摘要:爲了解(jie)決産出剖面測井(jing)用 渦輪流量計 的(de)砂卡難題，采用等(deng)效面積法改變進(jin)液孔、出液孔🈲形狀(zhuang)，對原有渦輪流量(liàng)計機械結構進行(hang)優化設計。詳細介(jie)紹了防砂卡裝置(zhi)的結構及工作原(yuán)理，防砂卡渦輪流(liu)量計😘的技術指标(biāo)及室内校準結果(guǒ)。現場試驗表明🥵，較(jiào)原有傳統渦輪流(liú)量計，防砂卡渦輪(lun)流量計 可以顯著(zhe)減少砂卡率，有效(xiao)提高産出剖面測(ce)井成功率。
0引言
　　目(mù)前，過環空阻抗找(zhǎo)水儀主要實現含(han)水和流量測試，含(hán)水采💚用電導法測(ce)量，流量測試主要(yao)采用渦輪流量計(jì)旦。渦輪流量計的(de)原理和結構決定(dìng)其有一緻命缺點(diǎn),即其葉輪屬于轉(zhuǎn)動部件，與渦輪流(liú)量計接觸流體中(zhōng)的雜質往往導緻(zhi)葉輪砂卡叔。通過(guo)統計分析，油井⚽出(chū)砂、垢粒、垢片、渦輪(lun)支架與葉輪間隙(xì)💘小、鐵屑是造成砂(shā)卡的主要原⛹🏻‍♀️因。中(zhong)原測井公司在🈲注(zhu)入井中的渦輪流(liu)量計磁鋼安裝防(fang)磁罩,解決砂🔞卡取(qǔ)得較好效果畢👉;專(zhuan)利《防堵卡渦輪流(liu)量計》提出切向渦(wo)輪流量計的辦法(fa)解決産出井砂卡(ka)國,但未找到相應(ying)的應用文獻。大慶(qing)油田處于開發中(zhōng)後期⚽，大量的井存(cún)🐪在出砂、垢粒現象(xiang)。通過統計，在采油(yóu)五廠砂卡占到70%,其(qí)中儀器自身原因(yīn)和井況造成的砂(shā)卡占到94%。渦輪流量(liàng)計出現砂卡，則得(de)到的産液量不準(zhun),無法爲地質部門(mén)提供真實準确的(de)環空測試資☔料，達(dá)不到指導油田開(kāi)發生産的目的。爲(wèi)了降低砂✌️卡率,通(tong).過機械解:卡的辦(ban)法實現解卡。
1防砂(sha)卡渦輪流量計結(jié)構及防砂卡工作(zuo)原理
　　防砂卡渦輪(lun)流量計結構如圖(tú)1所示，主要由渦輪(lun)流量👅計、篩狀☁️出液(ye)孔、渦輪流量計安(ān)裝短接、解卡管、解(jie)卡管開槽、中心🏃管(guan)、長條孔(銷釘運動(dong)槽7)、薄壁筒、進液孔(kǒng)、解卡管固定銷釘(ding)、含水傳感器安裝(zhuang)筒組成。采用🌏等效(xiào)面法💋,将進液孔⭐一(yi)分爲二，改爲寬2mm的(de)矩形進液孔，解決(jué)從進🍓液孔進入的(de)長垢片或大垢片(pian)造成的砂卡，如圖(tu)2所示。将原先3個方(fāng)型的出液孔改爲(wei)直徑💯4mm的陣列狀的(de)篩孔，解決儀器在(zai)下井過程中從出(chū)液孔進入儀器的(de)長垢片、大垢片造(zao)成的砂🔅卡，如圖3所(suǒ)🔞示。


　　将渦輪支架内徑(jìng)擴大,解卡管的内(nèi)壁充當渦輪的内(nei)壁,解卡管通過固(gu)定銷釘固定在薄(báo)壁筒上,通過開收(shou)傘，薄壁筒㊙️帶動解(jie)卡管在長條孔上(shang)下運動，解卡管在(zài)解卡管開槽上下(xia)通過渦輪總成的(de)支架,在收傘的過(guò)程中實現渦輪總(zǒng)成的支架内☁️壁與(yǔ)葉輪之間的空間(jian)增大，從而實㊙️現井(jing)内出砂、垢粒、小垢(gou)片🚶、渦輪支架與葉(yè)⚽輪間隙小造成的(de)砂卡的解卡。
　　在解(jiě)卡管底端安裝磁(cí)鋼,如圖4所示,吸附(fù)流體中鐵屑、鏽粉(fěn)，解決渦輪葉片磁(cí)鋼吸附鐵屑造成(cheng)的砂卡。

2主要技術(shù)指标
　　20m3渦輪流量計(jì)流量最大允許誤(wu)差爲3%，啓動排量1m3/d，支(zhī)架内腔🌐直徑由13．80mm擴(kuo)大爲17．76mm，解卡管長18．90mm，外(wài)徑Ф17．00mm，内徑Ф13．80mm。
　　40m3渦輪流量(liàng)計流量最大允許(xu)誤差爲3%，啓動排量(liang)2m3/d，支架内腔直徑✉️由(you)17．76mm擴大爲20．00mm，解卡管長(zhǎng)18．90mm，外徑Ф19．30mm，内徑Ф17．76mm。
　　解卡管(guǎn)頂端每120°均勻分布(bu)長16．1mm，寬2mm槽縫，線槽長(zhǎng)24．6mm，寬2mm，解卡管底端的(de)銷釘走固定槽寬(kuān)4mm，長10mm
3室内校準
　　爲了(le)驗證可行性,采用(yòng)室内校準實現。機(ji)加組裝2支🐪型号HK-ZS-40儀(yi)器,編号爲P033、P032,2支HK-ZS-20儀器(qì)，編号爲K001、K018,進行室内(nèi)流量校準。校準介(jie)👅質:自來水。從2025年12月(yue)15日到2025年12月15日,先後(hòu)校準阻抗儀40多次(ci)。
3.1關于解卡管、進液(ye)孔、出液孔造成的(de)摩擦和局部擴大(da)(縮小🛀)阻👨‍❤️‍👨力損失用(yòng)K值确定
　　K值爲儀器(qi)常數,理想狀态下(xia)，渦輪轉動隻受流(liu)體作用于渦輪的(de)力，但實際測量時(shi),除了流體作用于(yu)渦輪的力外，渦輪(lún)還受👄到流體的粘(zhan)性摩擦力、渦輪自(zi)重及渦輪軸承轉(zhuǎn)動的摩擦力、流體(ti)在進入渦輪橫截(jie)面的局部阻力，儀(yí)器常數用于評價(jià)渦輪葉片的受力(li)情況，其定義式爲(wèi):
K=ξ/2π(1)
　　式(1)中,K爲儀器常數(shù),r/(m3?s);ξ爲流量系數，°/m3。
　　儀器(qì)常數的物理意義(yì)是單位時間内單(dan)位體積的♊流體流(liú)過渦輪時,渦輪轉(zhuǎn)動圈數。從儀器常(chang)數的定義式可知(zhi)👌,K值表征了流量範(fàn)圍内渦輪的平均(jun1)轉速，要求其大于(yu)等于1。K值越大，則渦(wō)輪轉速越快，所受(shòu)阻😘力越小，因此解(jie)卡管、進液孔、出液(yè)孔造成的局部擴(kuò)阻力損失可以由(yóu)K值衡量。通過校準(zhǔn)，按(2)式以最小二乘(cheng)法就可求得儀器(qi)常數K值。
N=K(Q-q)(2)
　　式(2)中，N爲渦(wo)輪轉動轉數,r/s;Q爲流(liu)量，m3/d;q爲啓動排量，m3/d.
　　表(biǎo)1爲2025年12月15日P033第6次校(xiao)準結果。本次校準(zhǔn)平均K值1.301r/(m3?s),大于1.0r/(m3?s),同時(shí)最大❗引用誤差爲(wèi)1.08%，小于最大允許誤(wu)差3%，啓動排量2m2/d時的(de)平均轉速1.850r/s,因此P033校(xiào)準合格。同樣,P032、K001、K018先後(hou)校準合格。因此，在(zai)啓動排量、最大允(yun)許誤差合格的前(qian)提下,K值大于等于(yu)1,K值可以👄評價解卡(ka)管、進液孔、出液孔(kǒng)造成的局部阻力(lì)損失。

注:标準流量(liang)單位，m3/d;被測轉速單(dān)位,r/s;K值單位，r/(m2?s)。
3.2确定渦(wo)輪葉片轉動的持(chi)續時間
　　渦輪葉片(pian)能轉動的持續時(shi)間是指渦輪調試(shì)好後，在一定作用(yòng)力下，渦輪葉片從(cóng)轉動開始到停止(zhǐ)的時間。由表2可知(zhi),P032第1次校準時，解卡(ka)裝置末端沒有安(ān)裝磁鋼，渦輪調試(shi)結果💃持續時間19s,最(zuì)大💞引用誤差3.012%不合(he)格，啓動排量2m3/d時，平(píng)均轉速爲0.943r/s,渦輪雖(sui)然沒有轉動,但已(yi)接近轉🌍動。P032第2次校(xiào)準時，解卡裝置末(mò)端沒有安裝磁鋼(gāng)，渦輪調試結果持(chí)續時間20s,最大引用(yòng)誤🈚差2.856%合格，啓動排(pai)量2m3/d時,渦輪轉動,平(ping)均轉速爲1.867r/s。K001第1次校(xiào)準時，解卡裝置末(mò)端沒有安裝磁鋼(gāng)，渦輪調試⭐結果持(chí)續時間30s,最大引用(yòng)誤差2.458%合🔴格，啓動🔅排(pai)量1m3/d時，渦輪轉動，平(ping)⛹🏻‍♀️均轉.速爲2.245r/s。P032和K001的校(xiào)準結果🈲表明，在啓(qi)動排🔞量時，渦輪葉(ye)片轉動的持續時(shi)間超🌍過20s,就可以保(bao)證啓動排量🈲、最大(dà)引用誤差合格。爲(wèi)了提高渦輪流量(liàng)計校準精度，硬性(xìng)規定爲了保證啓(qi)動排量，渦輪葉片(piàn)轉動的持續時間(jiān)爲30s。

3.3磁鋼位置和大(da)小的确定
　　由表2可(kě)知,解卡裝置末端(duan)粘貼寬15mm、長15.2mm、厚1.8mm的弧(hu)形磁鋼,安裝距✊離(lí)渦輪流量計磁鋼(gāng)8.9cm時,P032第3次渦輪葉片(piàn)轉動持續時間💔28s,40m3/d平(píng)均💰轉速49.650r/s;同樣的磁(cí)鋼大小和安裝距(jù)離，K001第2次調試渦輪(lun),葉輪轉✊動持續時(shí)間26s,最🏃🏻‍♂️大引用誤差(cha)1.908%合格，啓動排量1m3/d時(shí),平均轉速0.513r/s,不💜合格(gé)。K001第3次，解卡裝置💋末(mo)端粘貼寬15mm、長3.8mm、厚1.8mm的(de)弧形磁鋼，安裝距(jù)離渦輪流量👌計磁(ci)鋼9.6cm,渦輪沒有調試(shì)持續時間30s,但校準(zhǔn)結果最大引用誤(wù)差3.752%不合格，啓動排(pai)量1m3/d沒有啓🤟動，平均(jun1)轉速0.666r/s不合格。K001第4次(cì)，重新調試渦輪，持(chi)續時間30s,同❓時将寬(kuān)15mm、長3.8mm、厚1.8mm的弧形磁💃鋼(gang),距離渦輪流量計(ji)磁鋼的距離調整(zhěng)爲12.15cm,最大引用誤差(cha)1.095%，啓動排量1m3/d啓動,平(ping)均轉速2.587。故最終确(que)🈲定弧形磁鋼寬15mm、長(zhǎng)3.8mm、厚1.8mm,距離渦輪流量(liàng)計磁鋼的距離爲(wèi)12.15cm。此時在流量計啓(qǐ)動排量時，渦✌️輪葉(ye)片轉動。
3.4中心管、解(jie)卡裝置材質确定(dìng)
　　将解卡裝置下端(duān)弧形磁鋼去掉，并(bìng)重新調試渦輪，結(jié)果見表3。渦👅輪調試(shi)結果持續時間35s,雖(sui)然誤差-2.12%合格，但啓(qǐ)動排量2m3/d仍沒有啓(qǐ)動🌈。磁鋼去掉後，還(hái)有什麽原因呢?2014年(nian)❗12月15日檢😘修發現,中(zhong)心管🙇🏻、解卡裝♌置被(bei)磁化，變相有磁場(chang)影響渦輪♊流量計(jì)啓動排量。更🛀🏻換中(zhong)心管薄壁筒重新(xīn)校準,重複校準13次(ci),誤差爲分别爲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。從結果可(kě)知,儀器P033線性、穩定(dìng)性、重複性良⛱️好。所(suo)以中心管、解卡裝(zhuang)置必須爲不導磁(cí)🛀材料。

4現場應用
　　防(fang)砂卡渦輪流量計(ji)在五大隊成功解(jie)卡370井次，現場解卡(ka)測⭕試曲🌏線見圖5。剛(gāng)測試時，渦輪葉片(pian)轉動正常，大約🈚在(zai)20s左🔞右，由于流體帶(dài)進的雜質導緻流(liu)量曲線歸零。通過(guò)儀器二芯供電收(shou)傘🌈，大約15s後再開傘(sǎn)，一芯流量供電測(cè)試，渦輪葉片通過(guò)瞬間開收傘，擴大(da)了葉輪與渦輪殼(ke)體之間的空間，雜(zá)質通💃過渦輪葉片(piàn)旋轉正常。從曲線(xiàn)可以看出,在解卡(kǎ)前和解卡後,渦輪(lun)旋轉--緻㊙️，都爲15m3/d左右(yòu)，而且解卡前後沖(chong)次一緻，渦輪流量(liàng)計解卡裝置有效(xiào)解決了因油井出(chu)🤟砂、垢片、間隙小造(zào)成的砂卡，砂卡率(lǜ)由原先的70%降低到(dào)30%，實現了🙇🏻産液剖面(miàn)流量準确測試。

　　在(zai)現場應用中發現(xiàn)，磁鋼固定采用AB膠(jiāo)效果不理想，下一(yi)步研🌐究怎麽固定(dìng)磁鋼，磁場的大小(xiao)怎麽确定，解決渦(wo)輪♍磁鋼吸附💯鐵屑(xiè)造成的砂卡。
5結論(lun)
1)K值可以衡量解卡(ka)裝置、進液孔、出液(ye)孔、弧形磁鋼造成(cheng)🌈的⁉️摩擦和👈局部阻(zǔ)力損失;
2)在解卡裝(zhuang)置末端粘貼寬15mm、長(zhang)3.8mm、厚1.8mm的弧形磁鋼，距(ju)離渦輪流量計磁(ci)鋼的距離爲12.15cm時,在(zai)渦輪流量計啓動(dòng)排🐅量不會造成不(bú)🐇啓動;
3)中心管、解卡(kǎ)裝置必須是不導(dao)磁材料,否則啓動(dòng)排量不能啓動;
4)磁(ci)鋼固定采用AB膠效(xiào)果不理想，下一步(bu)研究磁場的大小(xiǎo)和磁鋼⭕固定方式(shi)。

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