摘要:針對(duì)目前油田(tián)分層配注(zhu)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(ci)流量計 ,該(gāi)流量計可(ke)長期置于(yú)油田智能(néng)配注井,進(jìn)行注人量(liàng)測量💰。介紹(shao)儀器工作(zuò)原理、結構(gou)設計及儀(yí)器技術指(zhǐ)标。室内實(shi)驗表明,智(zhi)能配注井(jing)井下電磁(ci)流量計在(zai)清水中标(biāo)定具有很(hen)好的線性(xing)響應,儀器(qì)輸出穩🥵定(ding),重複性✏️好(hǎo),測量結果(guo)正确。現⛱️場(chǎng)試驗表明(míng)，應用電磁(ci)流量計進(jin)行智能配(pei)注井配注(zhu)量監測,測(ce)試精度高(gao),測量結果(guo)正确可靠(kào),可真實反(fan)應井下注(zhù)人情況🥵,可(ke)以長期👄置(zhi)于井🍓下進(jìn)行🧡流量監(jiān)測✨,能夠滿(man)足測試需(xū)求。
0引言
　　當(dāng)油田開發(fā)進入中後(hou)期,分層注(zhu)水驅油成(chéng)爲重要的(de)開采手📐段(duan)。針對不同(tóng)井況,采用(yòng)分層開采(cai)技術，根🈚據(ju)需要對多(duo)個油層🚶同(tong)時注水,對(dui)不同的油(yóu)層進行定(ding)量的配注(zhu)。在現有的(de)采油技術(shù)中,偏心注(zhù)水是目前(qián)油田采用(yòng)的最主要(yao)方法，雖然(ran)偏心注水(shuǐ)工藝可以(yǐ)解決多級(jí)分層注水(shui)的問題,但(dan)傳統的測(ce)調工藝🈲方(fang)法工作量(liang)大🥵、效率低(dī),已經嚴💋重(zhong)制約了注(zhù)水技術的(de)發展。智能(néng)配注🔞是利(li)用機電--體(tǐ)化技術,将(jiāng)流量監測(ce)、通信及自(zì)動控制📐系(xì)統置于井(jing)下智能配(pei)水器中,可(ke)對層段💘注(zhù)人量、累積(ji)注人量❓實(shi)時監控,将(jiang)注☂️人量測(cè)試和調整(zheng)結合起來(lai),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(diao)配的關鍵(jian)。
　　近年來電(dian)子流量計(jì)的推廣使(shǐ)用,使注水(shuǐ)井的分層(ceng)測試效率(lǜ)、測試資料(liào)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(jie)構簡單、無(wu)機械活動(dong)部件、無節(jie)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(liu)量計被廣(guang)泛應用于(yú)注水井、注(zhù)聚井的注(zhù)人剖面測(ce)井,目前，電(diàn)磁流量計(jì)也被用于(yu)油水❄️兩相(xiang)流産出剖(pōu)面測井,儀(yi)器工作穩(wěn)定,測量數(shù)據重複性(xìng)好測量結(jie)果正确可(ke)靠[5。因此,研(yan)制應用于(yu)油田智能(néng)配注井流(liú)量測試的(de)電磁流量(liang)計尤爲重(zhòng)要,可爲智(zhì)能調配提(ti)😍供可靠的(de)流量數據(jù)♉。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(háng)注人量測(cè)量，對其工(gong)作性能進(jìn)行室内檢(jiǎn)測并🔞進行(háng)水域中的(de)标定。室内(nei)檢測及現(xiàn)場應用試(shì)驗表明,所(suo)研制的智(zhi)✂️能配注井(jǐng)電磁流量(liang)計具有良(liang)好的穩定(dìng)性、重複性(xìng),線性響應(ying)🌍好，可以長(zhang)期置于井(jing)下定時的(de)✍️監測注水(shui)情況。
1儀器(qi)結構設計(ji)及測調工(gong)藝
1.1總體方(fang)案設計及(ji)測調工藝(yi)
　　在油田井(jǐng)下流體流(liu)量測量中(zhōng),由于井下(xia)注人流體(ti)複雜,管壁(bì)結垢現象(xiang)嚴重,外流(liú)式電磁流(liú)量計受井(jing)壁變徑影(ying)✂️響，因此,儀(yí)🔴器設計爲(wèi)内流式的(de)電磁流量(liàng)計結構[6],整(zheng)體結構示(shì)意圖見圖(tu)1。将儀器與(yǔ)電纜相連(lian)接,電纜與(yǔ)✔️井下管柱(zhu)固定,儀器(qì)🎯坐人配水(shui)器中,整體(tǐ)跟随管柱(zhu)下人井下(xià)指定位置(zhi),通過配水(shui)器閥門開(kāi)☔度調節注(zhu)人量大小(xiǎo)。對注水井(jing)進行測調(diào)時，給儀器(qi)☀️供電,注水(shui)井中流體(tǐ)通過進液(yè)口流人儀(yi)器測量通(tōng)道内,流經(jing)電磁流量(liang)傳感器,電(dian)磁流量傳(chuan)感器随流(liú)量不同有(yǒu)相應的頻(pin)率輸出,流(liú)體經電磁(cí)流量🛀傳感(gan)器檢測後(hou),通過配❄️水(shui)器水💔嘴流(liú)人地層。電(dian)磁流量計(jì)的測量信(xin)号經由測(ce)量電🚶路處(chu)理,再通過(guò)電纜傳人(rén)地面采集(jí)系統中,經(jing)地面采集(ji)軟件處理(lǐ)可以直接(jie)讀出流量(liàng)測量結果(guo)。
　　儀器進液(yè)口采用防(fáng)護網設計(ji),目的是防(fang)止井下雜(za)物㊙️進人測(cè)❓量通道,可(kě)以避免大(da)塊雜物堵(dǔ)塞調節水(shuǐ)嘴,同時消(xiao)除雜物對(dui)感應電極(jí)的磨損，保(bao)證測量結(jie)♊果的正🌈确(que)性。考慮儀(yi)器需要長(zhǎng)期放置🛀🏻于(yu)井下，爲适(shì)應井下惡(e)劣的條件(jiàn),儀器外殼(ke)及感應電(dian)極等部件(jiàn)選用耐腐(fu)蝕材質,以(yi)提高井下(xia)儀器長期(qi)工作的穩(wěn)🚶定性,保證(zhèng)測✌️量🚩精度(du)。
 
1.2測量傳(chuán)感器結構(gou)設計
　　通過(guò)建立仿真(zhēn)模型,利用(yong)測量區域(yù)的樣本平(ping)均值樣本(běn)🌂标準差、變(bian)異系數、磁(cí)場均勻長(zhǎng)度和均勻(yun)區域等相(xiàng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼關概念對(dui)電磁流量(liàng)計内部磁(ci)場分布情(qing)況進行分(fen)析,對傳感(gǎn)器的結構(gòu)參數與内(nei)部磁場的(de)關系進行(háng)研究🛀🏻,确定(dìng)傳感器的(de)優化設計(ji)結構[7-8]。傳感(gan)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(jí)的結構。測(ce)量電極與(yu)發射磁極(jí)兩兩相對(dui)均勻分布(bu)在管道圓(yuan)周上,測量(liàng)電極與儀(yí)器外殼相(xiàng)絕緣,與🐕流(liú)體直接接(jie)觸,磁💋極的(de)勵磁線圈(quan)内部包裹(guo)鐵芯,用來(lai)産生交變(bian)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(bìng)産生感應(ying)電動勢。
 
1.3流(liú)道内徑優(yōu)化設計
　　電(diàn)磁流量計(ji)測量範圍(wei)大,對于地(dì)面用電磁(ci)流量計(相(xiàng)同直🌍徑的(de)傳感器),滿(mǎn)量程流速(su)爲0.3~15.0m/s,推薦的(de)測量速度(dù)爲1~5m/s。計算不(bu)同管徑電(dian)磁流量計(ji)測量的流(liu)量範圍,根(gen)據計算結(jié)果🈲選定合(hé)适的電磁(ci)流量計設(shè)計管徑💔,電(dian)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(wei)🈚滿足1~100m³/d流量(liang)測量範圍(wéi)要求✏️，較佳(jia)的電磁🙇🏻流(liú)量計流道(dao)🐆管徑應該(gai)選擇爲10mm。爲(wei)擴大流量(liàng)測🏃量範圍(wéi),此次流道(dào)内徑設計(ji)爲12mm。根據流(liu)量的測量(liàng)範圍優化(huà)電磁流量(liang)傳感器的(de)結構,保證(zhèng)傳感👌器的(de)穩流長度(dù)。
 
1.4主要技術(shu)指标與性(xing)能特點
　　電(dian)磁流量計(jì)的主要技(ji)術指标:外(wài)徑28mm,長度650mm,耐(nài)溫80℃,耐壓🔅35MPa,流(liú)量測量範(fan)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(nei)流式結構(gou)設計,不受(shòu)井壁結垢(gou)及變徑‼️影(ying)響,測試結(jie)果更正确(què)🔞可靠;②電磁(cí)流量計電(dian)極采用防(fáng)腐設計,可(ke)以提高井(jing)下儀器長(zhǎng)期工作的(de)穩定性💔,保(bǎo)證測量精(jing)度;③進液口(kǒu)采用防護(hù)網設計，防(fáng)止異物☁️進(jìn)人測量通(tōng)道🔞對測量(liàng)結果的影(yǐng)響,提高測(ce)量可靠💚性(xìng);④充分考慮(lü)測量電極(ji)前後的穩(wěn)流段長度(du)，避免流體(tǐ)流态對測(cè)量結果造(zao)成影響。
2室(shì)内檢測及(ji)标定結果(guo)
2.1測量穩定(dìng)性檢測
　　爲(wei)了檢測儀(yi)器工作性(xing)能，在現場(chang)應用前對(dui)儀器進行(háng)水🐇域的标(biao)定及檢測(cè)。将經過耐(nai)壓檢測後(hòu)的儀器傳(chuán)感器全部(bu)浸人水中(zhong),通過室内(nèi)給儀器供(gong)電，間隔10min記(jì)錄儀器輸(shū)出頻率。儀(yi)器工作穩(wěn)定性檢測(ce)結果見表(biao)2,儀器在水(shuǐ)中輸出✨頻(pin)率穩定,工(gong)作狀态良(liang)好。
 
2.2儀器在(zai)室内水域(yu)中标定結(jie)果
　　将儀器(qi)連接封隔(gé)裝置放人(rén)标定井簡(jian)中,封隔裝(zhuāng)置密👅封儀(yi)器外璧與(yǔ)井簡内壁(bi)形成的環(huán)形空間,保(bǎo)證流體完(wan)全🧑🏾‍🤝‍🧑🏼進人測(cè)量通道。給(gei)儀器供電(diàn)進行流量(liang)調節，流量(liang)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(jì)錄每一流(liu)量點時的(de)儀器輸出(chu)頻率,記錄(lù)時間爲2min。計(ji)算每一流(liú)量點時的(de)儀器輸出(chū)頻率平均(jun)值,将數據(jù)進行線🔱性(xing)拟合,得到(dao)❄️儀器的标(biāo)定🤩檢測結(jie)果圖見圖(tú)3,儀器的檢(jiǎn)測數據結(jie)果(見表3)。由(you)圖🌂3可見，随(suí)着流量的(de)增大,儀器(qi)輸出頻🌐率(lü)線性增加(jia),線性相關(guan)系數爲0.9999979,顯(xiǎn)示出儀器(qi)具有良好(hao)📞的線性響(xiang)應🏃‍♀️。由表3可(ke)見🌈,在0.5~120.0m³/d流量(liàng)範圍内,儀(yí)器測量誤(wu)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(shi)的儀器輸(shū)出頻率,在(zai)水中進行(hang)❗3次測量,儀(yí)器測量重(zhòng)複性結果(guo)見圖4。由圖(tu)4可見,3次測(ce)量結果基(jī)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(pin)率取平均(jun1)值,以各流(liu)量點的平(ping)均輸出頻(pín)率值爲橫(heng)坐标,以流(liu)量爲縱坐(zuo)标進行線(xiàn)性拟合,得(dé)到線性拟(nǐ)合結🌍果,将(jiāng)每一-次各(gè)流量點的(de)輸出頻率(lǜ)代人拟合(he)公式中進(jin)行測量流(liú)量的計算(suan)✨，将測量的(de)流量與标(biao)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(fú)性誤差爲(wei)0.65%，顯示清水(shuǐ)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(yòng)
　　将儀器置(zhì)人配水器(qì)中跟随管(guan)柱下人井(jǐng)下指定位(wei)置。注水井(jing)測🏃🏻‍♂️調時,根(gen)據電磁流(liu)量計給出(chu)的實時測(ce)量結果調(diào)節注水井(jing)各層段的(de)配注量。在(zài)大慶油田(tián)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(guo)。表4中,高XX-YY井(jǐng)單層測調(diao)流量相對(duì)誤差最大(da)爲5.25%,全井流(liu)量相😍對誤(wu)差爲4.13%;表5中(zhōng),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(xiang)對誤差爲(wèi)2.50%。2口井單層(céng)測調誤差(cha)和合層誤(wù)差.均滿足(zu)測調要求(qiú)。
 
　　儀器于2025年(nián)12月随井下(xia)工具下井(jǐng)進行注人(ren)量調配測(cè)量,2025年12月😄22日(rì)從井下提(tí)出儀器,儀(yí)器在井下(xia)曆經近1年(nian)時間🏃‍♀️,工作(zuo)❗狀态穩定(ding),測量🏃🏻數據(jù)可靠,表明(ming)智能注人(ren)井電磁流(liu)量計可以(yi)長👉期放置(zhì)于井下🐉配(pei)水器中,對(dui)注水情況(kuang)⁉️進行實時(shí)監測。流量(liàng)測量結果(guo)可以真實(shí)反應井下(xia)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(diàn)磁流量計(jì)在清水中(zhong)✔️具有💛很好(hao)的線性響(xiǎng)應,儀器輸(shu)出穩定、重(zhòng)複性好,測(ce)量結果正(zhèng)确,滿量程(cheng)誤差在±1%之(zhi)内。
(2)應用電(diàn)磁流量計(jì)進行智能(neng)配注井配(pèi)注量監測(cè)，可🙇‍♀️以真實(shi)反應井下(xià)情況,測量(liang)結果正确(que)且測試精(jīng)度高，可以(yǐ)滿足測試(shi)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(xu)進行現場(chang)試驗,進--步(bu)驗證電磁(ci)流量⛹🏻‍♀️計在(zai)井下穩定(dìng)工作的時(shi)間,研究井(jing)下⭕環境對(duì)電磁流量(liang)計的影響(xiang)。

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