摘要:爲了(le)解決産出(chu)剖面測井(jing)用 渦輪流(liu)量計 的砂(shā)卡難題，采(cǎi)用等效面(miàn)積法改變(bian)進液孔、出(chu)液孔形狀(zhuang)，對原有渦(wō)輪流量計(jì)機械結構(gou)進行優化(huà)設計。詳細(xi)介紹了防(fang)砂卡裝置(zhi)的結構及(ji)工作原理(lǐ)，防砂卡渦(wō)輪流量計(ji)的技術⭕指(zhǐ)标及室内(nei)校準結果(guo)。現場試驗(yàn)表明，較原(yuan)有傳統渦(wō)輪流量計(ji)，防砂卡渦(wō)輪流量計(ji) 可以顯著(zhe)減少砂卡(ka)率，有效提(ti)高産出剖(pou)面測井成(cheng)功率。
0引言(yan)
　　目前，過環(huán)空阻抗找(zhǎo)水儀主要(yào)實現含水(shuǐ)和流量測(cè)♈試😘，含水采(cai)用電導法(fǎ)測量，流量(liàng)測試主要(yào)采用渦輪(lun)流量計旦(dan)。渦輪😍流量(liang)📞計的原理(lǐ)和結構決(jue)定其有一(yi)緻命缺點(dian),即其葉輪(lún)屬于轉動(dong)部件，與渦(wo)輪流量計(jì)接觸流體(ti)✉️中的雜質(zhi)往往導緻(zhi)🌈葉輪砂卡(ka)叔。通過統(tǒng)計分析，油(you)井出砂、垢(gòu)粒、垢🎯片、渦(wo)輪支架💚與(yǔ)葉輪間隙(xì)小、鐵屑是(shi)造成砂卡(kǎ)的主要原(yuán)因。中原測(ce)井公㊙️司在(zai)注入井中(zhōng)的渦輪流(liu)量計磁鋼(gang)安裝防磁(ci)罩,解決砂(shā)卡取得較(jiào)好效果畢(bì);專利《防堵(dǔ)卡渦輪🏃‍♂️流(liú)量計》提出(chu)🌈切向渦輪(lún)流量計的(de)辦法解決(jue)産出井砂(sha)卡國,但未(wèi)找到相應(yīng)的應用文(wén)獻。大🐆慶油(yóu)田處于開(kai)發中後期(qi)💃🏻，大量的井(jǐng)存在出砂(shā)、垢粒🤟現象(xiàng)。通過統計(jì)，在采油五(wǔ)廠砂卡占(zhàn)到70%,其中儀(yi)器自身原(yuan)因和井況(kuàng)造成的砂(sha)卡占到94%。渦(wo)輪流量計(ji)出現砂卡(kǎ)，則得到的(de)産液量不(bu)準,無法爲(wei)地質部門(men)提供真實(shí)準确的環(huán)空測試資(zi)料，達不到(dào)指導油田(tián)💞開發生産(chan)的目的♍。爲(wèi)了降低砂(sha)卡率,通.過(guo)機✊械解:卡(ka)的辦法實(shi)現解卡。
1防(fáng)砂卡渦輪(lun)流量計結(jié)構及防砂(sha)卡工作原(yuan)理
　　防砂卡(kǎ)渦輪流量(liang)計結構如(ru)圖1所示，主(zhu)要由渦輪(lun)流量計💚、篩(shai)♈狀出🔞液孔(kǒng)、渦輪流量(liàng)計安裝短(duǎn)接、解卡管(guan)、解卡管開(kai)槽、中心♍管(guǎn)、長條孔(銷(xiāo)釘運動槽(cao)7)、薄壁筒、進(jìn)液孔、解卡(kǎ)管固定銷(xiāo)釘、含水傳(chuan)感😍器安裝(zhuang)筒組成。采(cǎi)用等效面(mian)法,将進液(ye)孔一分爲(wei)二，改爲寬(kuan)2mm的矩形進(jin)液孔，解決(jue)從進液孔(kong)進入的💜長(zhang)垢片或大(dà)垢片造成(cheng)的💘砂卡，如(rú)圖2所♊示。将(jiang)原先3個方(fang)型的出液(ye)孔改爲直(zhí)徑4mm的陣列(lie)狀🐕的篩孔(kong)，解決儀器(qi)在下井過(guo)程中從出(chu)液孔⭐進入(rù)儀器的長(zhǎng)垢片、大垢(gou)片造成的(de)砂卡，如圖(tu)3所示。


　　将(jiang)渦輪支架(jià)内徑擴大(da),解卡管的(de)内壁充當(dang)渦輪的内(nèi)✏️壁🈲,解卡管(guǎn)通過固定(dìng)銷釘固定(ding)在薄壁筒(tong)上,通過開(kai)收傘，薄📱壁(bi)筒帶動解(jiě)卡管在長(zhǎng)條孔上下(xia)運動，解卡(ka)管在♻️解卡(ka)管開槽上(shang)下通過渦(wō)輪總成的(de)支架,在收(shōu)傘的過📧程(chéng)中實現渦(wo)輪總成的(de)支架内壁(bi)與葉輪之(zhi)間的空間(jian)👉增大，從而(ér)實現井内(nèi)出砂、垢粒(li)、小垢片、渦(wō)輪支架與(yu)葉⚽輪間隙(xi)小造成🐉的(de)砂卡的解(jiě)卡。
　　在解卡(ka)管底端安(an)裝磁鋼,如(ru)圖4所示,吸(xī)附流體中(zhong)鐵🤞屑、鏽粉(fěn)，解決❤️渦輪(lún)葉片磁鋼(gāng)吸附鐵屑(xiè)造成的砂(shā)卡㊙️。

2主要技(jì)術指标
　　20m3渦(wō)輪流量計(ji)流量最大(dà)允許誤差(chà)爲3%，啓動排(pai)量1m3/d，支架内(nei)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼腔直徑由(you)13．80mm擴大爲17．76mm，解(jiě)卡管長18．90mm，外(wai)徑Ф17．00mm，内徑Ф13．80mm。
　　40m3渦(wo)輪流量計(jì)流量最大(da)允許誤差(chà)爲3%，啓動排(pai)量2m3/d，支架📧内(nei)❗腔🚶直徑由(yóu)17．76mm擴大爲20．00mm，解(jiě)卡管長18．90mm，外(wài)徑Ф19．30mm，内徑Ф17．76mm。
　　解(jie)卡管頂端(duān)每120°均勻分(fen)布長16．1mm，寬2mm槽(cao)縫，線槽長(zhang)24．6mm，寬2mm，解卡管(guan)底端的☎️銷(xiāo)🆚釘走固定(dìng)槽寬4mm，長10mm
3室(shi)内校準
　　爲(wei)了驗證可(ke)行性,采用(yong)室内校準(zhun)實現。機加(jia)組裝2支型(xing)💰号HK-ZS-40儀器,編(biān)号爲P033、P032,2支HK-ZS-20儀(yí)器，編号爲(wèi)K001、K018,進行室内(nèi)流量校♉準(zhun)。校準介質(zhi):自來水。從(cóng)2025年12月15日到(dao)2025年12月15日,先(xian)後校準阻(zǔ)抗儀40多次(cì)。
3.1關于解卡(kǎ)管、進液孔(kǒng)、出液孔造(zao)成的摩擦(cā)和局部擴(kuò)👉大🈲(縮✏️小)阻(zu)力損失用(yong)K值确定
　　K值(zhi)爲儀器常(chang)數,理想狀(zhuàng)态下，渦輪(lun)轉動隻受(shou)流體作用(yòng)于渦輪的(de)力，但實際(jì)測量時,除(chu)了流體作(zuò)用于渦輪(lun)的力外🍓，渦(wō)輪還受到(dao)流體的粘(zhan)性摩擦力(lì)、渦輪自重(zhong)及渦輪軸(zhou)承轉動的(de)摩擦力、流(liú)體在進入(rù)渦輪橫截(jie)面的局部(bu)阻力，儀器(qì)常數用于(yú)評價渦輪(lun)葉片的受(shou)力情況，其(qí)定義式爲(wèi):
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中,K爲儀(yí)器常數,r/(m3?s);ξ爲(wèi)流量系數(shù)，°/m3。
　　儀器常數(shù)的物理意(yi)義是單位(wèi)時間内單(dan)位體積的(de)流體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流過(guò)渦輪時,渦(wō)輪轉動圈(quān)數。從儀器(qi)常數的定(dìng)🐆義式可知(zhi),K值表征了(le)流量♌範圍(wéi)内渦輪的(de)平均轉速(su)，要求其大(da)于等🆚于1。K值(zhi)越㊙️大，則渦(wō)輪轉速越(yuè)快，所受阻(zu)力越小，因(yin)此解卡管(guan)、進液孔、出(chu)液孔造成(cheng)的局部擴(kuo)🔴阻力損失(shi)可以由K值(zhi)衡量。通過(guo)校準，按🥵(2)式(shi)以最小二(er)🏒乘法就可(kě)求得儀器(qi)常數K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(shì)(2)中，N爲渦輪(lún)轉動轉數(shu),r/s;Q爲流量，m3/d;q爲(wèi)啓動排量(liang)，m3/d.
　　表1爲2025年12月(yue)15日P033第6次校(xiao)準結果。本(ben)次校準平(ping)均K值1.301r/(m3?s),大于(yu)1.0r/(m3?s),同時🌈最大(da)引用誤差(chà)爲1.08%，小于最(zuì)大允許誤(wu)差3%，啓動排(pái)🏃量2m2/d時🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的平(píng)均轉速1.850r/s,因(yin)此P033校準合(he)格。同樣,P032、K001、K018先(xian)後校準合(hé)格。因此，在(zài)啓動排量(liàng)、最❓大允許(xǔ)誤差合格(ge)的前提下(xià),K值大于等(děng)于1,K值可以(yǐ)評價解卡(kǎ)管、進液孔(kong)、出液孔造(zào)成的局部(bù)阻力損失(shi)。

注:标準流(liu)量單位，m3/d;被(bèi)測轉速單(dān)位,r/s;K值單位(wei)，r/(m2?s)。
3.2确定渦輪(lún)葉片轉動(dòng)的持續時(shí)間
　　渦輪葉(ye)片能轉動(dòng)的持續時(shi)間是指渦(wo)輪調試好(hǎo)後🈲，在一定(ding)作用力下(xià)，渦輪葉片(pian)從轉動開(kāi)始到停止(zhi)的時間。由(yóu)表2可知,P032第(di)1次校準時(shí)，解卡裝置(zhì)末端沒有(you)安🌂裝磁鋼(gāng)👉，渦輪調🐪試(shi)結果🛀持續(xu)時間19s,最大(da)引用誤差(cha)3.012%不合格，啓(qǐ)動排量2m3/d時(shí)，平均轉速(su)爲0.943r/s,渦輪雖(sui)然沒有轉(zhuǎn)動,但已接(jie)近轉動。P032第(di)2次校準時(shi)，解卡裝置(zhì)末端沒有(you)安裝磁鋼(gāng)，渦輪調試(shì)結果持續(xù)時😍間20s,最大(da)引用誤差(cha)2.856%合格，啓動(dong)排量2m3/d時,渦(wō)🌂輪轉動❓,平(píng)均轉速爲(wèi)1.867r/s。K001第1次校準(zhun)時，解卡裝(zhuang)置末端沒(méi)有安裝磁(cí)鋼，渦輪調(diao)試結果持(chi)續時間30s,最(zui)大引用誤(wù)差2.458%合格，啓(qǐ)動排量1m3/d時(shí)，渦輪轉動(dòng)，平🔅均轉.速(sù)爲2.245r/s。P032和K001的校(xiào)準結果表(biǎo)明，在啓動(dòng)排量時，渦(wo)輪葉片轉(zhuan)動的持續(xu)時間超過(guò)20s,就可以保(bao)證啓動排(pái)量、最大引(yǐn)用誤差合(he)格。爲了提(ti)高渦輪流(liu)量計校準(zhun)精度，硬性(xing)規定爲了(le)保證啓動(dong)排量，渦輪(lún)🔞葉片轉動(dòng)的持續時(shí)間爲30s。

3.3磁鋼(gang)位置和大(dà)小的确定(ding)
　　由表2可知(zhī),解卡裝置(zhi)末端粘貼(tiē)寬15mm、長15.2mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gāng),安裝距離(lí)渦輪流量(liàng)計磁鋼8.9cm時(shí),P032第3次渦輪(lun)葉片轉動(dong)🎯持續時間(jian)28s,40m3/d平均轉速(sù)49.650r/s;同樣的磁(cí)鋼大小和(he)安裝距離(li)，K001第2次調♉試(shì)渦輪,葉輪(lún)轉動持續(xu)時間26s,最大(da)引用誤差(chà)1.908%合格，啓動(dòng)排量1m3/d時,平(ping)均轉速0.513r/s,不(bú)🎯合格。K001第3次(ci)🎯，解卡裝置(zhi)😄末端粘貼(tie)寬🌈15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gāng)，安裝距離(lí)渦輪流量(liàng)計磁鋼9.6cm,渦(wō)輪沒有調(diào)試持續時(shi)間30s,但校準(zhun)結果最大(da)引用誤差(cha)3.752%不合格，啓(qǐ)動排量1m3/d沒(méi)有啓動，平(ping)均轉速0.666r/s不(bú)合🔴格。K001第4次(ci)，重新調試(shì)🤞渦輪，持續(xù)時間30s,同時(shi)将寬15mm、長3.8mm、厚(hou)🔴1.8mm的弧形磁(cí)鋼,距離渦(wo)輪流量計(ji)磁鋼的距(ju)離調🌍整爲(wèi)12.15cm,最大引用(yòng)誤差1.095%，啓動(dòng)排量🙇‍♀️1m3/d啓動(dong),平均轉速(sù)♍2.587。故最終确(que)定弧形磁(ci)鋼寬15mm、長3.8mm、厚(hòu)1.8mm,距離渦輪(lun)流量計磁(ci)鋼的距離(lí)🏃‍♀️爲12.15cm。此時在(zài)流量計啓(qi)動排量時(shí)，渦輪葉片(pian)轉動。
3.4中心(xīn)管、解卡裝(zhuang)置材質确(que)定
　　将解卡(kǎ)裝置下端(duan)弧形磁鋼(gāng)去掉，并重(zhong)新調試渦(wō)輪，結🍉果見(jiàn)表3。渦輪調(diào)試結果持(chí)續時間35s,雖(sui)然誤差-2.12%合(hé)格，但啓動(dong)排量2m3/d仍沒(mei)有啓動。磁(cí)鋼去掉後(hou)，還有什麽(me)原🏃‍♀️因呢?2025年(nian)12月15日檢修(xiu)發現,中心(xin)管、解卡裝(zhuāng)置被磁化(hua)，變🍓相有磁(ci)場影響渦(wo)輪流量計(ji)啓動排量(liang)。更換中心(xīn)管薄壁筒(tong)重新校準(zhǔn),重複校準(zhǔn)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(zhi)爲1.29左右。從(cong)結果可知(zhī),儀器P033線性(xìng)、穩定性、重(zhong)複性良好(hao)。所以中心(xīn)管、解卡裝(zhuāng)置必須爲(wèi)不導磁🙇🏻材(cai)料。

4現場應(ying)用
　　防砂卡(ka)渦輪流量(liàng)計在五大(dà)隊成功解(jiě)卡370井次，現(xiàn)場解卡測(ce)試曲線見(jian)圖5。剛測試(shi)時，渦輪葉(yè)片轉動正(zheng)常♌，大約在(zai)20s左右，由🥰于(yú)流體帶進(jìn)的雜質導(dao)緻流量曲(qǔ)線歸零。通(tōng)過儀器二(èr)芯供電收(shōu)傘，大約15s後(hou)再開傘，一(yi)芯🔆流量供(gòng)電🈚測試，渦(wō)輪葉片通(tong)過瞬間開(kāi)收傘，擴大(da)了㊙️葉輪與(yǔ)渦輪殼體(ti)之間的空(kong)間，雜質通(tong)過渦輪葉(yè)片旋轉正(zheng)常。從曲線(xian)可以看出(chu),在解卡前(qian)和解卡💛後(hou),渦🙇‍♀️輪旋轉(zhuǎn)--緻，都爲15m3/d左(zuǒ)右，而且解(jie)卡前後沖(chong)次一緻，渦(wo)輪流量計(jì)解卡裝置(zhi)有🔆效解決(jue)了因油井(jǐng)出砂、垢片(pian)、間隙小造(zao)成的砂卡(ka)，砂卡率由(yóu)原先的70%降(jiang)低到30%，實現(xiàn)了産液剖(pou)面流量準(zhǔn)确測試。

　　在(zài)現場應用(yong)中發現，磁(ci)鋼固定采(cǎi)用AB膠效果(guǒ)不理想，下(xià)一🙇‍♀️步研究(jiu)⛹🏻‍♀️怎麽固定(dìng)磁鋼，磁場(chang)的大小怎(zěn)麽确定，解(jie)決渦輪✔️磁(ci)鋼吸附🛀🏻鐵(tie)屑造成的(de)砂卡。
5結論(lùn)
1)K值可以衡(heng)量解卡裝(zhuāng)置、進液孔(kǒng)、出液孔、弧(hú)形磁鋼造(zao)成🎯的摩擦(cā)和💃🏻局部阻(zǔ)力損失;
2)在(zài)解卡裝置(zhi)末端粘貼(tiē)寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼(gang)，距離渦輪(lun)流量⭐計磁(ci)鋼的距離(lí)爲12.15cm時,在渦(wō)輪流量計(jì)啓動排量(liàng)不✌️會造🔆成(cheng)不啓動;
3)中(zhong)心管、解卡(ka)裝置必須(xū)是不導磁(cí)材料,否則(ze)啓動排量(liang)不能啓🔞動(dòng)🛀🏻;
4)磁鋼固定(ding)采用AB膠效(xiao)果不理想(xiang)，下一步研(yán)究磁場的(de)🥵大小和磁(ci)鋼固定方(fang)式。

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