[摘要]渦(wō)輪流量計 是(shì)固井(jǐng)作業(yè)中不可缺(quē)少的工具(jù),由于使(shǐ)用過程(chéng)的不(bú)可見性,往(wǎng)往(wǎng)會出現(xiàn)很多問題(tí)。針對渦(wō)輪(lún)流量計(jì)在固井(jǐng)作業中(zhōng)出現的問題(tí)進行總結分析，并(bìng)對渦輪(lún)變送器(qì)在使用(yòng)過程(chéng)中出現的特殊響聲做了(le)細緻(zhì)研究,最終找到了問(wèn)題的(de)症結所在,提出(chū)針對(duì)性的改進(jìn)措施,爲儀器的(de)現場使用和後(hòu)期維護提供建(jiàn)設性意見,有效(xiào)保障了儀(yí)器在(zài)固井(jǐng)作業過程中的(de)良好(hǎo)表現(xiàn)。
1概述
　　渦(wō)輪流量(liàng)計是固井(jǐng)作業(yè)中技術人員的(de)“耳目”,爲判(pàn)斷井下、地面施工情(qíng)況提供科學依(yī)據。根據它(tā)可以(yǐ)确定注水(shuǐ)泥漿量和(hé)頂替鑽井(jǐng)液排(pái)量,起到預(yù)防(fáng)憋(biē)泵(bèng)、保障安(ān)全和提(tí)高頂替(tì)效率的(de)作(zuò)用。在(zài)注水(shuǐ)泥(ní)漿過程中,渦輪流量計能(néng)測定出(chū)注水(shuǐ)泥漿的瞬(shùn)時排(pái)量和累計(jì)總量(liàng),可以有(yǒu)效(xiào)防止(zhǐ)水泥(ní)返高不足(zú)的情況發生。在(zài)頂替鑽井液的(de)過程中,它(tā)能測定出項替鑽井(jǐng)液的(de)瞬時(shí)排量(liàng)和累(lèi)計(jì)總(zǒng)量,可(kě)以防止留(liú)水(shuǐ)泥(ní)塞事故(gù)發(fā)生印。
　　渦輪流量計由渦輪(lún)變送器和(hé)二(èr)次儀表(biǎo)組成(chéng),當被(bèi)測(cè)液體經(jīng)過渦輪變(biàn)送器(qì)時,渦(wō)輪變(biàn)送器(qì)内的(de)葉輪(lún)借助(zhù)液體的動能旋(xuán)轉2)。此時(shí)，葉輪葉片使檢出(chū)裝置(zhì)中的磁(cí)路(lù)磁阻(zǔ)發生(shēng)周期性變(biàn)化,在(zài)檢出(chū)線圈(quān)兩端(duān)感應出頻(pín)率與流量(liàng)成正比的電脈沖信(xìn)号,經放大器放(fàng)大後通過數據(jù)線傳輸給(gěi)二次(cì)儀表。
2.儀器(qì)常見(jiàn)故障分析與解(jiě)決方(fāng)法

故障現(xiàn)象	可能原因	解(jiě)決辦法
打開開(kāi)關後儀器(qì)無反(fǎn)應	(1)儀(yí)器沒電或保險絲熔(róng)斷 (2)儀器自(zì)身有問題(tí)	(1)接通(tōng)電源或更(gèng)換保險絲 (2)檢修(xiū)儀器
顯(xiǎn)示(shì)儀表(biǎo)對校(xiào)驗(yàn)”信号有(yǒu)顯示但對流量(liàng)信号無(wú)顯示	(1)放(fàng)大器與放大器座接(jiē)觸(chù)不好,或(huò)者放大器的磁頭磁性弱 (2)放大(dà)器有故障或損(sǔn)壞 (3)信(xìn)号線插頭與放大器接觸(chù)不好(hǎo)或者信号線插頭不(bú)幹淨(jìng) (4)信号(hào)傳輸線開路或(huò)短路(lù) (5)葉輪(lún)被雜物(wù)卡住或(huò)葉輪偏離水平(píng)中心(xīn)線.無(wú)法轉(zhuǎn)動	(1)重(zhòng)新插(chā)好放大器，并且擦拭(shì)幹淨 (2)更(gèng)換放大(dà)器 (3)将(jiāng)信号線插(chā)頭仔細擦拭幹(gàn)淨 (4)維(wéi)修(xiū)或更換信号傳輸(shū)線 (5)更換渦輪變(biàn)送器(qì)
儀器顯示(shì)數值不穩:計量不正(zhèng)确,偏(piān)差大	(1)實際(jì)流量超出儀表(biǎo)的計量(liàng)範圍或流量(liàng)不(bú)穩定 (2)儀(yí)表系數k設置有(yǒu)誤 (3)葉(yè)輪挂(guà)上纖(xiān)維等雜質(zhì) (4)泥漿(jiāng)内有氣泡存在(zài) (5)渦輪(lún)變送器旁(páng)有較(jiào)強的(de)電磁(cí)場幹擾(rǎo) (6)渦(wō)輪變送器(qì)導向(xiàng)架及軸嚴重(zhòng)磨(mó)損,或(huò)者橡(xiàng)膠軸承破(pò)裂無法支撐軸(zhóu)在水(shuǐ)平線上(shàng)轉(zhuǎn)動! (7)渦輪變(biàn)送器(qì)電纜(lǎn)屏(píng)蔽(bì)層或(huò)其他(tā)接地導線與(yǔ)線路地線斷(duàn)開或接觸不良	(1)使被測流量與(yǔ)渦輪變送(sòng)器的測量(liàng)範(fàn)圍相适(shì)應，并(bìng)穩定流量(liàng) (2)使系數k設置(zhì)正(zhèng)确 (3)清洗渦(wō)輪變送器(qì) (4)待穩定後取測(cè)量(liàng)值 (5)盡量遠離千擾(rǎo)源或(huò)采取屏(píng)蔽(bì)措施(shī) (6)更換“導向架”或(huò)“葉輪軸(zhóu)"“橡(xiàng)膠軸(zhóu)承" (7)接(jiē)好信号線(xiàn),或者更換(huàn)信号線

3渦輪流(liú)量計(jì)使用時出(chū)現的異常響(xiǎng)聲分析(xī)
　　由于(yú)渦輪(lún)變送器使(shǐ)用(yòng)時(shí)葉輪(lún)在不鏽鋼殼體(tǐ)内部做(zuò)高速旋(xuán)轉，隻能從排量(liàng)的變(biàn)化以及産(chǎn)生的(de)響聲(shēng)判斷(duàn)其是否正常工作，而(ér)響聲(shēng)産生(shēng)的原(yuán)因(yīn)主(zhǔ)要有(yǒu)以下幾點:一是前導向架未固(gù)定住(zhù);二是橡(xiàng)膠(jiāo)軸承變形或破裂;三是軸(zhóu)與鋼(gāng)珠彈(dàn)子(zǐ)的(de)間隙(xì)不(bú)合适[5)。
3.1前(qián)導向架未固定(dìng)
　　前導(dǎo)向架的側棱與(yǔ)殼體内壁存在(zài)細微的間隙，如(rú)果前導向架的(de)三角爪與(yǔ)台階面存在(zài)細微間(jiān)隙，在泥(ní)漿的沖(chòng)擊下(xià)三角爪便(biàn)會撞擊台階面(miàn)，此時(shí)響(xiǎng)聲中能(néng)聽出在前台階面有輕(qīng)微的撞(zhuàng)擊聲(shēng)和刮(guā)擦聲。
　　三角爪撞擊台(tái)階面一段時間(jiān)後，使(shǐ)三角爪邊(biān)緣呈(chéng)斜坡型，壓(yā)環失去固定前(qián)導向架的(de)作用，前導(dǎo)向架便在(zài)台階(jiē)面上來回撞擊摩擦台階(jiē)面,使(shǐ)台階面出(chū)現凹(āo)槽，此(cǐ)時在(zài)殼體(tǐ)前部分會(huì)聽到連續(xù)刺耳(ěr)的響聲。
3.2橡膠軸(zhóu)承變形或破裂(liè)
　　當前導向架未(wèi)固定(dìng)住或軸(zhóu)太(tài)短時，葉輪在泥(ní)漿沖擊(jī)力的作(zuò)用下(xià)偏離(lí)水平(píng)線旋轉，導緻支(zhī)撐軸(zhóu)的橡(xiàng)膠(jiāo)軸承受(shòu)力不平衡(héng)。鑒于泥漿(jiāng)的溫度很(hěn)高(gāo)，在不平衡(héng)應力長時間(jiān)作用(yòng)下，橡膠軸(zhóu)承很容(róng)易(yì)變形甚至(zhì)破(pò)裂(liè)。而葉(yè)輪邊緣與(yǔ)渦輪變(biàn)送器殼體之(zhī)間的(de)間隙(xì)很(hěn)小(xiǎo)，其内(nèi)壁相(xiàng)互刮(guā)擦,使(shǐ)葉(yè)輪邊緣嚴重磨損，此時(shí)在安置(zhì)放(fàng)大器(qì)處能聽(tīng)到連續(xù)的刺耳響(xiǎng)聲,在變送(sòng)器(qì)殼體内(nèi)壁能(néng)清晰(xī)的看(kàn)到刮(guā)痕。
　　正常磨(mó)損的橡膠軸承(chéng)的中(zhōng)心孔(kǒng)很均(jun1)勻，呈比較規則的圓(yuán),僅直徑比(bǐ)新的(de)大。當(dāng)軸輕微偏(piān)離水(shuǐ)平(píng)線(xiàn)旋轉時就(jiù)會在軸承的(de)某方向(xiàng)上留下擠壓的(de)痕迹;若是軸嚴(yán)重偏離水平(píng)線旋轉，橡膠軸承(chéng)承受的(de)應力過(guò)大就(jiù)會(huì)導緻其(qí)破裂(liè)，使得軸失(shī)去水(shuǐ)平支撐，與(yǔ)前後導(dǎo)向(xiàng)架還(hái)有不(bú)鏽鋼(gāng)殼體(tǐ)内壁(bì)直接接觸，葉(yè)輪、軸和(hé)導向(xiàng)架内(nèi)壁的嚴重(zhòng)磨損(圖12),産生連(lián)續的刺(cì)耳響聲(shēng)。
 

　　由圖1可看出非(fēi)正常磨損(sǔn)的導(dǎo)向架(jià)與(yǔ)新導向(xiàng)架内(nèi)壁的(de)差異(yì)。這是軸偏離水(shuǐ)平線與導向架(jià)直接作用(yòng)的結(jié)果;由圖(tú)2可看出軸的(de)磨損(sǔn)情況(kuàng)，正常磨(mó)損(sǔn)的軸(zhóu)其前(qián)後端大小(xiǎo)變化不大(dà)，隻是(shì)長短有變(biàn)化，而(ér)非正(zhèng)常磨損的(de)軸因過(guò)度(dù)磨損(sǔn)而呈(chéng)現錐(zhuī)形。
 
　　渦輪變送器是由(yóu)軸高速旋轉切割磁感線産生(shēng)感應電流(liú)，所以(yǐ)保證(zhèng)軸在任何(hé)時候(hòu)都能平穩(wěn)地旋轉至關(guān)重(zhòng)要。在調節(jiē)軸與(yǔ)鋼珠彈子之間(jiān)的間(jiān)隙時,盡量(liàng)使軸與(yǔ)彈子的(de)間隙在1~2mm。若(ruò)間隙太小，軸旋轉的阻力(lì)大(dà),不能正(zhèng)确測量小排量(liàng)時的流(liú)量;若間隙太大，當排量(liàng)變化時，軸(zhóu)不能(néng)保持(chí)在(zài)水平位(wèi)置旋(xuán)轉，導(dǎo)緻橡(xiàng)膠軸(zhóu)承變形甚(shèn)至破裂(liè)，葉(yè)輪容易刮擦(cā)不鏽鋼(gāng)殼體内壁産生(shēng)異常響聲。
　　在放(fàng)置前(qián)後鋼珠彈子時有(yǒu)技(jì)巧，技(jì)巧在于大彈子放在前導向架(jià)裏，小(xiǎo)彈子(zǐ)放在後導向架裏。在(zài)測排量時(shí)，由于(yú)排量(liàng)從(cóng)小到穩(wěn)定有個(gè)過(guò)程,葉(yè)輪和軸會受到(dào)朝斜上方(fāng)和向(xiàng)前的推力,此(cǐ)時後導向架(jià)裏的橡膠軸承通過(guò)自身變形(xíng)釋放(fàng)軸受(shòu)到向上的(de)力。若是後(hòu)導向架裏(lǐ)的鋼珠彈(dàn)子太(tài)大(dà)，軸(zhóu)插入(rù)橡膠(jiāo)軸承中心(xīn)孔的(de)長度太短(duǎn)，橡膠(jiāo)軸承容易(yì)變形破裂。另方面,彈子太大會(huì)造成(chéng)旋(xuán)轉困難(nán)，軸長時間作用(yòng)在鋼珠彈子的同-部位,那麽久(jiǔ)而久之軸(zhóu)就會(huì)在鋼(gāng)珠彈子上(shàng)形(xíng)成一個凹槽。
4改進方法
　　綜上(shàng)所述，當放置前導向(xiàng)架(jià)的台階(jiē)面凹(āo)凸(tū)不平時(shí)會産生較大異(yì)響，并對(duì)渦(wō)輪變(biàn)送器的正常工作産(chǎn)生很(hěn)大影(yǐng)響。
　　當前台階面(miàn)出(chū)現凹槽時,常用的方法(fǎ)是用銑刀将凹凸不平的(de)台(tái)階面銑平整(zhěng)，由于導向(xiàng)架(jià)的内徑、軸的(de)長度、壓環的高度限制(zhì)了鋼珠彈子的(de)直徑，用該方法在調整軸與鋼珠(zhū)彈子(zǐ)的間隙時不好(hǎo)調整(zhěng)。
　　另(lìng)有(yǒu)兩種(zhǒng)方法可供參考(kǎo),第-種方(fāng)法(fǎ)是用(yòng)焊條(tiáo)點焊,将不(bú)平的台階(jiē)面焊(hàn)平。此(cǐ)方法除了(le)技術(shù)上(shàng)的困難(nán)外，即(jí)使焊平了,在泥漿高(gāo)速的(de)沖擊下很快(kuài)也(yě)會變得凹(āo)凸不(bú)平,不(bú)能(néng)長期使(shǐ)用。
　　第二種(zhǒng)方法(fǎ)是(shì)改(gǎi)變渦輪流(liú)量計(jì)殼體的自身結(jié)構(gòu)(圖3)。
 
　　圖3(b)是構(gòu)想中的(de)殼(ké)體,最(zuì)大的差别是(shì)安(ān)置放大器(qì)座的(de)位置與現用殼(ké)體的(de)相比(bǐ)它們不在(zài)同一圓周(zhōu)上，而是在(zài)同一(yī)條直線上(shàng)，隻要(yào)在現有的殼體(tǐ)上照(zhào)圖3(b)所示位置裝上-個放大(dà)器座(zuò)後就可以(yǐ)使用(yòng)。這樣做的(de)原因(yīn)是(shì)因爲後(hòu)導向架始(shǐ)終受到一(yī)個向前的(de)作用(yòng)力,當(dāng)排量(liàng)變化(huà)時(shí)，後導向(xiàng)架的3個(gè)側(cè)棱起到支(zhī)撐作用,由于其側棱(léng)與渦(wō)輪變(biàn)送器殼體内壁的間(jiān)隙很小,所(suǒ)以在替漿的過程中(zhōng)保證了軸不(bú)會(huì)因爲(wèi)排量的不(bú)穩定而偏離水平線(xiàn)旋轉。這樣将報(bào)廢的(de)殼(ké)體重新(xīn)利用,節約了成本,并(bìng)保(bǎo)證了(le)計(jì)量的正确(què)性。
5對比驗(yàn)證
　　除前導(dǎo)向支架外，還對(duì)後導向架的不(bú)平穩是否(fǒu)會對(duì)渦輪流量(liàng)計的(de)正确性(xìng)産生影(yǐng)響進(jìn)行了對比(bǐ)驗證(zhèng)。将(jiāng)一個後台階(jiē)面(miàn)不(bú)平(píng)整的殼體與(yǔ)後台階面平整的殼(ké)體相連接,應用于坨(tuó)128-斜74井,該井(jǐng)設計3008m,除去壓塞液2.0m³,替漿量爲34.5m³。在(zài)測完(wán)排(pái)量、設定(dìng)好這兩(liǎng)個(gè)殼體(tǐ)系(xì)數後,記(jì)錄了(le)替漿時(shí)兩個殼體的每(měi)分鍾顯示數值(zhí)和最終數值(表2)。通(tōng)過試(shì)驗對(duì)比瞬時排(pái)量和總排(pái)量,可(kě)以發(fā)現當安置(zhì)後導向架(jià)的台(tái)階面不平整時(shí),二次儀表(biǎo)上顯(xiǎn)示的(de)數據依(yī)然(rán)能保持穩(wěn)定,波(bō)動小，且(qiě)其(qí)累計總量和完好的渦(wō)輪變送器相(xiàng)比兩(liǎng)者(zhě)的誤(wù)差(chà)不超(chāo)過1%,這點差(chà)距完(wán)全可以通過精(jīng)心保養和(hé)調整系數(shù)來彌(mí)補。因(yīn)此(cǐ)在正常(cháng)情況下,安(ān)置後導向架的(de)台階(jiē)面不平整(zhěng)時,渦(wō)輪(lún)變送器仍能(néng)達到固井時對流量計精度的(de)要求。
 
6結論
(1)安置前導(dǎo)向架(jià)的台階面是否(fǒu)平整(zhěng)直接影響渦(wō)輪(lún)變送器的正常(cháng)工作(zuò),導緻(zhì)一系(xì)列的問題(tí)出現。
(2)驗(yàn)證了當安置(zhì)後導向架的(de)台階面(miàn)不平整時(shí),渦輪變送器仍(réng)然能(néng)正(zhèng)常工作,不會出現(xiàn)特殊(shū)響聲(shēng)。
(3)通(tōng)過(guò)前面(miàn)的故障與(yǔ)異響分析,以(yǐ)及對比(bǐ)驗證(zhèng)數據,找到(dào)了症(zhèng)結所在。爲(wèi)了使流量計(jì)能夠良好地服務于固井作業施(shī)工，根(gēn)據(jù)分(fèn)析結(jié)論與(yǔ)改進措施(shī)，已經完成了(le)部(bù)分流量計(jì)的升級改造,并在現(xiàn)場試驗與(yǔ)應用過程中取(qǔ)得了(le)良好的(de)效(xiào)果(guǒ)。

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