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電磁流量計(jì)及其應(yīng)用

來源:昆山科爾源儀器儀表有限公司   2025年07月08日 07:29  
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      1 電磁流量計(jì)的工作原理

      電磁流量計(jì)基于法拉第電磁感應(yīng)原理工作[1],圖1為電磁流量計(jì)基本工作原理圖。當(dāng)流過測量導(dǎo)管的導(dǎo)電流體以流速v作切割磁通密度為B的磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí),如圖1所示,則在一對檢測電極之間檢測的感應(yīng)電動(dòng)勢E所產(chǎn)生的電壓U可用下式表示:

U=K?B?D?v            (1)

      式中,U為兩檢測電極之間的信號電壓,V;B為磁通密度,T;D為測量導(dǎo)管內(nèi)徑,m;v為平均流速,m/s;K為比例常數(shù)。

      通過測量導(dǎo)管的瞬時(shí)體積流量Q(m3/h)為:

Q=(π?D)/(4?K?B)?U     (2)

      由于測量導(dǎo)管內(nèi)徑固定,勵(lì)磁電流恒定時(shí),磁通密度B也恒定不變,故U與Q成線性關(guān)系,因此體積流量正比于電極間的信號電壓,測出此值并經(jīng)過電路轉(zhuǎn)換即可得出體積流量Q。

      2 電磁流量計(jì)的特點(diǎn)

      電磁流量計(jì)是高精度井下流量測量儀器,通過內(nèi)磁或外磁方式測量儀器探頭管道內(nèi)的導(dǎo)電液體流動(dòng)的速度來計(jì)算流量,它無機(jī)械活動(dòng)部件,也無節(jié)流部件,因此在測量中幾乎沒有壓力損失,具有操作簡便、可靠性好、測量精度高(測量精度可以達(dá)到0.5%相對測量誤差,經(jīng)過特別校驗(yàn)或者特別制造的精度可以更高)、零點(diǎn)漂移小、量程范圍寬、啟動(dòng)排量小以及不卡砂等特點(diǎn),測量結(jié)果不受流體的溫度、粘度、密度、壓力及液固成分比影響,電導(dǎo)率在較大范圍內(nèi)變化時(shí)也不會(huì)影響測量結(jié)果。

      3 電磁流量計(jì)測井資料解釋方法

      鑒于上述特點(diǎn),電磁流量計(jì)被廣泛應(yīng)用于油田油、水井導(dǎo)電液體注入剖面的測量或井體檢漏,如吸水剖面、找水、找漏等一系列測井項(xiàng)目的測量[2]

      電磁流量計(jì)是一種直接測量流體流量的儀器,因此所測流量可直接讀取。而用渦輪流量計(jì)求取流量時(shí),首先需要經(jīng)過大量的線性回歸和公式計(jì)算,計(jì)算煩瑣且精度不高,給資料的解釋工作帶來較大難度。

      電磁流量計(jì)一般要經(jīng)過標(biāo)定才能在現(xiàn)場應(yīng)用,某支儀器的標(biāo)定參數(shù)見表1。 

儀器編號:XXXX              標(biāo)定日期:2003年3月20日                零頻率:192Hz

地面表讀數(shù)/
(Q/(m³ /d))

標(biāo)差/
( △f/Hz)

每方字?jǐn)?shù)/
k

地面表讀數(shù)/
(Q/(m³/d))

標(biāo)差/
( △f/Hz)

每方字?jǐn)?shù)/
k

10.64

10.0

0.94

101.72

118.00

1.16

14.00

13.3

0.95

108.55

127.00

1.17

17.29

16.6

0.96

116.10

137.00

1.18

20.62

20.0

0.97

123.36

146.80

1.19

24.49

24.0

0.98

130.33

156.40

1.20

28.28

28.0

0.99

145.12

175.60

1.21

31.40

31.4

1.00

151.64

185.00

1.22

34.46

34.8

1.01

168.56

207.33

1.23

37.45

38.2

1.02

185.22

229.67

1.24

40.78

42.0

1.03

201.60

252.00

1.25

50.00

52.0

1.04

253.17

319.00

1.26

53.33

56.0

1.05

277.17

352.00

1.27

56.60

60.0

1.06

301.56

386.00

1.28

60.75

65.0

1.07

355.04

458.00

1.29

71.30

77.0

1.08

403.85

525.00

1.30

75.23

82.0

1.09

445.80

584.00

1.31

80.00

88.0

1.10

500.00

660.00

1.32

82.88

92.0

1.11

650.38

865.00

1.33

85.71

96.0

1.12

748.51

1003.00

1.34

87.61

99.0

1.13

951.85

1285.00

1.35

89.47

102.0

1.14

1002.21

1363.00

1.36

95.65

110.0

1.15

 

 

 

      通過公式計(jì)算標(biāo)差:

      Δf=fi-fo

      式中,Δf為標(biāo)差;fi為測量頻率值;fo為零頻率。

      然后通過查表得到每方字?jǐn)?shù)即可求得地面流量值:

      Q=Δf/k

      式中,Q為地面流量值;Δf為標(biāo)差;k上為每方字?jǐn)?shù)。由此可見,用電磁流量計(jì)計(jì)算流體流量,方法簡單、精度高。因?yàn)殡姶帕髁坑?jì)是全截面采樣計(jì)量的,即每個(gè)流體質(zhì)點(diǎn)都通過工作磁場,并切割磁力線而產(chǎn)生感應(yīng)電流電動(dòng)勢,而并不是只測量局部截面的流速,因此測井資料精度得到大大提高,能為油田油、水井的動(dòng)態(tài)監(jiān)測提供可靠的依據(jù)。

      測井資料的處理解釋采用開發(fā)的微機(jī)版軟件,讀值精度高、操作簡便、計(jì)算準(zhǔn)確、解釋結(jié)論可靠。

      4 電磁流量計(jì)在生產(chǎn)測井中應(yīng)用實(shí)例

      4.1 在吸水剖面測井中的應(yīng)用

      由電磁流量計(jì)組成的吸水剖面測井系列,不受同位素污染及同位素分配不到位的影響,可計(jì)算遇阻層的吸水量,可定量識別出“大孔道地層”和漏失層,從而大大提高了吸水剖面測井資料的解釋精度[3]。

      例如:圖2是文33-XX井五參數(shù)吸水剖面測井圖,測井在2690m遇阻,第10、11、12號層未測出,但經(jīng)電磁流量計(jì)測井曲線顯示,這3各遇阻層吸水,吸水量為74.6m3/d,相對吸水量為41.2%。

      4.2 在工程找水和找漏測井中的應(yīng)用

      由電磁流量計(jì)組成的工程找水測井系列,啟動(dòng)排量小,不受井斜、井內(nèi)出沙等井況因素的影響,能夠找準(zhǔn)全部主、次出水層,且測井資料定量解釋精度高。

      由電磁流量計(jì)組成的工程找漏測井系列,測井資料定量計(jì)算精度高,特別是在油井工程找漏測井中應(yīng)用,不受注入水水質(zhì)的影響,一次測井可找出一個(gè)或多個(gè)漏點(diǎn),找出的漏點(diǎn)位置準(zhǔn)確可靠。

      5 結(jié)論

      電磁流量井下測井儀在實(shí)際測井中不僅消除了井斜、井臟、地層污染等因素的影響,同時(shí)解決了小排量吸水和漏失水的定量解釋難題,也使對遇阻層和塞面以下層吸水和吐水的定量解釋問題迎刃而解,儀器測量精度高,資料解釋方法簡便,具有很好的實(shí)用性。

      參考文獻(xiàn)

      [1] 蘇彥勛 流量計(jì)量[M].北京:中國計(jì)量出版社,1991
      [2] 姜文達(dá) 放射性同位素示蹤注水剖面測井[M].北京:石油工業(yè)出版社,1997
      [3] 喬賀堂 生產(chǎn)測并原理及資料解釋[M].北京:石油工業(yè)出版社,1992

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