通過對非集流電磁流量計的結構特點、測試原理和現場應用情況進行分析, 闡述了非集流電磁流量計在聚合物分層測試中具有較高高的準確性和適應性, 并針對使用過程中存在的問題提出解決辦法。
隨著聚合物驅油開發的不斷深入, 聚合物井分層注入、分層測試工作已經成為聚合物開發后期提高采收率的重要手段。2002 年我廠的聚合物分層注入井的分層測試工作由于沒有相應的測試儀器, 一直由采油研究所承擔。2003 年初, 我廠引進非集流電磁流量計, 首先在我礦進行聚合物分層測試實驗, 實踐證明, 該流量計對聚合物井測試具有較高強的適應性和準確性。
1 電磁流量計結構
該流量計整體為不銹鋼全密封結構, 主要由流量計探頭段、流量溫度電路段、可配界的壓力段和電池倉等組成。其結構圖詳見圖1。
流量計探頭段: 內含磁激勵線圈和外露的流量計電極, 為注油密封腔體。該段結構復雜, 是整個電磁流量計的核心；流量溫度電路段: 內含溫度傳感器和流量測量及存儲電路；可配接的壓力段: 內含壓力傳感器和其測量電路, 用戶可根據需要選配，電磁流量計供電電池工作倉。
2 工作原理
根據法拉第電磁感應定律, 當導體橫切磁場運動時, 導體上能感應出與速度成正比的電壓; 當導電液體通過電磁流量計時, 由此定律可推導出流體的體積流量: Q = ..D 4B Ue ( 1) 式中: B 為磁場強度; Ue 為感應電壓; D 為管道內徑。由式可知, 由于管道內徑和磁場強度是一定的, 因此, 只要測得感應電壓就正比例得到流速, 并換算出流量。被測流體流量Q 不受其本身的溫度、壓力、密度和電導率變化等參數的影響, 所以電磁流量計具有許多其它機械流量計無可比擬的優點, 能實現大量程范圍的精度測量。電磁流量計原理ZDLII- C 型電磁流量計原理見圖2。儀器的磁場由電流激勵, ***制電極得到的信號經低噪聲放大并整形后, 進行電壓- 頻率變換, 由微處理器MPU 處理成流量數據保存在非揮發存儲器中, 測量結束后, 通過串口回放測量數據到電腦, 經專用軟件處理并輸出報表。
3 工作特點
電磁流量計是基于電磁感應原理研制的測量儀器, 具有其它機械式流量計無可比擬的優點:流量值與流體的溫度、壓力、密度及電導率變化無關, 測量精度高; 無須座封集流, 探頭無機械活動部件, 可停在井內任意特點測試, 可用于分層注水井、聚合物分層測試, 能滿足偏心井、空心井、籠統注水井的測量要求, 并可用于檢漏, 因此具有廣泛的適應性。儀器采用微處理芯片及***存儲技術, 具有操作簡便、可靠性好、測量精度一、特點漂移小、量程范圍寬、不砂卡以及啟動排量小等特點。可完成數千米深井分層注水量的測量, 可適應每秒數毫米***數十米的水流速度范圍。測量系統由井下流量計和井上處理軟件兩部分組成。井下流量計采用充電電池, 鋼絲下井。測量結束后, 可使用電腦回放測試數據。整個測量過程中的數據經微機處理, 可顯示、保存和分析圖表, 并打印出測試數據和結果, 避免人為因素影響, 可靠性好。
4 聚合物分層井管柱結構
聚合物分層井與水驅分層井管柱有明顯區別, 該管柱主要由封隔器、配注器、絲堵等井下工具組成。配注器由外殼和配注芯組成, 分為57mm、55mm 和53mm 三種規格。配注芯外壁加工有環形凹槽, 與外殼內壁組成聚合物注入通道。由于注入通道不規則, 產生能量損失, 從而控制注入壓力。配注器很小內通徑..42mm, 能夠滿足分層流量和注入剖面測試要求。聚合物分層井一般為2~ 3 個注水層段, 測試時通過調整個層配水器的蹩壓套的長度來調整注水量。
5 現場應用效果
普通流量計需要座封集流, 因此不能測聚合物分層井。而非集流電磁流量計無須座封集流, 測量偏1 時, 流量計停在偏1 以上任意位置即可; 測偏2 時, 停在偏1 和偏2 之間任意位置即可。測試完畢后在井口附近可再測特點來驗證該井管柱是否漏失, 水量是否準確。例如在測北2- 5- P56 井分層水量時, 全井配注240m3/ d, 其中偏1 配注60m3/ d, 偏2 配注180m3/ d, 而實際測量結果是偏1 實注100m3/ d, 偏2 實注140m3/ d, 屬于偏1 ***注, 偏2 欠注。于是用打撈矛打撈出偏1 的蹩壓套, 增加其長度投入后重新測試合格。2003 年***目前我礦所有聚合物分層井進行測試, 取得良好效果。從測試結果來看, 該流量計測試水量與注入站實際注水量相符率***, 誤差僅為0. 75%, 注水量穩的井, 誤差為0。各小層測試水量通過調整蹩壓套, 也都測試合格, 確保了聚合物后期分層注水效果。同時, 在現場測試過程中, 測試卡片基本***次合格, 且曲線平直, 能夠準確反映地層吸水狀況。表1 .. 非集流電磁流量計在聚合物井測試情況統計序.. 號井.. 號全.. .. 井偏.. .. 1 偏.. .. 2 配.. 注( m3/ d) 實.. 注( m3/ d) 測.. 試( m3/ d) 實際誤差(% ) 配.. 注(m3/ d) 測.. 試( m3/ d) 差.. 值( %) 配.. 注( m3/ d) 測.. 試(m3/ d) 差.. 值( %) 備.. 注1 北2- 5- P56 240 242 237 - 2. 1 60 55 - 8. 33 180 182 .. 1. 1 各小層合格2 北2- 5- P26 220 220 222 0. 91 110 122 10. 91 110 100 - 9. 09 各小層合格3 北2- 5- P48 230 230 230 0. 00 80 78 - 2. 50 150 152 1. 33 各小層合格4 北2- J4- P42 210 213 210 - 1. 41 140 138 - 1. 43 70 72 2. 86 各小層合格5 北3- J3- P39 100 110 110 0. 00 50 45 - 10. 00 50 65 30. 00 各小層合格6 北2- 5- P52 225 215 215 0. 00 75 85 13. 33 150 130 - 13. 33 各小層合格7 北3- 2- P46 100 100 96 - 4. 00 30 28 - 6. 67 70 68 - 2. 86 各小層合格合.. .. 計1325 1330 1320 - 0. 75 545 551 .. 1. 10 780 769 - 1. 4 各小層合格
通過高年來的測試, 我們認為非集流智能電磁流量計結構設計合理, 探頭無機械可活動部件, 無須座封集流, 在測試過程中不砂卡; 具有操作簡便、可靠性好, 測量精度高的特點，適合聚合物分層管柱的測試中使用。但是在現場使用在現場使用過程中, 還存在一些不足之處需要改進流量計本身重量太輕, 下井困難, 需要對其進行改進, 把鉛加重桿換成鎢鋼加重桿，電磁流量計只能保存最后***次測試數據, 并且重新加電5分鐘后, 測試數據將被沖掉, 因此需要改進。