摘要：對環(huán)空找水儀流(liú)量(liàng)測量(liàng)時的影響(xiǎng)因素進行分析，得出(chū)流量(liàng)測量(liàng)可靠性(xìng)和(hé)精度(dù)下降的原(yuán)因主(zhǔ)要有渦輪(lún)磁鋼(gāng)吸附的(de)鐵鏽造(zào)成的渦輪流量(liàng)計遲滞，井壁結(jié)垢碎片造成的(de)渦輪(lún)流量(liàng)計卡(kǎ)死，環空找水儀器傘式(shì)集流器(qì)的傘布破損造(zào)成集流度(dù)降低(dī)。針對以(yǐ)上(shàng)原因提出(chū)将(jiāng)環空找(zhǎo)水儀(yí)出液口設(shè)計成(chéng)篩管型、渦(wō)輪流量計上下(xià)增加磁鐵(tiě)環等(děng)相應(yīng)的(de)解(jiě)決對策，并(bìng)設(shè)計了可(kě)控(kòng)式扶正(zhèng)器，在(zài)流量(liàng)測量過程(chéng)中對儀器(qì)加以(yǐ)扶正(zhèng)，使得集流(liú)傘得(dé)到了很好(hǎo)的保(bǎo)護。經過100多(duō)井次的現(xiàn)場(chǎng)應用表明，改進後的環空找水儀(yí)在水(shuǐ)驅(qū)産出剖面流(liú)量測量時(shí)能有效(xiào)地(dì)防止(zhǐ)渦輪流量計卡(kǎ)滞及(jí)集流器的(de)傘布損壞，從而提(tí)高環空找水(shuǐ)儀流量測(cè)量的可靠性(xìng)和準确(què)性，以及流(liú)量測(cè)量的(de)實效和資料質量。
　　采(cǎi)用環(huán)空找(zhǎo)水(shuǐ)儀[1]進行(háng)流量測(cè)量最常(cháng)用的(de)是渦輪流(liú)量計 [2]，采用集流傘集流[3]。在(zài)産出(chū)剖面[4]流量(liàng)測量(liàng)時，由于井(jǐng)内産(chǎn)出液(yè)和井(jǐng)壁的情況(kuàng)複雜，環空找水儀流量測(cè)量時渦輪流量計的渦輪(lún)經常發生(shēng)被(bèi)卡(kǎ)住和(hé)轉動(dòng)不靈(líng)活的(de)現象(xiàng)，當渦輪卡(kǎ)住時通(tōng)常(cháng)采用(yòng)壓電纜方(fāng)式解決，其效果(guǒ)有限(xiàn)，而且渦輪轉動(dòng)不(bú)靈活的(de)現象(xiàng)很難消除，而(ér)儀器在起下過程中由于貼靠井(jǐng)壁行進，傘布磨(mó)損(sǔn)造成集(jí)流效(xiào)果降(jiàng)低。以(yǐ)上情況嚴重影(yǐng)響施(shī)工的(de)進度和流量測量精度。
1渦輪流量(liàng)計結構(gòu)及工作原理
　　環(huán)空找水儀(yí)采用渦輪流(liú)量計測(cè)量産出(chū)井的産量，液(yè)流通(tōng)過渦(wō)輪流量計時推(tuī)動渦輪(lún)旋轉，由(yóu)渦輪軸上的磁(cí)鋼傳(chuán)遞渦(wō)輪轉(zhuǎn)動信息。渦(wō)輪轉(zhuǎn)動時(shí)其(qí)軸(zhóu)上磁(cí)鋼的(de)n、s極輪(lún)流接(jiē)近霍爾傳感器，通過計(jì)量霍爾(ěr)傳(chuán)感器輸出的(de)脈沖計數測量流量(liàng)的大(dà)小。渦(wō)輪流量計主要由渦(wō)輪[5]、霍爾傳(chuán)感器(qì)[6]、渦輪安裝(zhuāng)架和(hé)渦輪軸頂(dǐng)針等組(zǔ)成。
　　環空(kōng)找水儀采用集(jí)流傘(sǎn)式(shì)集流，通過(guò)地面供正電(diàn)和負電(diàn)控(kòng)制集流傘(sǎn)的打(dǎ)開與(yǔ)收回，密封儀器(qì)與套管的環形(xíng)空間(jiān)使井(jǐng)筒内(nèi)的流體全(quán)部流(liú)經儀(yí)器内(nèi)部，從(cóng)而進(jìn)行産出剖(pōu)面各層(céng)段流量(liàng)的測(cè)量[7]。
2渦輪流(liú)量計(jì)卡滞(zhì)原因分析
　　對出(chū)現渦(wō)輪卡滞現象的(de)環空找水儀進(jìn)行維修發現，渦(wō)輪流量計内通(tōng)常有砂粒(lì)、井壁(bì)結垢(gòu)碎片、鐵鏽等雜(zá)物，偶(ǒu)爾會(huì)有絲狀(zhuàng)物（圖1、圖(tú)2）。

　　通過(guò)對大量(liàng)的有卡(kǎ)滞現(xiàn)象的(de)渦輪流量計進行維(wéi)修發現，砂(shā)粒、井(jǐng)壁結垢碎(suì)片和(hé)鐵鏽(xiù)等雜物在(zài)渦(wō)輪(lún)流量(liàng)計内(nèi)的分布是有規律(lǜ)的，較大的井(jǐng)壁結垢碎(suì)片在渦(wō)輪葉片上部(bù)；較大的砂粒在(zài)渦輪葉片(piàn)中間(jiān)；鐵鏽附着(zhe)在渦輪軸的磁鋼上(shàng)。圖(tú)3是造成(chéng)渦輪流量(liàng)計卡(kǎ)滞的不同雜物(wù)在渦輪流(liú)量計内的位置分布(bù)示意(yì)圖。
（1）井壁(bì)結垢碎片(piàn)在渦輪(lún)葉片上部的原因。井壁上的結垢(gòu)碎片（灰白色(sè)的鈣質(zhì)沉積物(wù)）一般較大(dà)（片狀(zhuàng)，不規則(zé)），大多在(zài)渦輪葉片上面(miàn)。分析認爲儀器(qì)下井(jǐng)時刮(guā)擦井(jǐng)壁，井壁上(shàng)的結(jié)垢被刮(guā)下來，有些碎(suì)屑從儀器(qì)較寬闊的上出(chū)液口掉入到内流道(dào)，較大的垢(gòu)塊落(luò)到(dào)渦輪葉(yè)片上(shàng)部，較(jiào)小的(de)會落(luò)到(dào)渦輪葉(yè)片内，卡住渦輪(lún)葉片(piàn)使渦(wō)輪無(wú)法轉動。

（2）較(jiào)大砂(shā)粒在渦輪葉片(piàn)中(zhōng)間(jiān)出現(xiàn)的原因。對出砂嚴重的(de)産(chǎn)出井(jǐng)使用(yòng)過(guò)的儀器(qì)維修時(shí)發現，渦輪葉(yè)片和(hé)外殼(ké)之間夾有(yǒu)較大砂粒(lì)（粒狀，不規(guī)則）。分析認爲砂(shā)粒随油井産液(yè)從進液口進入到儀器内流道(dào)，液流(liú)通(tōng)過渦輪(lún)流(liú)量計時較大(dà)砂粒會卡在(zài)渦(wō)輪葉片和外殼(ké)之間導緻渦輪無法(fǎ)轉動；另一(yī)種(zhǒng)情況是井液(yè)中的砂(shā)粒通過(guò)了渦輪(lún)，儀器收(shōu)傘後(hòu)，在(zài)内(nèi)流道(dào)中存(cún)留(liú)的井液(yè)中(zhōng)的砂粒會沉(chén)積在渦輪(lún)葉(yè)片(piàn)上，較(jiào)大砂粒也(yě)會卡住渦輪。
（3）渦輪磁鋼上附着(zhe)鐵(tiě)鏽(xiù)的原因。每(měi)次維修(xiū)環空找(zhǎo)水儀渦輪流量計時，都(dōu)會發現(xiàn)渦輪(lún)磁鋼(gāng)上有(yǒu)鐵鏽(xiù)（粉狀）吸附(fù)。分析認爲産出(chū)液中的鐵鏽大(dà)多是由(yóu)于儀器在井下(xià)移(yí)動時(shí)由井壁摩擦下(xià)來而(ér)懸(xuán)浮在(zài)井(jǐng)液中的，當(dāng)液流(liú)通過渦輪流量(liàng)計時鐵鏽(xiù)會被(bèi)渦輪上的磁鋼(gāng)吸附(fù)，在磁鋼的兩個磁極處形成團狀，增大了渦輪的轉動阻力，當鏽粉(fěn)團大(dà)到與霍爾傳(chuán)感(gǎn)器相刮時就會遲滞(zhì)渦輪轉動(dòng)，流量較低(dī)時會(huì)卡(kǎ)住渦輪。
3集流(liú)傘布破損原因(yīn)分析
　　通過對環(huán)空找水儀(yí)測量(liàng)過程(chéng)分(fèn)析，集流(liú)傘破損(sǔn)主(zhǔ)要集(jí)中在測(cè)量過(guò)程(chéng)中，當完成第一(yī)個測量點收傘(sǎn)時，井下産(chǎn)液向上流動(dòng)的沖擊(jī)始終使(shǐ)傘(sǎn)布受(shòu)到向外的張力(lì)，緻使集(jí)流傘收(shōu)完後(hòu)傘布(bù)夾在(zài)傘(sǎn)筋之(zhī)間并突(tū)出于傘筋之外(wài)（圖4）。由于油井套管管柱(zhù)都有一(yī)定的傾斜度且(qiě)儀器(qì)本身還帶(dài)有磁性定(dìng)位短(duǎn)接，緻使在更換(huàn)測點過程中儀器貼(tiē)在井(jǐng)壁上移動，以(yǐ)及(jí)套管(guǎn)内壁(bì)長年的(de)腐(fǔ)蝕變得(dé)粗(cū)糙和(hé)射孔孔眼(yǎn)突出(chū)的毛刺等原因(yīn)，傘布極容易被(bèi)磨損、挂(guà)破或移(yí)位（圖5），導緻(zhì)集流(liú)傘的集(jí)流度嚴重下降，從而影(yǐng)響(xiǎng)測量結(jié)果的(de)可靠性和一緻(zhì)性。

4解決對策
4.1對(duì)流量計結(jié)構進(jìn)行改進
（1）上出液口設(shè)計成篩管(guǎn)狀，防(fáng)止結垢碎(suì)片掉落到儀器内流道内。考慮(lǜ)改進(jìn)後的(de)出液(yè)口(kǒu)的過流(liú)阻力(lì)應不(bú)大于原儀(yí)器出液口的流動阻力，結構強(qiáng)度要不低(dī)于原結構強度，維修(xiū)拆卸組(zǔ)裝方便(biàn)等因(yīn)素，将出液(yè)口設計成篩管(guǎn)型，防(fáng)止井壁結(jié)垢碎屑掉(diào)入儀(yí)器内流道，從而(ér)解決因(yīn)結(jié)垢碎(suì)片掉(diào)落(luò)儀器内(nèi)流道造(zào)成(chéng)的渦(wō)輪卡(kǎ)住問題。
原(yuán)出液(yè)口尺寸爲(wèi)10mm×14.2mm（3個），總面積426mm2，根據(jù)工程流(liú)體(tǐ)力學原理[8]計(jì)算有效流動面(miàn)積(jī)爲260mm2。篩(shāi)管型出液(yè)口（9個(gè)）設計總面(miàn)積904mm2，根(gēn)據工程(chéng)流體力學原理計(jì)算有(yǒu)效(xiào)流動(dòng)面(miàn)積爲(wèi)615mm2，遠大于原(yuán)出(chū)液(yè)口有效流動面(miàn)積，所以流(liú)動阻(zǔ)力更(gèng)小。
（2）在(zài)進液(yè)口内設置篩網(wǎng)阻止井液中較(jiào)大的砂(shā)粒進入内流道。考慮到儀器中心管外(wài)有取樣密封筒(tǒng)且直(zhí)徑不能加大，維修時拆卸組裝方(fāng)便(biàn)等因素，在(zài)進液口内(nèi)部放置筒狀篩(shāi)網。篩(shāi)網(wǎng)網眼大(dà)小既能(néng)阻止井液中較大的砂(shā)粒進入内流道(dào)，又不會造成渦(wō)輪卡住(zhù)的較小(xiǎo)砂粒通過(guò)篩網(wǎng)，避免因(yīn)篩(shāi)網過(guò)細而産(chǎn)生的大(dà)量砂粒濾積在(zài)篩網上，造成流動阻力增大影響流(liú)量(liàng)測量的(de)問題。
由于聚合物驅[9]和三元驅(qū)[10]産出井中有絮(xù)狀或團(tuán)狀凝塊，會貼附在篩網(wǎng)上堵(dǔ)塞進液口(kǒu)，所以(yǐ)儀器(qì)進液(yè)口加(jiā)篩網後不(bú)适用于聚(jù)合物(wù)驅和三(sān)元驅産出剖(pōu)面的流量(liàng)測量(liàng)。
　　在儀器維(wéi)修時(shí)觀察到砂(shā)粒直徑爲0.2~3.2mm，大于(yú)1mm的砂粒爲(wèi)極少數。渦(wō)輪(lún)與渦輪(lún)安裝筒(tǒng)間隙爲(wèi)1mm，所以砂粒直徑(jìng)小于(yú)1mm時不會卡住渦輪(lún)。Ф28mm環空儀内流道直(zhí)徑爲(wèi)18mm，面積(jī)254mm2。進液口尺(chǐ)寸爲8mm×20mm（6個），總面(miàn)積960mm2，根據(jù)工程(chéng)流體(tǐ)力學計算(suàn)有效(xiào)流動(dòng)面積(jī)爲586mm2。爲(wèi)了盡(jìn)量減(jiǎn)小進液口的流動(dòng)阻(zǔ)力，選用網眼小(xiǎo)于1mm的(de)18×18篩(shāi)網，網眼(yǎn)尺寸爲0.98mm×0.98mm，鋼絲直(zhí)徑(jìng)0.432mm。增加(jiā)18×18篩(shāi)網後(hòu)，6個進(jìn)液口(kǒu)的網(wǎng)眼數(shù)量爲(wèi)420個，總面積403mm2，根(gēn)據(jù)工程(chéng)流體(tǐ)力學原理(lǐ)計算有效流動(dòng)面積(jī)爲(wèi)395mm2，爲(wèi)環(huán)空儀内流道面積的1.55倍。圖(tú)6是環空(kōng)找水儀進液口(kǒu)及筒狀防(fáng)砂篩(shāi)網照片。

（3）在渦輪上、下設置(zhì)磁性環預先(xiān)吸(xī)附井液中(zhōng)的鐵鏽。在(zài)渦(wō)輪(lún)流量計的内流道中設(shè)計(jì)放置有(yǒu)片(piàn)狀磁鐵的磁鐵環，渦(wō)輪流(liú)量(liàng)計(jì)上方(fāng)放置(zhì)單(dān)層的磁(cí)鐵環，吸附從出液口進入(rù)的鐵(tiě)鏽；渦輪流(liú)量計(jì)下方放置雙層(céng)的磁鐵環，吸附(fù)從進液口随(suí)井液進(jìn)入的鐵鏽(xiù)。設置(zhì)的上、下磁(cí)鐵環(huán)預先吸附(fù)了鐵鏽(xiù)，可防止(zhǐ)鐵鏽被(bèi)渦輪(lún)磁(cí)鋼吸(xī)附。
　　單層磁(cí)鐵環設計見圖7，設計有6個片狀(zhuàng)磁(cí)鐵，朝(cháo)向内流(liú)道的(de)磁(cí)鐵n、s極間(jiān)隔放置來(lái)增強(qiáng)吸附鐵(tiě)鏽的效(xiào)果。雙(shuāng)層磁鐵環(huán)的每(měi)層磁鐵的(de)排列(liè)方式(shì)與(yǔ)單(dān)層磁(cí)鐵(tiě)環(huán)相同，渦輪下(xià)面(miàn)采用雙層(céng)磁(cí)鐵環設計是(shì)爲了(le)更有(yǒu)效地吸附(fù)在(zài)内(nèi)流道内(nèi)流(liú)動井(jǐng)液中(zhōng)的(de)鐵(tiě)鏽。

4.2設計可(kě)控式扶正器(qì)
　　如(rú)果設計一(yī)種扶正器在起(qǐ)下過(guò)程中(zhōng)保護(hù)集流傘不(bú)被磨損，保(bǎo)證集流傘(sǎn)集流度一(yī)緻，就可以保(bǎo)證測量(liàng)結果的準确性(xìng)和可(kě)靠性(xìng)。
扶正(zhèng)器在(zài)使(shǐ)用時，當儀器下到第一(yī)點準備測(cè)量時(shí)，首先打開集流傘，在儀(yí)器變換(huàn)測量(liàng)點時，正常(cháng)收回集流(liú)傘，扶(fú)正器一直(zhí)保持打開狀态(tài)，直到(dào)測完所有測點(diǎn)後收攏打(dǎ)開的扶正器。這樣在(zài)更換測點過程中，即使儀器收(shōu)傘時傘布(bù)突出(chū)至傘筋外，扶正(zhèng)器可以防(fáng)止突(tū)出至(zhì)傘筋(jīn)外的(de)集流傘布與不光滑的井壁的(de)摩擦，有效(xiào)地保護(hù)集流傘布。所(suǒ)以要設計(jì)一(yī)個(gè)可以(yǐ)獨立控制(zhì)的扶正器[11]。
（1）可控(kòng)式扶正器的工(gōng)作原理。扶(fú)正器(qì)連在(zài)集流傘電動機的下(xià)部，使(shǐ)用時，當儀器下到第(dì)一點準備(bèi)測量(liàng)時供電電(diàn)壓到50v打開(kāi)集(jí)流傘，集流傘電動機電流回(huí)零表示集(jí)流(liú)傘完全打開。增加(jiā)供電(diàn)電壓(yā)到70v打(dǎ)開扶(fú)正器(qì)，當扶(fú)正器(qì)電動機電流回零時(shí)表(biǎo)示扶正器完全(quán)打開，扶(fú)正器打開直徑爲120mm，起(qǐ)到在套管(guǎn)内将(jiāng)儀器扶正(zhèng)作用(yòng)。
　　更換測點(diǎn)時供(gòng)電電(diàn)壓到-50v收回(huí)集流傘，集(jí)流傘(sǎn)電動(dòng)機電(diàn)流回零後(hòu)表示集流(liú)傘完全收回，可(kě)以更(gèng)換測(cè)點，測量過程(chéng)中(zhōng)不收回(huí)扶正器(qì)。當供電電(diàn)壓增(zēng)加到(dào)-70v時收回扶(fú)正器(qì)，扶正(zhèng)器電(diàn)動機(jī)供電電流回零(líng)表示扶正(zhèng)器完全(quán)收回。
（2）扶(fú)正器電動機電(diàn)路(lù)示意圖(tú)及原(yuán)理。扶(fú)正器(qì)短(duǎn)節(jiē)的研(yán)制重點主(zhǔ)要在扶(fú)正器電動機[12]電壓的控制，要做到(dào)在不(bú)影響集流傘正(zhèng)常打開、收回前提下控制扶正(zhèng)器的打開和收回(huí)。圖8爲扶(fú)正器(qì)電動(dòng)機的(de)控(kòng)制(zhì)電路(lù)[13]示意(yì)圖。

　　爲(wèi)了維修(xiū)和更換方便(biàn)，扶正器設(shè)計成(chéng)單獨短節(jiē)，方便(biàn)與環空儀(yí)器連(lián)接。連接扶(fú)正器後(hòu)的環空(kōng)找水儀纜芯用(yòng)于儀器(qì)工作供(gòng)電和傳輸(shū)含水(shuǐ)、流量(liàng)信号，纜芯(xīn)2與集(jí)流(liú)傘、扶正(zhèng)器連接(jiē)。
5現場應用
　　設(shè)計的環空找水(shuǐ)儀可避免(miǎn)儀器起下(xià)過程(chéng)中井(jǐng)壁上(shàng)的鐵(tiě)鏽、結(jié)垢碎(suì)片及地層出砂對渦(wō)輪葉(yè)片的卡滞(zhì)作用，确保集流(liú)傘在測量過程中的(de)完好，保證測量結果的可(kě)靠性和一緻性(xìng)，提高了(le)施(shī)工一(yī)次成功(gōng)率。
　　2018年5月(yuè)17日在南(nán)2-丁6-xxx井的現場應用過程(chéng)中，爲驗(yàn)證扶正(zhèng)器對(duì)集流傘的(de)保護效果(guǒ)，在全井測(cè)量結(jié)束後(hòu)，收回扶正(zhèng)器再(zài)進行(háng)全井複(fú)測(cè)，将測得的(de)結果(guǒ)進行對比(bǐ)分析(xī)（表1）。

　　從測量結果可(kě)以發(fā)現，在收(shōu)回扶正器(qì)後(hòu)測(cè)量第二(èr)點(diǎn)流量明顯(xiǎn)下降(jiàng)，含水率也(yě)變化較大(dà)，之後的測(cè)量點(diǎn)測量結果偏差(chà)也都較(jiào)大(dà)，可以(yǐ)判斷(duàn)儀器的集流傘已經被刮(guā)破(pò)。
　　2018年(nián)5月21日在南(nán)8-丁4-xxx井(jǐng)對使用扶(fú)正器(qì)的環空找(zhǎo)水儀(yí)進行現場(chǎng)應用(yòng)，爲(wèi)了檢驗扶(fú)正器(qì)對集流(liú)傘的保護(hù)效果(guǒ)，對該井進行了全井複(fú)測（表2）。從(cóng)測量結(jié)果可以(yǐ)看(kàn)出，複測點的(de)流量與(yǔ)含水(shuǐ)率(lǜ)都與第一(yī)次的測量結果(guǒ)吻合(hé)，證明扶正器對(duì)提高測(cè)量(liàng)結果的準确(què)性有(yǒu)很(hěn)好的效果(guǒ)，也證明了環(huán)空找水(shuǐ)儀加入扶正器(qì)是有(yǒu)必要的。

　　通(tōng)過20餘井次的(de)試驗應用，沒有發(fā)生過集(jí)流傘刮破的現象，證明扶正(zhèng)器對(duì)提高(gāo)測量(liàng)結果的準(zhǔn)确性(xìng)具有(yǒu)重要(yào)作用。
6結(jié)論
（1）改進(jìn)後的環空(kōng)找水儀在水驅産出(chū)剖面流量測(cè)量時能有效防止(zhǐ)渦輪(lún)流量(liàng)計卡滞現象的發生(shēng)，從而(ér)提高(gāo)施工(gōng)實效(xiào)和(hé)流量(liàng)測(cè)量的準确(què)性。
（2）在(zài)流量測量過程(chéng)中可(kě)控(kòng)式扶正(zhèng)器可有(yǒu)效保護(hù)集流(liú)傘(sǎn)，避免集(jí)流傘在起下過(guò)程中被(bèi)刮(guā)壞，提(tí)高流量(liàng)測量的(de)可(kě)靠性和施工(gōng)一次(cì)成功率。
（3）可(kě)控式扶(fú)正(zhèng)器電路簡單，控制可(kě)靠，操(cāo)作(zuò)簡單，檢(jiǎn)修(xiū)方便，易(yì)于推(tuī)廣使(shǐ)用。
（4）改(gǎi)進(jìn)後的環(huán)空找水儀(yí)不适(shì)用于聚合物驅(qū)和三(sān)元驅産出(chū)剖面的測(cè)量。

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