摘要(yao)：對環空找(zhao)水儀流量(liang)測量時的(de)影響因素(su)進行♉分析(xī)，得⭐出流量(liang)測量可靠(kao)性和精度(du)下降的原(yuán)因主要有(yǒu)🌏渦輪磁鋼(gang)吸附的鐵(tie)鏽造成的(de)渦輪流量(liàng)計遲滞，井(jǐng)壁結垢碎(suì)⚽片造成的(de)渦輪流量(liang)計卡死，環(huán)空找水儀(yí)器傘式集(jí)流器的傘(sǎn)布破損造(zao)成集流度(du)降低🔴。針對(dui)以上原因(yin)提出将環(huán)空找水儀(yí)出液口設(she)計成✍️篩管(guǎn)型、渦輪👉流(liu)量計上下(xià)增加💘磁鐵(tiě)環等相應(yīng)的解決對(duì)策，并設計(jì)了可控式(shì)扶正器，在(zài)流量測量(liang)過程中對(duì)儀器加以(yǐ)扶正，使得(de)集流傘得(dé)到了很好(hǎo)的保護。經(jing)過100多井次(ci)的現場💜應(ying)用表♌明，改(gǎi)進後的環(huán)🈚空找💰水儀(yi)在水驅産(chan)出剖面流(liu)量測量時(shi)能有效地(di)防止渦輪(lún)流量計卡(kǎ)滞及集流(liu)🥵器的傘布(bu)損壞，從而(er)提高環空(kōng)找水儀流(liu)量測量的(de)可靠性和(he)準确性，以(yǐ)及流㊙️量測(cè)量的實效(xiào)和資料質(zhi)量。
　　采用環(huán)空找水儀(yí)[1]進行流量(liang)測量最常(cháng)用的是渦(wo)輪流量計(ji) [2]，采用集流(liu)傘集流[3]。在(zài)産出剖面(mian)[4]流量測量(liàng)時，由于井(jing)内産出液(ye)⭐和井壁的(de)情況複雜(za)，環空找水(shuǐ)儀流量測(cè)量時渦輪(lun)💃🏻流量計的(de)渦輪經常(cháng)發生被卡(ka)住和轉動(dong)不靈活的(de)現象，當渦(wo)輪卡住時(shi)通常采用(yong)壓電纜方(fāng)式解決，其(qí)效果有限(xiàn)，而且渦輪(lun)轉動不靈(líng)活的現象(xiang)很難消除(chu)，而🔞儀器在(zài)起下㊙️過程(chéng)中由于貼(tie)靠井壁行(hang)進，傘布磨(mó)損造成集(ji)流效果降(jiang)㊙️低。以上情(qíng)況嚴重影(ying)響施工的(de)進度和流(liu)量測量精(jing)度。
1渦輪流(liú)量計結構(gou)及工作原(yuan)理
　　環空找(zhǎo)水儀采用(yong)渦輪流量(liàng)計測量産(chan)出井的産(chǎn)量，液🐕流通(tōng)😍過渦輪流(liú)量計時推(tui)動渦輪旋(xuan)轉，由渦輪(lún)軸上的磁(cí)鋼傳遞渦(wo)輪🌈轉動信(xin)息。渦輪轉(zhuǎn)動時其軸(zhóu)上磁鋼的(de)N、S極輪流接(jie)近霍爾傳(chuán)感器，通過(guò)👌計量霍爾(er)傳感器輸(shū)出的脈沖(chòng)計數測量(liàng)流量的大(da)小。渦輪流(liu)量計主要(yào)由渦輪[5]、霍(huo)爾傳感器(qi)[6]、渦輪安裝(zhuang)架和渦輪(lún)軸頂針等(děng)組成📧。
　　環空(kong)找水儀采(cǎi)用集流傘(sǎn)式集流，通(tōng)過地面供(gòng)正電和負(fu)電❓控制集(ji)流傘的打(dǎ)開與收回(huí)，密封儀器(qì)與套管的(de)環形空間(jiān)使井💘筒内(nei)✍️的流體全(quan)部流經儀(yí)器内部，從(cóng)而進行産(chǎn)出剖面🌈各(ge)層段流量(liang)的測量[7]。
2渦(wo)輪流量計(ji)卡滞原因(yīn)分析
　　對出(chu)現渦輪卡(ka)滞現象的(de)環空找水(shuǐ)儀進行維(wei)修發現🛀🏻，渦(wo)輪流量🐅計(jì)内通常有(yǒu)砂粒、井壁(bì)結垢碎片(pian)、鐵鏽等雜(za)物，偶爾會(huì)有絲狀物(wù)（圖1、圖2）。

　　通過(guo)對大量的(de)有卡滞現(xiàn)象的渦輪(lun)流量計進(jìn)行維☀️修發(fā)現，砂粒、井(jǐng)壁結垢碎(suì)片和鐵鏽(xiù)等雜物在(zài)渦輪流量(liang)計内的分(fen)💋布是有規(guī)律的，較大(dà)的井壁結(jie)垢碎💚片在(zai)渦輪葉片(piàn)上部；較大(dà)的砂粒在(zài)渦輪葉片(piàn)中間♈；鐵鏽(xiù)附着在渦(wo)輪軸的磁(ci)鋼上。圖3是(shi)造成渦輪(lún)流量計卡(kǎ)滞的不🏃‍♀️同(tóng)雜物在渦(wo)輪流量計(ji)内🥵的位置(zhi)分布示意(yi)圖。
（1）井壁結(jie)垢碎片在(zai)渦輪葉片(pian)上部的原(yuan)因。井壁上(shang)的結垢碎(suì)片（灰白色(sè)的鈣質沉(chen)積物）一般(bān)較大（片狀(zhuàng)，不🌈規則），大(dà)多在渦輪(lún)葉片上面(mian)。分析認爲(wèi)儀器下井(jǐng)時刮擦井(jǐng)壁，井壁上(shang)的結垢被(bei)刮下來，有(you)🚶些碎屑從(cong)儀器較寬(kuān)闊的上出(chū)液口掉入(ru)到内流道(dao)，較大的垢(gòu)塊⛱️落到渦(wō)輪葉片上(shang)部，較小的(de)會落到渦(wō)輪葉片内(nei)，卡住渦輪(lún)葉片使渦(wo)輪無法轉(zhuan)動。

（2）較(jiao)大砂粒在(zài)渦輪葉片(piàn)中間出現(xiàn)的原因。對(dui)出砂嚴重(zhong)的🏃🏻産出⚽井(jing)使用過的(de)儀器維修(xiu)時發現，渦(wō)輪葉片和(hé)外殼之間(jiān)夾有較大(da)砂粒（粒狀(zhuàng)，不規則）。分(fèn)析認爲砂(sha)粒随油井(jing)産液從進(jìn)🐇液口進入(ru)到儀器内(nei)流道，液流(liú)通過渦輪(lun)流量計時(shi)較大砂👄粒(lì)會卡在渦(wō)輪葉片和(he)外殼之間(jian)導緻渦輪(lun)無法轉動(dòng)；另一種情(qing)況是井液(yè)中的砂粒(lì)通過了渦(wo)輪，儀器收(shou)傘後，在内(nèi)流道中存(cun)留的井液(ye)中的砂粒(li)會沉積在(zai)渦輪葉片(pian)上，較大砂(sha)粒也會卡(ka)住渦輪🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。
（3）渦(wō)輪磁鋼上(shang)附着鐵鏽(xiù)的原因。每(mei)次維修環(huan)空找水儀(yí)渦🈲輪流☎️量(liang)♉計時，都會(huì)發現渦輪(lun)磁鋼上有(you)鐵鏽（粉💘狀(zhuàng)）吸📐附。分析(xi)認爲産出(chu)液🥵中的鐵(tie)鏽大多是(shi)由于儀器(qi)在井下移(yí)動時由井(jǐng)壁摩擦下(xià)來而懸浮(fu)在井液中(zhōng)的，當液流(liú)通過渦輪(lún)流量計時(shí)鐵鏽會被(bèi)渦輪上的(de)磁鋼吸附(fù)❄️，在磁鋼的(de)兩個磁極(ji)處形✉️成團(tuan)狀，增大了(le)渦輪的轉(zhuǎn)動阻力，當(dang)鏽粉團大(da)到與霍爾(er)傳感器🥰相(xiàng)刮時就⭐會(hui)遲滞❤️渦輪(lún)轉動，流量(liang)較低時會(hui)卡住渦🚶‍♀️輪(lun)。
3集流傘布(bù)破損原因(yīn)分析
　　通過(guò)對環空找(zhao)水儀測量(liang)過程分析(xi)，集流傘破(po)損主要🔆集(jí)🌈中在測量(liàng)過程中，當(dang)完成第一(yī)個測量點(dian)收傘時，井(jing)🥰下産液向(xiàng)上流動的(de)沖擊始終(zhōng)使傘布受(shòu)到向🧑🏽‍🤝‍🧑🏻外的(de)張力，緻使(shǐ)集流傘收(shōu)完後傘布(bù)夾在傘筋(jin)之間并突(tū)出于💃傘筋(jin)之外（圖4）。由(you)于油井套(tào)管管柱都(dou)有一💰定的(de)傾斜度且(qie)儀器本身(shen)還帶有磁(ci)性定位短(duǎn)接，緻使在(zai)更換測🐇點(diǎn)過程中儀(yi)器貼在井(jǐng)壁上移動(dong)😄，以及套管(guan)内壁長年(nián)的腐蝕變(bian)得粗糙和(hé)射孔孔眼(yǎn)突出的毛(mao)刺等原因(yīn)，傘布極容(róng)易被磨損(sǔn)、挂🧡破或移(yi)位（圖5），導緻(zhi)集流傘的(de)集流度📞嚴(yan)重下👨‍❤️‍👨降，從(cóng)而影響測(cè)量結果的(de)可靠性和(hé)一緻性。

4解(jiě)決對策
4.1對(duì)流量計結(jié)構進行改(gai)進
（1）上出液(yè)口設計成(chéng)篩管狀，防(fang)止結垢碎(suì)片掉落到(dao)儀⛱️器🛀内🚶‍♀️流(liu)道内👣。考慮(lǜ)改進後的(de)出液口的(de)過流阻力(lì)應不大于(yu)原儀器出(chū)液口的流(liú)動阻力，結(jié)構強度要(yào)不低于原(yuán)結構強度(dù)，維修拆卸(xiè)組🐪裝方便(biàn)等因素，将(jiang)出液口設(she)計成篩管(guan)型，防止井(jing)壁結垢碎(suì)屑掉入儀(yí)器内流道(dao)，從而解決(jué)因結垢碎(sui)片掉落儀(yí)器内流道(dào)造成的渦(wō)輪卡住問(wen)題。
原出液(yè)口尺寸爲(wei)10mm×14.2mm（3個），總面積(jī)426mm2，根據工程(cheng)流體力學(xue)原理[8]計算(suan)有效👅流動(dong)面積爲260mm2。篩(shai)管型出液(yè)口（9個）設計(ji)總面積❓904mm2，根(gēn)據工程流(liu)體力學原(yuán)理計算有(yǒu)效流動面(miàn)積爲615mm2，遠大(da)于原出液(yè)口有效流(liú)動面積，所(suǒ)✨以流動阻(zǔ)力更小。
（2）在(zai)進液口内(nei)設置篩網(wǎng)阻止井液(ye)中較大的(de)砂粒進入(rù)内流道。考(kao)慮到儀器(qi)中心管外(wai)有取樣密(mi)封筒且直(zhi)徑不能加(jia)大，維修時(shi)拆🍓卸組裝(zhuang)方便等因(yīn)素，在進液(yè)口内🧑🏽‍🤝‍🧑🏻部放(fang)置筒狀篩(shai)🐅網。篩網網(wang)眼大小既(ji)能阻止井(jing)液中較大(da)的砂粒進(jin)入内流道(dào)，又不會造(zao)成渦輪🔅卡(kǎ)住的較小(xiǎo)砂粒通過(guo)篩網，避免(miǎn)因篩網過(guo)細而産生(sheng)的大量砂(sha)粒濾積在(zai)篩網上，造(zào)成流動阻(zu)力🈲增大影(yǐng)響流量測(ce)量的問題(tí)。
由于聚合(hé)物驅[9]和三(sān)元驅[10]産出(chu)井中有絮(xù)狀或團狀(zhuàng)凝塊🏃‍♂️，會貼(tiē)附在篩網(wang)上堵塞進(jin)液口，所以(yi)儀器進液(yè)口加篩網(wang)後不适用(yòng)于聚合物(wù)驅和三元(yuán)驅産出剖(pou)㊙️面的流量(liang)測量✏️。
　　在儀(yí)器維修時(shí)觀察到砂(shā)粒直徑爲(wèi)0.2~3.2mm，大于1mm的砂(sha)粒爲極少(shao)數。渦輪與(yǔ)渦輪安裝(zhuāng)筒間隙爲(wèi)1mm，所以砂粒(li)直徑小于(yú)1mm時不會卡(ka)住渦輪。Ф28mm環(huán)空儀内流(liu)道直徑爲(wei)18mm，面積💃🏻254mm2。進液(ye)口尺寸爲(wei)8mm×20mm（6個），總面積(ji)960mm2，根據工程(chéng)流體力學(xue)計算有效(xiào)流動面積(ji)爲586mm2。爲了盡(jìn)量減♊小進(jin)液口的流(liu)動阻🚶力，選(xuan)用網眼小(xiǎo)于1mm的18×18篩網(wǎng)，網眼尺寸(cun)爲0.98mm×0.98mm，鋼絲直(zhí)徑0.432mm。增🔞加18×18篩(shāi)網後，6個進(jìn)液口的網(wǎng)眼數量爲(wèi)420個，總面積(ji)403mm2，根據工程(chéng)流體力學(xué)原理計算(suan)有效流動(dong)面積爲395mm2，爲(wèi)環空儀内(nei)流道面積(jī)的1.55倍。圖6是(shi)環空找水(shui)儀進液口(kou)及筒狀防(fang)砂篩網照(zhào)片。

（3）在渦輪(lun)上、下設置(zhi)磁性環預(yu)先吸附井(jing)液中的鐵(tiě)鏽。在渦📞輪(lun)流量計的(de)内流道中(zhong)設計放置(zhi)有片狀磁(cí)鐵的磁鐵(tiě)環♊，渦輪流(liú)量計上方(fāng)放置單層(ceng)的磁鐵環(huán)，吸附從出(chu)液口進入(rù)的鐵鏽；渦(wō)輪流量計(jì)下方放置(zhi)雙🔴層的磁(ci)鐵環，吸附(fu)從進液口(kou)随井液進(jìn)入的鐵鏽(xiu)。設置的上(shang)、下磁鐵環(huán)預先吸🐪附(fù)了鐵鏽，可(ke)防止鐵鏽(xiù)被渦輪磁(ci)鋼吸附。
　　單(dān)層磁鐵環(huan)設計見圖(tu)7，設計有6個(ge)片狀磁鐵(tie)，朝向内流(liú)道的磁鐵(tie)N、S極間隔放(fang)置來增強(qiáng)吸附鐵鏽(xiù)的效果。雙(shuāng)層磁鐵💃環(huán)的每層磁(cí)鐵的排列(liè)方式與單(dān)層磁鐵環(huán)相同，渦輪(lun)下面采用(yòng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼雙層磁鐵(tiě)環設計是(shi)爲了更有(you)效地吸㊙️附(fu)在内流道(dào)内流動井(jing)液中的鐵(tie)鏽。

4.2設計可(kě)控式扶正(zheng)器
　　如果設(shè)計一種扶(fu)正器在起(qi)下過程中(zhōng)保護集流(liu)傘不😘被磨(mo)損，保證集(jí)流傘集流(liú)度一緻，就(jiu)可以保證(zhèng)測量結果(guo)的🈲準确性(xìng)和👣可靠性(xing)。
扶正器在(zài)使用時，當(dang)儀器下到(dao)第一點準(zhǔn)備測量時(shi)，首先打💋開(kai)集流傘，在(zài)儀器變換(huàn)測量點時(shí)，正常收回(hui)集流傘，扶(fú)🎯正器一直(zhí)🔞保持打開(kai)狀态，直到(dào)測完所有(you)測點後收(shou)攏打開的(de)扶😘正器。這(zhè)樣在更換(huan)測點過程(cheng)中，即使儀(yí)器收傘時(shí)傘布突出(chū)至傘筋外(wai)，扶正器可(kě)以防止突(tu)出至傘筋(jin)外的集流(liú)傘布與不(bú)光滑的井(jǐng)壁的摩擦(ca)，有效地保(bao)護集流傘(san)布。所以要(yao)設計💞一個(gè)可以獨立(lì)控制的扶(fu)正器[11]。
（1）可控(kòng)式扶正器(qi)的工作原(yuan)理。扶正器(qi)連在集流(liu)傘電動機(jī)的下部，使(shǐ)用時，當儀(yí)器下到第(dì)一點準備(bèi)測量時供(gòng)🈲電電📱壓到(dao)🔴50V打開集流(liu)傘，集流傘(san)電動機電(dian)流回零表(biǎo)示集流傘(sǎn)完全打開(kāi)。增加供電(diàn)電壓到70V打(da)開扶正器(qi)，當扶正器(qi)電動機電(dian)流回零時(shi)表示扶正(zhèng)器完全打(da)開，扶正器(qì)打開直徑(jing)爲120mm，起到在(zài)套管内将(jiang)儀器扶正(zhèng)作用。
　　更換(huàn)測點時供(gòng)電電壓到(dao)-50V收回集流(liu)傘，集流傘(sǎn)電動🔞機🌍電(dian)流👌回零後(hòu)表示集流(liú)傘完全收(shōu)回，可以更(gèng)換測點，測(cè)量過程中(zhōng)不收回扶(fú)正器。當供(gòng)電電壓增(zeng)加到🌈-70V時收(shou)回扶正器(qi)，扶正器🌂電(diàn)動機供電(dian)電流回零(ling)表示扶正(zheng)器完全收(shōu)回。
（2）扶正器(qi)電動機電(dian)路示意圖(tú)及原理。扶(fu)正器短節(jiē)的🏃‍♂️研制重(zhong)點主要在(zài)扶正器電(dian)動機[12]電壓(ya)的控制，要(yào)做㊙️到在不(bu)影響集流(liu)傘正常打(dǎ)開、收回前(qian)提下控制(zhì)扶正器的(de)打開和收(shou)回。圖8爲扶(fú)正器電動(dòng)機的控制(zhi)電路[13]示意(yì)圖。

　　爲了維(wei)修和更換(huan)方便，扶正(zheng)器設計成(chéng)單獨短節(jie)，方便與🌈環(huán)🈲空儀器連(lián)接。連接扶(fú)正器後的(de)環空找水(shuǐ)儀⁉️纜芯用(yòng)于儀器工(gōng)作🙇‍♀️供電和(he)傳輸含水(shuǐ)、流量信号(hao)，纜芯2與集(ji)流傘、扶正(zheng)器連接。
5現(xian)場應用
　　設(shè)計的環空(kong)找水儀可(kě)避免儀器(qi)起下過程(chéng)中井壁上(shàng)的🚶鐵鏽、結(jié)垢碎片及(jí)地層出砂(sha)對渦輪葉(yè)片的卡滞(zhi)作用，确⁉️保(bao)集流傘在(zài)測量過程(cheng)中的完好(hǎo)，保證測量(liàng)結果的可(kě)靠性和一(yi)🈲緻性，提高(gao)了施工一(yi)次成功🏃🏻‍♂️率(lü)。
　　2025年12月12日在(zài)南2-丁6-XXX井的(de)現場應用(yong)過程中，爲(wei)驗證扶正(zhèng)器對集流(liú)傘的保護(hu)效果，在全(quan)井測量結(jie)束後，收回(hui)扶正器再(zai)進行⭐全井(jǐng)複測⁉️，将測(cè)得的結果(guo)進行對比(bǐ)🔞分析（表1）。

　　從(cong)測量結果(guo)可以發現(xiàn)，在收回扶(fu)正器後測(cè)量第二點(diǎn)流㊙️量明顯(xian)下降，含水(shui)率也變化(hua)較大，之後(hòu)的測量🧑🏾‍🤝‍🧑🏼點(dian)測量結果(guo)偏🔞差也都(dōu)較大，可以(yi)判斷儀器(qì)的集流傘(sǎn)已經被刮(gua)破。
　　2025年12月12日(rì)在南8-丁4-XXX井(jǐng)對使用扶(fu)正器的環(huan)空找水儀(yí)進行現場(chang)應用㊙️，爲了(le)檢驗扶正(zhèng)器對集流(liu)傘的保護(hù)效果，對☎️該(gāi)井進行了(le)全井複測(cè)（表2）。從測量(liàng)結果可以(yǐ)看出，複測(cè)點的流量(liang)與含水率(lü)都與第一(yi)次的測量(liàng)結果吻合(hé)，證明扶正(zheng)器對提高(gao)測量結果(guǒ)的準确性(xing)有很好的(de)效果，也證(zheng)明了環空(kong)找水儀加(jia)入扶正器(qì)是✉️有必要(yào)的。

　　通過20餘(yú)井次的試(shi)驗應用，沒(mei)有發生過(guò)集流傘刮(guā)破的現象(xiang)，證明👈扶正(zheng)器對提高(gao)測量結果(guǒ)的準确性(xing)具有重要(yao)作💋用。
6結論(lun)
（1）改進後的(de)環空找水(shuǐ)儀在水驅(qū)産出剖面(mian)流量測量(liang)時能有效(xiao)防止渦輪(lun)流量計卡(kǎ)滞現象的(de)發生，從而(er)提高施工(gōng)實效和流(liú)量測量的(de)準确性。
（2）在(zài)流量測量(liang)過程中可(ke)控式扶正(zheng)器可有效(xiào)保護集👅流(liú)傘，避免集(ji)⁉️流傘在起(qǐ)下過程中(zhong)被刮壞，提(ti)高流量測(ce)量的可靠(kao)性😄和施工(gong)一次成功(gong)率。
（3）可控式(shi)扶正器電(dian)路簡單，控(kòng)制可靠，操(cao)作簡單，檢(jiǎn)修方便，易(yi)于📐推廣使(shi)用。
（4）改進後(hou)的環空找(zhǎo)水儀不适(shi)用于聚合(hé)物驅和三(san)元驅産出(chu)剖面的測(ce)量。

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