0 引言

      存儲(chǔ)式超聲流量計(jì)采用坐封測(cè)量，可同時(shí)測(cè)量溫度、壓力、流量等3個(gè)參數(shù)，具有啟動(dòng)排量低、測(cè)量精度高、節(jié)流損失小、量程比大、過流通道順暢、無卡堵等特點(diǎn)。既適用于滲透率高、注入排量大的地層，也適用于滲透率低、注入排量小的地層，能夠滿足油田注水井流量測(cè)試的需要。存儲(chǔ)式超聲流量計(jì)采用電池供電，鋼絲下井。測(cè)量結(jié)束后，將儀器內(nèi)的存儲(chǔ)卡拔下，插到地面回放接口上，通過計(jì)算機(jī)對(duì)流量數(shù)據(jù)進(jìn)行回放，完成測(cè)試資料的顯示、處理和打印等功能。

      1 儀器結(jié)構(gòu)與測(cè)量原理

      1.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)

      存儲(chǔ)式超聲流量計(jì)由繩帽、存儲(chǔ)卡、電路外筒、電路板、密封短節(jié)、壓力傳感器、上超聲傳感器、下超聲傳感器、工具接頭等9部分組成（見圖1）。溫度傳感器內(nèi)置于電路板上，用于壓力、流量的溫度校正。超聲傳感器信號(hào)線經(jīng)密封塞引入電路筒內(nèi)，存儲(chǔ)卡內(nèi)置電池、存儲(chǔ)器和指示燈，與電路筒插接聯(lián)接。測(cè)試密封段與工具接頭相聯(lián)。上下超聲傳感器間形成測(cè)量流道，坐封集流
后，該層段（含當(dāng)前層段）以下的全部液體經(jīng)流道后分層下注，從而實(shí)現(xiàn)流量的集流分層測(cè)量。

      1.2 測(cè)量原理與方法

      采用檢測(cè)靈敏度高的相位差法，即測(cè)量順、逆2個(gè)方向接收波的相位差△Φ。時(shí)間差△t和△Φ的關(guān)系為

      △Φ=2πf_t△t             （1）

      式中，f_t是超聲波的頻率。從本質(zhì)上講相位差法和時(shí)間差法原理是相同的。通過相位差可求出時(shí)間差，再根據(jù)式（2）可求出液體的流速v

      式中，L表示上、下傳感器間距；v表示被測(cè)液體的流速；C表示聲速。通常C是溫度、壓力和介質(zhì)的函數(shù)。

      2 儀器的主要技術(shù)特點(diǎn)

      2.1 儀器的優(yōu)點(diǎn)

      （1）超聲流量計(jì)無可動(dòng)部件，無卡堵現(xiàn)象產(chǎn)生，測(cè)試成功率高；
      （2）儀器精度高，量程比寬，可達(dá)1:300，適用范圍廣；
      （3）儀器的穩(wěn)定性高，刻度周期長(zhǎng)；
      （4）傳感器采用雙發(fā)雙收結(jié)構(gòu)，克服了液體物性對(duì)測(cè)量精度的影響；
      （5）流道空間大，集流壓損小；
      （6）儀器的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量大、功耗低、工作時(shí)間長(zhǎng)；
      （7）地面回放軟件操作方便，數(shù)據(jù)加密性好。

      2.2 應(yīng)用超聲原理測(cè)量流量的局限性

      （1）受氣體影響較大。當(dāng)液體中含有氣體時(shí)，由于氣體與液體密度相差較大，在氣液界面處聲波存在較大反射，影響測(cè)量精度。

      （2）儀器對(duì)混相液體需要刻度后才能進(jìn)行測(cè)量。

      3 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)分析

      為驗(yàn)證存儲(chǔ)式超聲流量計(jì)的可靠性、實(shí)用性和準(zhǔn)確性，在大慶油田各采油礦共進(jìn)行了22口井的測(cè)試實(shí)驗(yàn)。選井方法是選擇高壓低注入井和低壓高注入井。從以下2方面對(duì)實(shí)驗(yàn)情況加以分析和說明。

      3.1 與井口水表的對(duì)比

      井口水表的讀數(shù)值代表注入井的注入水量值。它近似等于坐封式流量計(jì)在注入井偏段的測(cè)量值。表1是22口實(shí)驗(yàn)井的井口水表與超聲流量計(jì)在偏堰段測(cè)量值的對(duì)比情況。

      表1 超聲流量計(jì)偏I(xiàn)層段測(cè)量值與井口水表讀數(shù)值對(duì)比

      3.2 與其它流量計(jì)的對(duì)比性實(shí)驗(yàn)

      首先與在用的浮子流量計(jì)做了對(duì)比試驗(yàn)。2003年6月3日在大慶油田北1-72-557注入井進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，其全井及各層配注量為：偏I(xiàn)層段60m³/d；偏Ⅱ?qū)佣?0m³/d；偏Ⅲ層段80m³/d，全井200m³/d。超聲流量計(jì)在偏工層段時(shí)水表水量為215m³/d。儀器測(cè)出水量為210m³/d。浮子流量計(jì)坐偏段時(shí)測(cè)出水量為180m³/d。2種流量計(jì)與水表對(duì)應(yīng)較好。超聲流量計(jì)測(cè)量曲線見圖2。

      2003年6月9日在大慶油田中丁8-水32注入井進(jìn)行超聲流量計(jì)與浮子流量計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)，其全井及各層配注量為：偏工層段80m³/d；偏Ⅱ?qū)佣?0m³/d；全井110m³/d。水表水量為134m³/d。超聲流量計(jì)在偏工層段時(shí)測(cè)出水量為130m³/d。浮子流量計(jì)在偏I(xiàn)層段時(shí)測(cè)出水量為133m³/d。2種流量計(jì)與水表對(duì)應(yīng)較好。

      超聲流量計(jì)與在用的電磁流量計(jì)也做了對(duì)比試驗(yàn)。中350-27井是1口分注井。其井口水表水量為95m³/d，井口壓力為12.8MPa。2003年8月29日作了與電磁流量計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。2種儀器測(cè)量的流量曲線見圖3和圖4。

      圖3中超聲流量計(jì)在偏碾段處進(jìn)行了2次坐封測(cè)量，第2次測(cè)量時(shí)壓力不穩(wěn)，流量比前一次略有下降。與圖4相比2種儀器各層流量測(cè)量值比較接近（見表2）。

      表2 超聲流量計(jì)測(cè)量值與電磁流量計(jì)測(cè)量值對(duì)比

     2003年9月12日在大慶龍17-16分注井做了與電磁流量計(jì)的對(duì)比實(shí)驗(yàn)。其偏I(xiàn)層段深度1434m；偏Ⅱ?qū)佣紊疃?462m；偏Ⅲ層段深度1526m；偏Ⅳ層段深度為1539m。井口水表水量為43m3/d，井口壓力為2.3MPa。測(cè)得的層位水量見表3。2種儀器各層流量測(cè)量值也比較接近。

      表3 超聲流量計(jì)測(cè)量值與電磁流量計(jì)測(cè)量值對(duì)比情況

      從以上實(shí)驗(yàn)資料可看出，超聲流量計(jì)在注入井偏I(xiàn)層段的測(cè)量值與該井井口水表的水量讀數(shù)基本符合，誤差較小?？紤]到在注入井口與偏I(xiàn)層段之間存在著可能的水量漏失和儀器操作坐封不嚴(yán)的情況存在，可認(rèn)為超聲流量計(jì)測(cè)量井口注入量的準(zhǔn)確度是較高的。

      與浮子流量計(jì)、電磁流量計(jì)做對(duì)比實(shí)驗(yàn)的中發(fā)現(xiàn)，浮子流量計(jì)的機(jī)械式測(cè)量方法明顯落后于超聲與電磁流量計(jì)的測(cè)量方法，相比之下超聲流量計(jì)的測(cè)試成功率、測(cè)量精度都較高，且無卡堵現(xiàn)象產(chǎn)生。與電磁流量計(jì)對(duì)比，超聲流量計(jì)的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試結(jié)果與實(shí)際情況吻合較好，兩者誤差在±5%的范圍內(nèi)，測(cè)量結(jié)果的符合率達(dá)90% 以上。

      4 結(jié)論

存儲(chǔ)式超聲流量計(jì)采用超聲原理對(duì)注水井分層流量進(jìn)行測(cè)試。由于儀器內(nèi)無可動(dòng)部件，解決了傳統(tǒng)的浮子流量計(jì)易卡堵的問題，提高了測(cè)試成功率。儀器的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，與國(guó)內(nèi)同類測(cè)試儀器相比處于同一技術(shù)水平。地面回放軟件功能齊全，操作簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)加密性好，適合現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用?，F(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)證明該儀器適用于大慶油田注水井分層測(cè)試。

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