摘要:針對(duì)目前油田(tián)分層配注(zhù)井注人量(liàng)的監測需(xū)求⭐,研制一(yī)😍種基于電(diàn)磁感應原(yuán)理的電磁(cí)流量計 ,該(gai)流量計可(kě)長期置于(yú)油田智能(neng)配注井,進(jin)行注人量(liàng)測量。介紹(shao)儀器工作(zuo)原理、結構(gou)設計及儀(yí)器技術指(zhǐ)标。室内實(shí)驗表明,智(zhì)能㊙️配注井(jǐng)井下電磁(ci)流量計在(zai)清水🐪中标(biāo)定具有很(hěn)好的線性(xing)響應,儀器(qì)輸出穩定(ding),重複性好(hǎo),測量結果(guǒ)正确。現場(chang)試驗表明(ming)，應用電㊙️磁(cí)流量計進(jìn)行智能配(pei)注井配注(zhu)量監測,測(cè)試精度高(gao),測量結果(guo)正确可靠(kào),可真實反(fan)應井下注(zhu)人情況🐅,可(ke)以長期置(zhì)于井下進(jin)行流量監(jian)測,能夠滿(mǎn)足測試需(xu)求。
0引言
　　當(dang)油田開發(fā)進入中後(hòu)期,分層注(zhù)水驅油成(chéng)爲重要的(de)開采手段(duàn)。針對不同(tóng)井況,采用(yong)分層開采(cǎi)技術，根據(ju)需要對多(duō)個油層同(tóng)時注水,對(duì)不同的油(yóu)層進行📱定(ding)量的配注(zhù)。在現有的(de)采油技♉術(shù)中,偏心注(zhu)水是目前(qián)油田采用(yong)的最主要(yào)方法，雖然(ran)偏心注水(shuǐ)工藝可以(yǐ)解決多級(ji)分層注水(shuǐ)的問題,但(dàn)傳統🏃‍♀️的測(ce)調工藝🥵方(fang)法工作量(liàng)😘大、效率低(dī),已經嚴重(zhòng)制約了注(zhù)水💜技術的(de)發展。智能(neng)配注是利(li)用機電--體(ti)化🤩技術,将(jiāng)流量監測(ce)、通信及自(zi)動控制系(xì)統置于井(jǐng)下智🐕能配(pèi)水器中🏃🏻‍♂️,可(kě)對層段注(zhù)人量、累積(jī)注人量實(shí)時監控,将(jiang)注👈人量測(ce)試和調整(zheng)結合起來(lái),實現井下(xia)各層流量(liang)測試和自(zi)動調配-2。井(jing)⁉️下各層流(liú)量的正确(que)測量是實(shí)現科學☂️調(diào)配的關鍵(jian)。
　　近年來電(diàn)子流量計(ji)的推廣使(shǐ)用,使注水(shuǐ)井的分層(ceng)測試效率(lǜ)、測試資料(liao)的正确性(xìng)等都有很(hěn)大提高。相(xiang)對于其他(ta)的電子流(liú)量計,電磁(ci)流量計結(jié)構簡單、無(wu)機械活動(dòng)部件🔞、無節(jiē)流部件、測(ce)量範圍寬(kuan)、測量結果(guo)精度高[34。在(zai)油田生産(chan)中,電磁流(liú)量計被廣(guǎng)泛應用于(yú)注水井、注(zhù)聚井的注(zhu)人剖面測(ce)井,目前，電(dian)磁流量計(ji)也被用于(yu)油水兩相(xiàng)流産出剖(pōu)面測井,儀(yí)器工作穩(wen)定,測量數(shu)據重複性(xing)好測量結(jie)果正⛷️确可(ke)靠[5。因此,研(yán)制應用于(yú)油田智能(neng)✂️配注井流(liu)量測試的(de)電磁流量(liàng)計尤爲重(zhong)要,可爲智(zhi)能調配提(tí)供可靠的(de)流量數據(ju)。本文研制(zhì)了一種可(ke)長期放置(zhi)于智能配(pèi)注井中的(de)🍓電磁流量(liang)計💋,該流量(liang)計能進行(hang)注人量測(cè)量，對其工(gong)作性能進(jin)行室内檢(jiǎn)測并進行(hang)水域中的(de)标定。室内(nèi)檢測及現(xian)場應用試(shi)驗表明,所(suǒ)研制的智(zhì)能配注井(jǐng)電磁流量(liàng)計具有良(liang)好的穩定(dìng)性、重複性(xing),線性響應(ying)好，可以長(zhǎng)期置于井(jing)🌈下定時的(de)監測注水(shui)情況。
1儀器(qì)結構設計(jì)及測調工(gōng)藝
1.1總體方(fāng)案設計及(ji)測調工藝(yi)
　　在油田井(jing)下流體流(liu)量測量中(zhong),由于井下(xia)注人流體(tǐ)複❌雜,管壁(bi)結垢現象(xiàng)嚴重,外流(liú)式電磁流(liu)量計受井(jǐng)壁變徑影(ying)響，因此,儀(yi)器設計爲(wei)内流式的(de)電磁流量(liang)計結構[6],整(zheng)體結✨構示(shi)意圖見圖(tú)👣1。将儀器與(yu)電纜相連(lián)接,電纜與(yu)井下管柱(zhu)💘固定,儀器(qi)坐人配水(shuǐ)👣器中,整體(tǐ)🚶跟随管柱(zhu)下人井下(xia)指定位置(zhi),通過配🧑🏾‍🤝‍🧑🏼水(shuǐ)器閥門開(kāi)度調節注(zhu)人量❓大小(xiao)。對注水井(jǐng)進行測調(diao)時，給儀器(qi)供電,注水(shuǐ)井中流體(tǐ)通過進液(ye)口流人儀(yi)器測量通(tōng)🔞道🐆内,流經(jīng)電磁流量(liàng)傳感器,電(diàn)磁流量💃傳(chuán)感器随流(liu)🈲量不同有(you)相應的頻(pin)率輸出,流(liu)🚶‍♀️體經電磁(ci)流量傳感(gan)器檢測後(hou),通過配水(shui)器水嘴流(liú)人地層。電(diàn)🤞磁流量計(ji)的測量信(xìn)号經由測(cè)量電路處(chù)理,再通過(guo)電纜傳人(ren)💜地面采集(ji)系統中,經(jīng)地面采集(jí)軟件處理(li)可以直接(jiē)讀出流量(liang)測量結果(guo)。
　　儀器進液(ye)口采用防(fáng)護網設計(ji),目的是防(fáng)止井下雜(za)物進🏒人測(ce)量通道,可(ke)以避免大(da)塊雜物堵(dǔ)塞調節水(shuǐ)嘴,同時消(xiāo)除雜物對(duì)感應電極(ji)的磨損，保(bao)證測量結(jié)果的正确(que)性。考慮儀(yi)器需要長(zhǎng)期放置于(yú)井下，爲适(shi)應井下惡(e)劣的條件(jian),儀器外殼(ke)🥰及感應電(diàn)極等部件(jian)選用耐腐(fǔ)蝕材質,以(yǐ)提高🔱井下(xia)儀器長期(qī)工作的穩(wen)定性,保證(zheng)測🍓量精度(dù)。
 
1.2測量傳(chuan)感器結構(gou)設計
　　通過(guò)建立仿真(zhēn)模型,利用(yòng)測量區域(yu)的樣本平(píng)均值樣本(běn)标🔞準⚽差、變(bian)異系數、磁(cí)場均勻長(zhǎng)度和均勻(yún)區域等相(xiàng)關概🧡念對(duì)電磁流量(liàng)😄計内部磁(ci)場分布情(qing)況進行分(fen)析,對傳感(gan)器的結構(gòu)參數與内(nei)部磁場的(de)關系進行(háng)研究,确定(ding)傳感器的(de)優化設計(ji)結構[7-8]。傳感(gǎn)器結構示(shi)意圖見圖(tú)2,傳感器采(cǎi)用雙發射(shè)磁極與雙(shuang)測量電極(ji)的結構。測(cè)🌏量電極與(yu)發射磁極(jí)兩兩相對(dui)✍️均勻🚶分布(bu)在管道圓(yuán)周上,測量(liang)電極與儀(yí)🔞器外殼相(xiàng)絕緣♋,與流(liú)體直接接(jiē)觸,磁❄️極的(de)勵磁線圈(quān)内部包裹(guǒ)鐵芯,用來(lái)産生🌈交變(biàn)磁場,導電(diàn)流體🔆從傳(chuán)感器測量(liang)通道♍内流(liu)過時切割(ge)磁力線并(bing)🧡産生感應(yīng)電動勢。
 
1.3流(liu)道内徑優(yōu)化設計
　　電(dian)磁流量計(ji)測量範圍(wéi)大,對于地(dì)面用電磁(cí)流量計👈(相(xiàng)同直徑🚩的(de)🚶‍♀️傳感器),滿(man)量程流速(sù)爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度(du)爲1~5m/s。計算不(bú)同管徑電(dian)磁流量計(jì)測量的流(liu)量範圍,根(gen)據計算結(jie)果選定合(hé)适的電磁(cí)流量計設(shè)計管徑🌈,電(diàn)磁流量計(jì)管徑、流速(sù)與流量關(guān)系計算🈲結(jié)果見表1。由(yóu)表1可見，爲(wèi)滿足1~100m³/d流量(liàng)測🔞量範圍(wei)要求，較佳(jia)的電磁🏃流(liu)量計流道(dao)管徑應該(gai)選擇爲10mm。爲(wei)擴大流量(liang)測😍量範圍(wéi),此次流道(dao)内徑設計(jì)爲12mm。根據流(liu)量的測量(liàng)範圍優化(huà)♻️電磁流量(liàng)傳感器的(de)結構,保證(zheng)傳感器的(de)穩流長🔆度(du)。
 
1.4主要技術(shu)指标與性(xing)能特點
　　電(diàn)磁流量計(ji)的主要技(jì)術指标:外(wài)徑28mm,長度650mm,耐(nai)溫80℃,耐壓35MPa,流(liu)量測量範(fàn)圍爲0.5~120.0m³/d、精度(du)爲±3%。電磁流(liú)量計的主(zhu)要性能📱特(tè)點:①采用🐅内(nèi)流🐅式結構(gou)設計,不受(shou)井壁結垢(gou)及變徑影(ying)響,測試結(jié)果更正确(què)可靠;②電磁(ci)流量計電(diàn)極采用防(fáng)腐設計,可(kě)以提高井(jing)下儀器長(zhǎng)期工作🧑🏾‍🤝‍🧑🏼的(de)穩定性,保(bǎo)證測量精(jīng)度;③進液口(kǒu)采用防護(hù)網設計，防(fang)止異物❤️進(jìn)人測量通(tōng)道對測量(liàng)結果的影(ying)響,提高測(ce)量可靠😄性(xing);④充分考慮(lǜ)測量電極(ji)前後的穩(wen)流段長度(du)，避免流體(tǐ)🐅流态對測(ce)量結果造(zao)成影響。
2室(shi)内檢測及(jí)标定結果(guo)
2.1測量穩定(dìng)性檢測
　　爲(wèi)了檢測儀(yí)器工作性(xing)能，在現場(chang)應用前對(dui)儀器進行(hang)水域的标(biao)定及檢測(ce)。将經過耐(nài)壓檢測後(hòu)的儀器傳(chuán)感器全部(bù)浸🤟人水中(zhong),通過室内(nèi)給儀器供(gong)電，間隔10min記(ji)錄儀器輸(shu)出頻率。儀(yi)👉器工作穩(wen)定性‼️檢測(ce)結果見表(biao)2,儀器在水(shuǐ)中輸出❄️頻(pín)率穩定✏️,工(gong)作狀态良(liáng)好。
 
2.2儀器在(zai)室内水域(yù)中标定結(jie)果
　　将儀器(qi)連接封隔(ge)裝置放人(ren)标定井簡(jiǎn)中,封隔裝(zhuāng)置密封儀(yí)器外璧與(yu)井簡内壁(bi)形成的環(huán)形空間,保(bǎo)證🤩流體💯完(wán)全🔞進人測(ce)量通道。給(gěi)儀器供電(diàn)進行流量(liang)調節，流量(liàng)🈲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(ji)錄每一流(liu)量點時的(de)儀器輸出(chu)頻♋率,記錄(lu)時間爲2min。計(jì)算每一流(liú)量點時的(de)儀🈚器輸出(chu)頻👉率平均(jun1)值,将🔞數據(jù)進行線性(xìng)拟合,得到(dào)儀器的标(biao)定檢測結(jié)果圖見圖(tú)3,儀器的檢(jian)測數據結(jié)果(見表3)。由(yóu)圖3可見，随(suí)着流量的(de)增大,儀器(qì)輸出頻率(lǜ)線性增加(jiā),線性🔞相關(guan)系數爲0.9999979,顯(xian)示🔱出儀器(qi)具有良好(hao)的線性響(xiǎng)應。由表3可(kě)見,在0.5~120.0m³/d流量(liang)範圍内,儀(yi)器測量誤(wù)差在±1%之内(nei)。
 
 
2.3儀器在室(shi)内水域重(zhong)複性檢測(cè)
　　記錄每一(yi)流量點時(shí)的儀器輸(shu)出頻率,在(zài)水中進行(hang)3次測量🏃🏻,儀(yí)器測量重(zhong)複性結果(guo)見圖4。由圖(tu)4可見,3次測(cè)量結果基(ji)本重複。計(ji)算重♈複性(xing)誤差,對同(tong)--流量點的(de)3次測量儀(yi)器輸出頻(pín)率取平均(jun)值,以各流(liú)量點的平(píng)㊙️均輸出頻(pin)率值爲橫(héng)🔴坐标,以流(liu)量爲縱坐(zuò)标進行線(xiàn)性拟合,得(dé)到線性拟(nǐ)合結果,将(jiang)每一-次各(ge)流量點的(de)👌輸出頻率(lǜ)代人拟合(he)公式中進(jìn)⚽行測量流(liú)量的計算(suàn)，将測量的(de)☀️流量與♊标(biāo)準流量對(dui)比,計算滿(man)量程誤差(cha),得㊙️到誤差(cha)分布(見圖(tú)5)。最大重複(fu)性誤差爲(wei)0.65%，顯示清水(shui)中3次測量(liang)結果具有(you)良🌍好的重(zhong)複性。
 
3現場(chang)試驗應用(yong)
　　将儀器置(zhi)人配水器(qì)中跟随管(guǎn)柱下人井(jing)下指定位(wei)置。注♈水井(jing)測🌍調時,根(gēn)據電磁流(liú)量計給出(chu)的實時測(cè)量結果調(diao)節注🈚水井(jǐng)各層段的(de)配注量。在(zai)大慶油田(tian)進行了現(xiàn)場測調試(shì)驗,表4、表5分(fèn)🙇‍♀️别爲高XX-YY井(jǐng)、高AA-BB井7個層(ceng)🈚段的測調(diao)試驗結果(guǒ)。表4中,高XX-YY井(jǐng)單層測調(diào)🆚流量相對(duì)誤差最大(da)爲5.25%,全井流(liú)量相對誤(wu)差爲4.13%;表🈲5中(zhong),高AA-BB井單層(ceng)測調流量(liang)相對誤差(chà)最大爲6.70%,全(quan)👈井流量相(xiàng)對誤差爲(wèi)👄2.50%。2口井單層(ceng)✌️測調誤💃差(cha)和合🚩層誤(wù)差.均滿足(zu)測調要求(qiú)。
 
　　儀器于2026年(nián)1月随井下(xia)工具下井(jing)進行注人(rén)量調配測(cè)量♍,2026年1月3日(ri)從井下提(ti)出儀器,儀(yi)器在井下(xia)曆經近1年(nián)時間,工作(zuò)狀态穩定(dìng),測量數據(jù)可靠,表明(ming)智能注人(rén)⭕井電磁流(liu)量計可以(yi)長期放置(zhi)于井下配(pei)水器中,對(duì)注水情況(kuang)🌈進行實時(shí)📱監測。流量(liang)測量結果(guǒ)可以真實(shi)👨‍❤️‍👨反應井下(xià)流量情況(kuang)，精度高,可(kě)以配合注(zhù)人井測調(diào)實現智能(neng)配注🔆。
4結論(lùn)
(1)實驗表明(ming),智能配注(zhù)井井下電(dian)磁流量計(ji)在清水中(zhong)具有很好(hǎo)的線性響(xiang)應,儀器輸(shu)出穩定、重(zhong)複性好,測(cè)量結果正(zheng)确,滿量程(chéng)誤差在±1%之(zhī)内。
(2)應用電(diàn)磁流量計(jì)進行智能(néng)配注井配(pèi)注量監測(cè)，可以真實(shí)反應井下(xià)情況,測量(liang)結果正确(què)且測試精(jīng)度高，可🍓以(yǐ)滿足測試(shì)需求。
(3)現場(chǎng)試驗中，電(dian)磁流量計(ji)在井下穩(wen)定工作時(shí)間1年左💃🏻右(yòu),初步達到(dao)設計要求(qiú)。需要繼續(xù)進行現場(chang)試驗,進--步(bu)驗證☁️電磁(ci)流量計在(zai)🐉井下穩定(ding)工作的時(shi)間,研究井(jǐng)下環境對(dui)電磁流量(liàng)計的影響(xiang)。

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