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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: | |||||
地面表讀數(shù)/ | 標(biāo)差/ | 每方字?jǐn)?shù)/ | 地面表讀數(shù)/ | 標(biāo)差/ | 每方字?jǐn)?shù)/ |
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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