您好, 歡迎來到化工儀器網(wǎng)
分析電磁流量計(jì)在油田井下測(cè)量注入剖面特性和應(yīng)用效果
為了提高注入剖面聚合物測(cè)量的度，20世紀(jì)90 年代以來我國(guó)各大油田相繼引進(jìn)同位素示蹤儀,、渦輪流量計(jì),、超聲波流量計(jì)等多種流量測(cè)井儀，在很大程度上提高了測(cè)井資料的真實(shí)度,，但由于實(shí)際情況的復(fù)雜,，在應(yīng)用中亦產(chǎn)生諸多問題。如使用渦輪流量計(jì)測(cè)井時(shí),，注入聚合物溶液黏度越高,，測(cè)量誤差就越大；同位素示蹤法受地層污漬,、地層孔道等因素影響很大,，測(cè)試結(jié)果不能使人滿意。而井下電磁流量計(jì)的使用則可以有效地克服上述問題,。
使用電磁流量計(jì)測(cè)量注入剖面,，不僅不受注入液密度和粘度的影響，而且其可靠耐用,、準(zhǔn)確性好,、實(shí)效高,，對(duì)測(cè)試環(huán)境亦無放射性污染。流量計(jì)對(duì)于不同射開厚度的油層,，或是同一油層,，由于物性的差異會(huì)造成不同的吸液狀況，而電磁流量計(jì)測(cè)井卻能客觀真實(shí)地反映出其吸液的狀況,。電磁流量計(jì)測(cè)井對(duì)厚油層能夠進(jìn)行細(xì)分解釋,，顯示出厚油層吸入聚合物的所在位置，以及吸入聚合物的厚度,。電磁流量計(jì)在測(cè)井時(shí),，還可以反映出注聚合物的驅(qū)油效果。
1,、電磁流量計(jì)工作原理
電磁流量計(jì)的特點(diǎn)是壓損小,，可測(cè)的流量范圍比較大；而且,，大流量和小流量的比值可以在20∶1 以上,，適用的工業(yè)管徑范圍比較寬，大可達(dá)3 m,。輸出的信號(hào)與被測(cè)流量成線性關(guān)系,，度比較高，可測(cè)量電導(dǎo)率≥1 μs/cm 的酸,、堿,、鹽溶液，水,、污水,、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量,。但它不能測(cè)量氣體,、蒸汽以及純凈水的流量[1]。
在電磁流量計(jì)中,，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿,，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，使導(dǎo)體在磁場(chǎng)中進(jìn)行切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì),。同理,，流體在磁場(chǎng)中做垂直流動(dòng)，當(dāng)切割磁感應(yīng)力線時(shí)就會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生出感應(yīng)電勢(shì)來,。感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定
體積的流量計(jì)算是將流體的流速與管道截面積相乘,，將式（1） 代入該公式得出
因此可知，在管道直徑D 確定的情況保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B 不變的時(shí)候,，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈現(xiàn)出一種線性關(guān)系,。如果在管道的兩側(cè)各插入一根電極,，就可直接引入感應(yīng)電勢(shì)Ex ,，測(cè)量此電勢(shì)的大小,，就可以求出體積流量。
2,、井下四電極電磁流量計(jì)應(yīng)用分析
井下使用的四電極電磁流量計(jì)主要包括井下儀器和地面儀器兩個(gè)組成部分,，其中井下儀器處于核心地位。井下儀器主要由磁性定位器,、扶正器,、電路筒、電極筒等部分構(gòu)成,。電路筒和電極筒主要用于測(cè)量和處理流量信號(hào),，它們是流量計(jì)的核心部分。電極筒引出和被測(cè)量正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào),。其采用非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成,，且要與襯里保持齊平，便于流體在流過的時(shí)候不受到阻礙,。流量計(jì)應(yīng)垂直于管道方向進(jìn)行安裝,，防止沉淀物沉積。磁性定位器用于確定流量計(jì)在井下的位置,；上下扶正器固定流量計(jì)于套管中央的位置,。地面儀器主要由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)回放線組成。計(jì)算機(jī)內(nèi)置應(yīng)用程序,，控制測(cè)量數(shù)據(jù)的回放及存儲(chǔ)處理,。數(shù)據(jù)回放線用于井下儀器和計(jì)算機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)井下儀器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的接收工作,，畫出測(cè)試卡片,，用人機(jī)對(duì)話的方式完成數(shù)據(jù)處理和測(cè)試成果輸出[2]。
當(dāng)管道中的導(dǎo)電液體通過電磁流量計(jì)時(shí),，由于被測(cè)液體在磁場(chǎng)中做一種切割磁力線形式的運(yùn)動(dòng),，在導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生出感應(yīng)電壓來。在具體測(cè)量流量時(shí),，因?yàn)橐肓说皖l磁電流,，在流體流動(dòng)的管道截面上產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，而流體以垂直于流動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)模式流過了該磁場(chǎng),，會(huì)讓導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電壓來,，其感應(yīng)電壓信號(hào)可以通過固定在測(cè)量管管壁上的兩個(gè)與液體直接接觸的電極檢測(cè)出來，再通過電路處理單元進(jìn)行放大,、采樣和抗干擾等相應(yīng)處理后,，就會(huì)獲得與流量值呈良好線性關(guān)系的具體信號(hào),。
3、應(yīng)用效果
使用電磁流量計(jì)測(cè)量注入剖面,，不僅不受注入液密度和粘度的影響,，而且可靠耐用、準(zhǔn)確性好,、實(shí)效高,，對(duì)測(cè)試環(huán)境亦無放射性污染。流量計(jì)對(duì)于不同射開厚度的油層,，或是同一油層,，由于物性的差異會(huì)造成不同的吸液狀況，而電磁流量計(jì)測(cè)井卻能客觀真實(shí)地反映出其吸液的狀況,。電磁流量計(jì)測(cè)井對(duì)厚油層能夠進(jìn)行細(xì)分解釋,，顯示出厚油層吸入聚合物的所在位置，以及吸入聚合物的厚度[3],。電磁流量計(jì)在測(cè)井時(shí),，還可以反映出注聚合物的驅(qū)油效果。
對(duì)于出廠檢定合格的電磁流量計(jì),，在具體的應(yīng)用中它的準(zhǔn)確度會(huì)受到很多因素的影響,，包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁場(chǎng)強(qiáng)度,、測(cè)量管等,。在實(shí)際測(cè)井中產(chǎn)生誤差因素主要有以下幾個(gè)方面:
3.1 流場(chǎng)狀況引起的誤差
被測(cè)介質(zhì)在流量計(jì)的管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于受到管路條件的影響,，當(dāng)電磁流量計(jì)的上游出現(xiàn)節(jié)門,、三通等金屬管道的相應(yīng)管件時(shí)，或是因?yàn)榫S護(hù)不到位造成異物進(jìn)入了管路,，就會(huì)對(duì)測(cè)量造成干擾,，主要是對(duì)流量計(jì)的流速分布形成了影響，流量計(jì)測(cè)量的準(zhǔn)確度不再,。所以在測(cè)量的時(shí)候,，應(yīng)將流量計(jì)盡量遠(yuǎn)離流量調(diào)節(jié)閥門。
3.2 工作介質(zhì)方面造成的誤差
在使用電磁流量計(jì)對(duì)一些特殊的介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)（例如對(duì)一些液態(tài)的化工產(chǎn)品或者是特殊處理的水等液體進(jìn)行檢測(cè)） 時(shí),，一般情況下介質(zhì)在工作時(shí)會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生結(jié)晶,，不僅會(huì)影響到對(duì)電極的測(cè)量，也會(huì)在金屬管道內(nèi)形成淤積,，造成流量計(jì)內(nèi)徑的改變,。另外，對(duì)一些附著沉淀物的流體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于電極表面的污染,，經(jīng)常會(huì)有引起零點(diǎn)變動(dòng)情況的出現(xiàn),。所以，在一些特殊的場(chǎng)合應(yīng)用電磁流量計(jì)測(cè)量時(shí),，要做到加開清洗孔,，清洗金屬管道，或是對(duì)流量計(jì)不定期進(jìn)行清洗,；同時(shí)在測(cè)量時(shí),，要使流經(jīng)流量計(jì)的介質(zhì)保證足夠大的流速,，避免污染物的沉積,。有條件的場(chǎng)合，要選用具有電極自清理功能的電容式等新型電磁流量計(jì)來避免這些不必要的影響,。
3.3 安裝不當(dāng)及現(xiàn)場(chǎng)條件不當(dāng)造成的誤差
（1） 傳感器外殼未接地出現(xiàn)的誤差,。一般情況下，傳感器都是在金屬管道上進(jìn)行安裝,，并且金屬管道都是在地下,，很多人因此認(rèn)為對(duì)于儀表的外殼就不需要再做接地處理了。但是,，這么操作卻是忽略了兩個(gè)重要問題：一方面是金屬管道都做了防腐蝕處理,，金屬管道與地不能大面積接觸；二是傳感器一般都由膠皮墊連接著法蘭而與金屬管道分隔開,，所以造成了傳感器的接地電阻大大增加,，影響了流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果，進(jìn)而形成了誤差,。另外,，由于電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)一般均為幾毫伏左右，這也容易造成雜散電流對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,。
（2） 干擾環(huán)境下的輸出信號(hào)誤差分析,。對(duì)于一般的電磁流量計(jì)來說，傳感器即電極與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜應(yīng)做到盡可能短,。因?yàn)閭魉托盘?hào)的電纜過長(zhǎng),，電纜本身的分布電容造成的負(fù)載效應(yīng)就會(huì)引起較大的測(cè)量誤差，同時(shí)也對(duì)信號(hào)受到干擾的幾率大大增加,。在測(cè)量時(shí),，還要注意到走線方面，務(wù)必做到信號(hào)線與電源線分開走線,，這樣就能防止產(chǎn)生“寄生電容”的干擾,。目前很多場(chǎng)合已經(jīng)用上了數(shù)字輸出儀表，以求獲得為準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)據(jù)。
（3） 強(qiáng)電,、強(qiáng)磁環(huán)境下的誤差分析,。流量計(jì)工作環(huán)境方面，要注意盡可能地與強(qiáng)電,、強(qiáng)磁等設(shè)備的距離遠(yuǎn)一些,。由于電磁流量計(jì)在接地后， 其周邊的附近如果也有一些其他的強(qiáng)電,、強(qiáng)磁等設(shè)備也在接地,，會(huì)造成流量計(jì)產(chǎn)生接地壓降，使電磁流量計(jì)接地電位變化,，進(jìn)而對(duì)測(cè)量結(jié)果形成誤差,。另外，流量計(jì)如果是在非常強(qiáng)的磁場(chǎng)下工作,，比如變壓器等強(qiáng)電磁設(shè)備附近使用,，周邊磁場(chǎng)環(huán)境的強(qiáng)度超過流量計(jì)電磁兼容的幅度時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性造成很大的影響,。