摘要：井下(xia)渦街流量(liàng)計 是一種(zhong)新型的同(tong)心集成注(zhu)水井分層(ceng)流量測試(shi)儀。文中着(zhe)㊙️重介紹了(le)其原理、結(jié)構、特點及(ji)室内實驗(yàn)、現場應用(yòng)情況。該儀(yí)器☔已在大(da)慶等油田(tián)完成160多層(céng)測試任務(wù),應用效果(guǒ)良好🔞。
　　油田(tian)的分層開(kāi)采發揮了(le)重要作用(yòng),其關鍵是(shi)分層注水(shuǐ)。随💚着分層(céng)注水的發(fā)展,相應的(de)分層流量(liang)測試也有(yǒu)了長足的(de)進步,從初(chū)期的投球(qiú)法測試到(dao) 浮子流量(liàng)計 ,再到現(xiàn)在的 超聲(sheng)波 流量計(ji) 、 電磁流量(liàng)計 等,都先(xian)後爲油田(tian)分層流量(liang)測試技術(shu)的發展做(zuo)出🔞了💔貢獻(xiàn)。
　　以往渦街(jie)流量計主(zhǔ)要用于地(dì)面的流量(liang)檢測,還沒(méi)☔有關于其(qí)在井下測(cè)試中應用(yong)的報道。2001年(nián)渦街流量(liàng)計在井下(xià)😘測試的可(ke)能性,目前(qian)已研制出(chu)兩個系列(lie)♻️的井下渦(wō)街流❤️量計(ji),一種是外(wai)徑φ21mm,用于同(tong)心集成注(zhù)💚水井的分(fèn)層流量測(cè)試(已完成(cheng)40多口井160多(duō)🏃層的測試(shì)🎯);一種是外(wai)徑φ38mm,用于常(cháng)規偏心注(zhù)水井的測(cè)試。本文着(zhe)重介紹外(wài)徑φ21mm的井下(xia)渦街流量(liang)計。
井下渦(wō)街流量計(ji)工作原理(li)
　　 渦街流量(liang)計 是基于(yú)卡曼渦街(jie)原理制成(chéng)的一種流(liú)體振蕩性(xìng)流量計(見(jian)圖1)。在🤞流體(ti)中安放一(yī)根(或多根(gen))非流線型(xing)阻流體,流(liú)體在阻流(liu)體兩側交(jiao)替地分離(li)釋放出兩(liǎng)串規則的(de)🤩漩渦,被💚稱(chēng)爲卡曼渦(wō)街。在一定(dìng)的流量範(fan)圍内漩渦(wo)的分離頻(pin)率正比于(yú)管道内的(de)平均流速(su)。
 
式中:ƒ一渦(wō)街頻率;
V一(yī)流速;
d一漩(xuán)渦發生體(ti)寬度;
St一斯(sī)特勞哈爾(ěr)數。
　　St的值與(yu)漩渦發生(shēng)體寬度d和(he)雷諾數Re有(you)關，實驗證(zhèng)明:當Re在2x104~7x106的(de)範圍内,St值(zhí)基本保持(chí)不變。因此(cǐ),(1)式表明,當(dang)d和st爲定值(zhi)時,漩渦産(chan)生的頻率(lǜ)ƒ與流體的(de)平均流速(sù)V成正比,利(lì)⛹🏻‍♀️用這一特(te)性制成井(jǐng)下🌈渦街流(liu)量計。實際(jì)渦街傳感(gǎn)器所測的(de)并不是平(ping)均流速,而(ér)大約是漩(xuan)渦🏃‍♀️發生體(tǐ)兩側的流(liu)速。由流體(ti)力學知識(shi)可知,在漩(xuán)渦發生體(ti)兩側流速(sù)的分布規(gui)律,是随着(zhe)流速的變(biàn)化而變化(hua)的。因此,渦(wō)街傳感器(qì)檢測到的(de)流速與管(guǎn)道平均流(liú)速不是完(wán)全線性關(guān)系對應,而(ér)且井下流(liu)動狀态更(gèng)爲複雜,受(shòu)壓力變化(huà)、噪聲、振動(dòng)等影響。在(zai)設🏃‍♂️計時，先(xian)确定井下(xià)渦街流量(liàng)計的管徑(jing),再通過室(shì)内🔱試驗，選(xuan)定漩渦發(fa)生體的形(xing)狀,以及漩(xuan)渦發生體(ti)與漩渦檢(jian)測體之間(jiān)的距離等(deng)一系列參(can)數,使井下(xià)渦街流量(liang)計能夠産(chǎn)生并檢測(ce)到強⁉️烈而(ér)☀️穩定的漩(xuán)渦❗;其次,通(tong)過井下電(diàn)路的降噪(zao)、濾波和地(dì)面軟件的(de)處理,使井(jǐng)底的噪聲(sheng)和🔆振動等(deng)影響降到(dao)最小，保證(zheng)流量計的(de)測試精度(dù)達到足夠(gou)的要求。在(zai)實際使用(yòng)時,通過先(xian)把渦街傳(chuan)感器的儀(yí)表系數固(gu)化在流量(liang)計的E2PROM中,然(ran)後通過标(biāo)定♊用地面(miàn)軟件繪制(zhi)出的頻率(lǜ)與标準流(liu)量👄的試驗(yàn)曲線,實現(xian)對井下渦(wo)街流量計(ji)的非線性(xìng)修正。
井下(xià)渦街流量(liang)計的設計(jì)
1.工藝流程(cheng)
　　井下電路(lù)原理見圖(tu)2。當流體流(liu)經井下渦(wo)街流量計(ji)的漩🥰渦發(fā)生🤩體時，這(zhè)種發生體(ti)可産生強(qiang)烈的穩定(ding)☂️的旋渦,旋(xuán)渦的🏃🏻‍♂️頻率(lǜ)經信㊙️号放(fàng)大後進行(hang)濾波，然後(hòu)由轉換電(dian)路轉⛷️換成(cheng)單片機可(kě)處理的信(xìn)号,由單片(pian)機對信号(hào)進行接收(shou)、處理，并存(cún)⭕于存儲器(qi)✌️中,存儲器(qì)中的數據(jù)可用接口(kǒu)與地☁️面儀(yí)表連接❄️回(huí)放。
 
2.數據處(chu)理軟件
　　井(jing)下渦街流(liú)量計數據(jù)采集處理(li)系統由一(yī)台便攜式(shì)微型♋計算(suan)機構成。微(wēi)機通過串(chuàn)行口與流(liú)量計進行(hang)通🌈訊。控制(zhì)軟件對計(jì)算㊙️機的配(pei)置要求寬(kuān)松,操作系(xi)統兼✉️容MicrosoftWindow95.98、NT或(huo)2000。
　　井下控制(zhi)軟件采用(yòng)PLM語言編制(zhì),主要包括(kuò)标定、采集(ji)和回放三(san)部分。利用(yòng)節能控制(zhi)方式控制(zhi)儀器工作(zuo),儀器📧工作(zuò)時間和工(gōng)作方式可(kě)以方便地(dì)調整。地面(miàn)數據處理(li)軟件采用(yòng)Delphi語♈言編制(zhi)🈲,軟件和電(diàn)子流量計(jì)配合使用(yòng),自動測量(liàng)每口井不(bú)同介質、不(bu)同井層的(de)流量和溫(wēn)度數據,從(cóng)而實🌂現注(zhu)水井計量(liang)統計的自(zi)動化。其中(zhong)本系統軟(ruǎn)件主要實(shí)現的功能(néng)是将流量(liàng)計測量的(de)原始數據(ju)進行加工(gōng)整理，然後(hòu)在測量結(jie)果的基礎(chu)上繪制出(chū)🐇流量壓力(li)指示曲🐆線(xiàn),并将每次(cì)測量的原(yuán)🔞始數據和(he)最終結果(guo)以圖像或(huo)數據表格(gé)🈲的方式進(jin)行預覽打(dǎ)印和🔴歸類(lei)保存。軟件(jiàn)不需要安(an)裝,直接複(fú)制到目标(biāo)目錄☀️即可(kě)，軟件界面(mian)友好,操作(zuò)簡便🚶、易學(xué),在應用中(zhōng)得到了使(shi)用者的好(hao)評。
3.井下儀(yi)器結構
　　井(jǐng)下渦街流(liu)量計整體(tǐ)爲不鏽鋼(gang)全密封結(jie)構,如圖3所(suǒ)✉️示，主要❌由(yóu)引管、渦街(jiē)傳感器倉(cang)、走線盒、進(jin)液孔、電路(lu)倉👌和電池(chi)倉組成。
 

室(shì)内試驗
　　爲(wei)檢驗流量(liàng)計性能指(zhǐ)标,爲現場(chang)試驗提供(gong)依據，流量(liàng)🚩計👄組裝、調(diao)試完成後(hou)進行系統(tǒng)的室内試(shì)驗。
1.室内耐(nai)壓耐溫試(shi)驗
　　将接通(tong)電源的流(liu)量計下人(ren)到試驗缸(gang)中進行試(shì)驗,向試驗(yan)🔆缸中注人(rén)柴油并升(sheng)溫到85℃,升壓(ya)到60MPa,穩定壓(yā)力、溫度1h後(hòu)洩壓。反複(fú)升壓、穩壓(ya)、洩壓兩次(ci)，完成流量(liàng)計耐壓、耐(nai)溫及疲勞(láo)試驗。流量(liang)計起出後(hou)✌️,經檢驗外(wai)型❌無形變(bian),流量計傳(chuan)感器、線路(lu)筒🌂及電池(chí)筒無滲漏(lòu)。室内耐溫(wēn)耐壓試驗(yàn)表明，随着(zhe)溫度、壓力(lì)㊙️的變化流(liú)量🏃🏻計工作(zuo)狀态穩定(dìng),溫度在30℃~85℃之(zhī)間,零點數(shu)據的溫度(dù)漂移爲0.016%/℃(試(shì)驗數據略(lue))。流量計耐(nài)壓、耐溫性(xing)能可以滿(mǎn)足現場的(de)需要。
2.流計(jì)标定試驗(yan)
　　标定曲線(xiàn)和回歸曲(qu)線見圖4、圖(tú)5。從标定曲(qǔ)線上看,井(jing)下渦街流(liu)量計在流(liú)量發生變(bian)化時,曲線(xiàn)台階有明(míng)顯變化,回(hui)歸曲線近(jin)乎直線,說(shuō)明其線性(xing)很好。.在室(shi)内對十幾(jǐ)隻流量計(ji)進行了标(biao)定試驗,其(qi)标定曲線(xian)及回歸曲(qu)✔️線非常相(xiang)似。同時.用(yòng)标定好的(de)🈲流量計在(zài)室内模拟(nǐ)井下測試(shi),試驗表明(ming),該井下渦(wo)街流量計(ji)用于分層(céng)注📱水井流(liu)量測量是(shi)可行的。
 
3.流(liú)量計性能(néng)參數
　　流量(liàng)計參數可(kě)由圖6、表1得(dé)出。
 
(3)穩定性(xing)
　　由于井下(xià)渦街流量(liàng)計沒有可(ke)動部件,所(suǒ)以它的特(tè)性在使用(yòng)🤟中變化很(hěn)小，在長時(shí)間使用過(guò)程中參數(shu)十分穩定(ding),而且不需(xu)頻繁标定(ding),暫定爲半(bàn)年标--次。現(xiàn)場試驗🌈利(li)用該技術(shu),使用φ21mm井下(xià)渦街流量(liang)計先後在(zài)6個油田完(wan)🐅成了40多口(kou)井160層同心(xīn)集成注水(shui)井的分層(ceng)流量調配(pei)，應用效果(guo)良好😘。
　　圖7是(shì)采油一廠(chǎng)南1-2-水140井第(dì)--層流量測(cè)試曲線,從(cóng)現場施工(gōng)過程和測(cè)試曲線看(kan),井下渦街(jiē)流量計具(ju)有以下兩(liǎng)個優點:
(1)井(jing)下渦街流(liu)量計分辨(bian)率高。圖7中(zhong)第一壓力(lì)點和第二(er)㊙️壓力點流(liu)量測試值(zhí)僅相差1m3/d左(zuo)右。
 
(2)井下渦(wō)街流量計(jì)由于沒有(yǒu)可動部件(jian),彌補了注(zhù)水水💋質較(jiao)差時堵、塞(sāi)儀器造成(cheng)測試成功(gong)率低、測試(shì)周期長等(deng)不足。使👣用(yòng)井🌈下渦街(jiē)流量計對(dui)同心集成(cheng)注水井進(jìn)👌行流量調(diao)配,平均測(cè)試次數是(shi)2~3次,大大縮(suo)短🐅了測試(shì)周🔴期。
結論(lun)
1.井下渦街(jie)流量計與(yǔ)同心集成(chéng)式細分注(zhù)水工藝配(pei)套,可滿足(zu)現場分流(liu)測試調配(pèi)要求。注水(shui)水質較差(cha)🌍時,适應性(xìng)好,而且還(hai)能用于偏(piān)心注水井(jing)的測試。
2.井(jing)下渦街流(liú)量計具有(yǒu)無可動部(bu)件、測試精(jing)度高、重複(fú)🤩性好,操🔴作(zuo)簡便易行(háng)等特點,符(fú)合未來流(liú)量測試的(de)發展方向(xiàng)。
3.井下渦街(jie)流量計穩(wěn)定性好,不(bú)需要頻繁(fan)标定。

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