4）改進(jìn)後的環空找水儀(yí)不适用于聚合物(wù)驅和三元驅産🎯出(chū)剖♊面的測量。

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