摘要：井下(xia)渦街流量(liàng)計 是一種(zhǒng)新型的同(tong)心集成注(zhu)水井分層(ceng)流量測試(shì)儀。文中着(zhe)重介紹了(le)其原理、結(jié)構、特點及(jí)室内實驗(yàn)、現場應🌐用(yòng)情況。該儀(yi)器已在🤞大(dà)慶等油田(tian)完成160多層(céng)測試任務(wù),應用效果(guo)良好。
　　油田(tián)的分層開(kai)采發揮了(le)重要作用(yòng),其關鍵是(shi)分層注水(shuǐ)✂️。随着♻️分層(ceng)注水的發(fa)展,相應的(de)分層流量(liang)測試也有(you)了長足的(de)進步♋,從初(chu)期的投球(qiú)法測試到(dào) 浮子流量(liàng)計 ,再到現(xian)在的 超聲(sheng)波 流量計(jì) 、 電磁流量(liang)計 等,都先(xiān)後爲油田(tián)分層流量(liang)測試技術(shù)的發展做(zuò)出了貢♉獻(xiàn)。
　　以往渦街(jiē)流量計主(zhu)要用于地(dì)面的流量(liàng)檢測,還沒(mei)有關于其(qi)💯在井下測(ce)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(kě)能性,目前(qian)已研制出(chu)兩個系列(liè)🚶的井下渦(wō)街流量計(jì),一種是外(wài)📧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(chéng)🈲40多口井160多(duo)層的測試(shi)🏃);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(wai)徑φ21mm的井下(xia)渦街流量(liàng)計。
井下渦(wō)街流量計(ji)工作原理(lǐ)
　　 渦街流量(liang)計 是基于(yú)卡曼渦街(jiē)原理制成(cheng)的一種流(liu)體振蕩性(xing)流♍量計(見(jian)圖1)。在⭕流體(ti)中安放一(yī)根(或多根(gēn))非流線型(xíng)阻流體,流(liú)體🆚在阻流(liú)體兩側交(jiao)替地分離(li)釋放出兩(liang)串規則的(de)漩渦,被稱(cheng)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(wo)街頻率;
V一(yi)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(yǔ)漩渦發生(sheng)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(zhi)基本保持(chí)不變。因此(cǐ),(1)式表明,當(dāng)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(li)用這一特(tè)性制成井(jǐng)下渦街流(liú)量計。實際(ji)渦街傳感(gǎn)器所測的(de)并❌不是平(píng)均流速,而(ér)大🤟約是漩(xuán)渦發生體(ti)兩側的流(liu)速。由流體(ti)力學知識(shí)可知,在漩(xuan)渦👅發生體(ti)兩側流速(sù)的分布規(guī)律,是随着(zhe)流速的變(biàn)化而變化(huà)的。因此,渦(wo)🙇‍♀️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(guan)系對應,而(er)且🛀🏻井下流(liu)動狀态更(geng)爲複雜,受(shòu)壓力變化(huà)、噪❌聲、振動(dong)等影響。在(zai)設計時，先(xian)确定井下(xia)渦街流量(liang)計的管徑(jing),再通過室(shì)内試驗，選(xuan)定漩渦發(fā)生體的形(xíng)狀,以及漩(xuán)渦發生體(tǐ)與漩渦檢(jiǎn)測體之間(jiān)的距離等(děng)一系列參(cān)數,使井下(xia)渦街流量(liàng)計😘能夠産(chǎn)生并檢測(ce)到強烈而(er)⁉️穩定的漩(xuan)渦🚶‍♀️;其次,通(tōng)過井下👅電(diàn)路的降噪(zào)、濾波和地(di)面軟件的(de)處理,使井(jing)底的噪聲(shēng)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(gòu)的要求。在(zai)實🔞際使用(yong)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(yan)曲線,實現(xian)☁️對井下渦(wo)街📱流量計(jì)的非線性(xing)修正。
井下(xia)渦街流量(liàng)計的設計(jì)
1.工藝流程(chéng)
　　井下電路(lu)原理見圖(tu)2。當流體流(liu)經井下渦(wō)街流量計(ji)的漩渦發(fā)生👣體時，這(zhè)種發生體(ti)可産生強(qiáng)烈的穩定(ding)的旋渦,旋(xuan)渦的❓頻率(lǜ)✨經信号放(fang)大後進行(háng)濾波，然後(hòu)由轉換電(diàn)路轉換成(cheng)單🈚片機可(kě)⚽處理的⭕信(xìn)号,由單片(pian)機對信号(hao)進行接收(shōu)、處理，并存(cún)于存儲器(qi)中,存儲器(qi)中的數據(jù)可用接口(kǒu)與地面儀(yí)表連接回(hui)放。
 
2.數據處(chu)理軟件
　　井(jǐng)下渦街流(liú)量計數據(jù)采集處理(lǐ)系統由一(yi)台便攜式(shi)微型計算(suan)🚶‍♀️機構成。微(wēi)機通過串(chuan)行口與流(liú)量計進行(hang)通訊。控制(zhi)軟件對計(ji)算機的配(pèi)置要求寬(kuan)松,操作系(xi)統兼容MicrosoftWindow95.98、NT或(huo)2000。
　　井下控制(zhì)軟件采用(yong)PLM語言編制(zhi),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(zuò),儀器工作(zuò)時間和工(gōng)作方式可(kě)以方便地(di)調整。地面(mian)數據處理(lǐ)軟件采用(yòng)Delphi語言編制(zhì),軟件和😄電(diàn)子流量計(ji)配合使用(yong)‼️,自動測量(liàng)每口井不(bu)同介質、不(bú)同井層的(de)🌈流量和溫(wēn)度數據,從(cóng)而實現注(zhù)水井計量(liàng)統計的自(zì)動化。其中(zhong)本系統軟(ruan)件主要實(shí)現的功能(neng)是将流量(liàng)計測量的(de)原始數據(ju)進行加工(gong)整理，然後(hou)在測量結(jie)果✨的基礎(chu)上繪制出(chū)流量壓力(lì)指示曲🔴線(xiàn),并将每次(ci)測量的原(yuan)♻️始數據和(he)最終結果(guǒ)🌈以圖像或(huo)數據表格(ge)✔️的方式進(jin)行預覽打(dǎ)印和歸類(lei)保存。軟件(jian)⁉️不需要安(ān)裝,直接複(fú)制⭐到目标(biao)目錄即可(ke)，軟件界面(mian)友好,操作(zuo)簡便、易學(xue),在應用中(zhōng)得到了使(shǐ)用🤟者的好(hǎo)評。
3.井下儀(yi)器結構
　　井(jing)下渦街流(liú)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(jìn)液孔、電路(lù)倉🏃和電池(chi)倉😘組成。
 

室(shi)内試驗
　　爲(wèi)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(hòu)進行系統(tong)的室内試(shì)驗。
1.室内耐(nai)壓耐溫試(shi)驗
　　将接通(tōng)電源的流(liu)量計下人(ren)到試驗缸(gang)中進行試(shi)驗,向試驗(yan)缸中🧡注人(ren)柴油并升(shēng)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(cì)，完成流量(liang)計💃耐壓、耐(nài)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(chuán)感器、線路(lù)筒及電池(chí)筒無滲漏(lou)。室内耐溫(wen)耐壓試驗(yan)表明，随着(zhe)溫度、壓力(lì)❌的變化流(liu)量💘計工作(zuò)狀态穩定(dìng),溫度在30℃~85℃之(zhī)間,零點數(shu)據的溫度(du)漂移爲0.016%/℃(試(shi)驗數據略(lue))。流量計耐(nai)壓、耐溫性(xìng)能可以滿(man)足現🆚場的(de)需要。
2.流計(ji)标定試驗(yàn)
　　标定曲線(xiàn)和回歸曲(qǔ)線見圖4、圖(tu)5。從标定曲(qu)線上看,井(jǐng)下渦街流(liú)量計在流(liu)量發生變(bian)化時,曲線(xian)台階有明(ming)👨‍❤️‍👨顯變化,回(huí)❌歸曲線近(jìn)乎直線,說(shuo)明其線性(xing)很好。.在室(shì)内對十幾(jǐ)隻流量計(jì)進✌️行了标(biao)💋定試驗,其(qi)标定曲線(xiàn)及回歸曲(qu)線非常相(xiàng)似。同時.用(yòng)标定好的(de)流量計在(zai)🙇‍♀️室内模拟(ni)井下測試(shi),試驗表明(míng),該井下渦(wo)街流量計(ji)用于分層(ceng)注水井流(liu)量測量是(shì)可行的。
 
3.流(liu)量計性能(neng)參數
　　流量(liang)計參數可(kě)由圖6、表1得(de)出。
 
(3)穩定性(xìng)
　　由于井下(xia)渦街流量(liang)計沒有可(kě)動部件,所(suo)以它的特(te)性在㊙️使用(yong)中❤️變化很(hěn)小，在長時(shi)間使用過(guo)程中參數(shù)十分穩定(dìng),而且不需(xū)頻繁标定(ding),暫定爲半(ban)年标--次。現(xian)場試驗利(lì)用該🤞技術(shu),使⛱️用φ21mm井下(xià)渦街流量(liang)計先後在(zai)㊙️6個油田完(wan)成了40多口(kǒu)🚶井160層同心(xin)集成注水(shui)井的分層(ceng)🐇流量調配(pèi)，應🌏用效果(guo)良好🌈。
　　圖7是(shi)采油一廠(chǎng)南1-2-水140井第(di)--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(liú)量計分辨(biàn)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(zhi)僅相差1m3/d左(zuǒ)右。
 
(2)井下渦(wo)街流量計(ji)由于沒有(you)可動部件(jiàn),彌補了注(zhù)水水🔆質較(jiao)差時堵、塞(sāi)儀器造成(chéng)測試成功(gong)率低、測試(shì)周期長♌等(deng)不⛹🏻‍♀️足。使用(yòng)井下渦街(jie)流量計對(duì)同心集成(chéng)注水井進(jin)行流量調(diao)配,平均測(ce)試次數是(shì)🐅2~3次,大大縮(suo)短了測試(shì)周期。
結論(lun)
1.井下渦街(jiē)流量計與(yu)同心集成(chéng)式細分注(zhù)水工藝配(pei)👅套,可滿足(zu)🌈現🌍場分流(liú)測試調配(pèi)要求。注水(shui)水質較差(cha)時,适應性(xìng)好,而且還(hái)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(fu)性好,操🔞作(zuò)簡便易行(hang)等特點,符(fu)合未來流(liú)量測試的(de)發展方向(xiàng)。
3.井下渦街(jiē)流量計穩(wen)定性好,不(bú)需要頻繁(fán)标定。

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