固井儀表計量為固井施工提供了重要施工參數(shù)，計量的準(zhǔn)確性十分重要，其準(zhǔn)確與否往往決定了一口井的成敗。固井施工頂替作業(yè)，一般采用儀表計量加車載計量雙保險的方式進(jìn)行施工。但是在現(xiàn)場實(shí)際操作中，我們發(fā)現(xiàn)車載計量因其計量方式的局限性，并不能十分精準(zhǔn)。而固井施工要求精度很高，車載計量大多數(shù)情況又不能勝任。所以在儀表計量失效時就只能憑工程師的經(jīng)驗(yàn)來決斷，這樣做風(fēng)險很大。去年南區(qū)固井施工就出現(xiàn)了因計量失效，固井工程師沒有準(zhǔn)確判定替入清水總量，導(dǎo)致的固井施工留水泥塞的固井事故。經(jīng)統(tǒng)計，固井目前儀表一次計量成功率約為98%，按每年2500口井計算，每年就有50口井計量失敗，因儀表計量失準(zhǔn)發(fā)生的固井事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失不可小覷。

 

        為解決這個問題，我們構(gòu)思了一種辦法，用通過改造水泥車的方式，在水泥車水泵至水柜沿程處安裝一塊法蘭水表作為輔助計量，這樣只要水表計量準(zhǔn)確，再通過簡單計算就可以得到準(zhǔn)確的入井頂替量。

 

1 電磁流量計

        通過對市面上常用的幾種計量水表進(jìn)行優(yōu)選，我們選定電磁流量計作為水泥車上水計量水表。

 

1.1 電磁流量計的特點(diǎn)

        電磁流量計傳感器襯里和電極材料具有良好的耐腐蝕和耐磨損性。測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響，傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系，因此測量精度高。測量管道內(nèi)無阻流件，不會堵塞上水管路。

 

1.2 電磁流量計工作原理

        電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小，可測流量范圍大。可測量電導(dǎo)率不小于5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

 

        當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運(yùn)動時，在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中做垂直于磁場方向運(yùn)動的速度成正比。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定，感應(yīng)電勢的大小由下式確定：

        E x =BDv （1）

        式中：E x — —感應(yīng)電勢，V；

        B — —磁感應(yīng)強(qiáng)度，T；

        D — —管道內(nèi)徑，m

        v — —液體的平均流速，m/s。

 

        然而體積流量Q v 等于流體的流速v與管道截面積πD 2 /4的乘積，將式（1）代入該式得：

        Q v =（πD/4B）·E x （2）

        由上式可知，在管道直徑D已定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極，就可引入感應(yīng)電勢E x ，測量此電勢的大小，就可求得體積流量。

 

1.3 流量計的安裝

        根據(jù)電磁流量計的工作原理和安裝要求，結(jié)合水泥車管路分布情況，將電磁流量計安裝在水泥車水柜附近的上水立管上。

 

2 現(xiàn)場應(yīng)用

        通過現(xiàn)場多口井試驗(yàn)，試驗(yàn)井如表1所示。電磁流量計可以較為準(zhǔn)確地計量水泥車上水總量，防止替空、留水泥塞事故的發(fā)生。

 

3 影響因素

        （1）實(shí)驗(yàn)中電磁流量計對清水計量較為靈敏，對沖洗液、鉆井液的計量誤差較大，分析原因是鉆井液、沖洗液易產(chǎn)生氣泡，造成流量計MTP（空管）報警，無法準(zhǔn)確計量。其中鉆井液誤差達(dá)5%，沖洗液誤差達(dá)到25%。

        （2）試驗(yàn)中反復(fù)開關(guān)清水泵會出現(xiàn)電磁流量計無計量情況，說明電磁流量計靈敏度較低，此時會出現(xiàn)漏記情況。

        （3）施工中倒換水罐再次抽水時，電磁流量計有時出現(xiàn)MTP報警。造成計量出現(xiàn)誤差。

 

4 結(jié)論

        （1）水泥車電磁流量計誤差小，可以有效地計量水泥車抽入的清水總量。防止固井施工中替空、水泥塞的事故發(fā)生。

        （2）電磁流量計對空管情況較為敏感，一旦上水管線出現(xiàn)氣泡，就無法準(zhǔn)確進(jìn)行計量。

        （3）電磁流量計計量靈敏度低。反復(fù)抽水時，會丟失讀數(shù)，影響計量。

        （4）通過對流量計的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可以一定程度地提高流量計的敏感性，提高計量精度。

        （5）對水泥車上水計量的改造，沒能達(dá)到預(yù)期的完美效果。因流量計的適用環(huán)境等因素影響，還須進(jìn)一步的研究改進(jìn)，提高其計量精度。