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存儲(chǔ)式電磁流量計(jì)在測(cè)井技術(shù)中應(yīng)用
針對(duì)電磁流量計(jì)在偏心分注井測(cè)試過(guò)程中存在的問(wèn)題:一是電磁流量計(jì)扶正器下井時(shí)三個(gè)彈簧片成張開(kāi)狀態(tài),儀器在下放過(guò)程中彈簧片始終與油管內(nèi)壁摩擦,造成儀器下放阻力大,彈簧片易磨損,扶正效果不好,影響了測(cè)試成果質(zhì)量和細(xì)分注水的精準(zhǔn)性。二是流量計(jì)與配重桿連接方式為絲扣連接,儀器總體長(zhǎng)度達(dá)到了2m左右,操作工人井口取放儀器困難,存在著安全隱患。為此一方面對(duì)電磁流量計(jì)扶正器進(jìn)行了結(jié)構(gòu)上的改進(jìn),另一方面研制了流量計(jì)與配重桿快速連接裝置,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,效果良好,有很好的推廣應(yīng)用價(jià)值。
河南油田為解決浮子流量計(jì)在污水中測(cè)試成功率低、精度不高的問(wèn)題,于1999年引進(jìn)了井下存儲(chǔ)式電磁流量計(jì) 。它是應(yīng)用電磁感應(yīng)原理測(cè)出導(dǎo)管中液體的平均流速,經(jīng)換算求得流量。它的測(cè)量結(jié)果不受被測(cè)液體粘度、密度、溫度、壓力及其雜質(zhì)含量的影響,測(cè)量精度非常高。整套儀器由井下儀器和地面儀器組成。其中井下儀器是這項(xiàng)技術(shù)的核心部分,主要由上扶正器、電磁流量計(jì)主體、下扶正器、加重桿、導(dǎo)錐等幾部分組成。目前該儀器已在河南油田廣泛使用,取得了較好的效果,成為注水井分層流量測(cè)試的主要手段。但是通過(guò)多年的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用,發(fā)現(xiàn)該流量計(jì)在結(jié)構(gòu)上還有一些不足。一是該流量計(jì)扶正器下井時(shí)三個(gè)扶正器片呈張開(kāi)狀態(tài),在下放過(guò)程中扶正器片始終與油管內(nèi)壁摩擦,造成下放阻力較大,現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)有70%以上分注井下放儀器時(shí)需要人工送鋼絲300米-400米,測(cè)試勞動(dòng)強(qiáng)度大,同時(shí)彈簧片易磨損,使得彈簧片強(qiáng)度降低,造成扶正效果不好,影響了測(cè)試成果質(zhì)量和細(xì)分注水的精準(zhǔn)性。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)證明,井下扶正不好或強(qiáng)度不夠時(shí)井口流量與井下流量少則誤差10%,多則誤差達(dá)到50%以上,影響了測(cè)試成果質(zhì)量和細(xì)分注水的精準(zhǔn)性。二是儀器在下放過(guò)程中儀器所受合力與儀器重量成正比,與井口壓力和鋼絲截面成反比,∮2.4mm鋼絲,注水壓力達(dá)到25MPa以上時(shí),儀器受到向上的推力達(dá)到15Kg以上,這樣就需要增加儀器的配重,保證儀器順利下放,然而增加配重后儀器整體長(zhǎng)度會(huì)增加到2m左右,操作人員井口取放儀器困難,并存在著安全隱患。為此本人重新設(shè)計(jì)了扶正器結(jié)構(gòu),同時(shí)研制了儀器與加重桿快連接頭。
1 電磁流量計(jì)扶正器結(jié)構(gòu)改進(jìn)
1.1 結(jié)構(gòu)
為了解決電磁流量計(jì)扶正器存在彈簧片易磨損、扶正效果差,儀器下放困難等問(wèn)題,對(duì)扶正器結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn):一是將原來(lái)的彈簧片由“張開(kāi)”結(jié)構(gòu),改為主體上有能夠使彈簧片沿主體徑向打開(kāi)和收回的驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu);二是增加了彈簧片的數(shù)量,由原來(lái)的3個(gè)彈簧片改為4個(gè)彈簧片,同時(shí)將彈簧片的厚度0.75mm增加到1.0mm。
1.2 工作原理
可預(yù)收緊型井下扶正器分別連接在電磁流量計(jì)的上端與下端,構(gòu)成上下扶正器,下井前用手或?qū)S檬站o工具,橫向上壓縮固定在彈簧卡座總成上4組彈簧片,在外力作用下簧片徑向收縮,在收縮過(guò)程中帶動(dòng)彈簧卡座徑向位移,撥動(dòng)滑塊,頂桿向上徑向位移,同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)凸輪,當(dāng)凸輪邊緣上的球面凹坑與頂桿成水平線時(shí)松開(kāi)頂桿,頂桿下端圓球面與凸輪上的球面凹坑偶合,松開(kāi)4組彈簧片,此時(shí)彈簧片處于收緊狀態(tài),將儀器裝入防噴管內(nèi),打開(kāi)測(cè)試閘門(mén)儀器即可下井,如圖1所示。
下井的儀器帶動(dòng)測(cè)井鋼絲下行 [2] ,通過(guò)井下偏心配水器時(shí),凸輪上的鎖塊克服鎖塊扭簧的扭力作用向上翻轉(zhuǎn),儀器可以順利通過(guò)偏心配水器,當(dāng)下到井筒內(nèi)任何一級(jí)偏心工作筒下方時(shí),地面絞車(chē)上提儀器,儀器上行經(jīng)過(guò)偏心配水器,鎖塊帶動(dòng)凸輪順時(shí)針旋轉(zhuǎn),頂桿球面與凸輪球面凹坑偶合脫開(kāi),頂桿上的滑塊在彈簧片彈力作用下向下位移帶動(dòng)頂桿進(jìn)入到凸輪凹腔內(nèi),同時(shí)扶正器上4個(gè)彈簧片在彈力作用下張開(kāi)貼附在油管內(nèi)壁上(見(jiàn)圖2)保證了儀器在油管內(nèi)居中,然后按照測(cè)試方案即可分層流量測(cè)試。
2 儀器與加重桿快連接頭研制
2.1 結(jié)構(gòu)
它由兩部分組成,一部分主要由加重桿連接短接、銷(xiāo)軸、彈簧、彈簧卡座、連桿組成,另一部分由上卡套組成見(jiàn)圖3所示。
2.2 工作原理
將加重桿連接短接-1、銷(xiāo)軸-2、彈簧-3、彈簧卡座-4、連桿-5,按照?qǐng)D4所示組裝好,連接短接-1與加重桿相連接,上卡套-6連接在下扶正器下部,按照流量計(jì)的組裝順序組裝好儀器即可下井。*先將加重桿與連接短接-1組裝部分放入井口防噴管內(nèi),然后將上卡套和流量計(jì)部分與連桿-5對(duì)接,上卡套-6與連桿-5成90°夾角時(shí),連桿可以從上卡套底部長(zhǎng)方形孔內(nèi)進(jìn)入到上卡套-6內(nèi)腔內(nèi),然后向上翻轉(zhuǎn)上卡套和儀器部分,當(dāng)上卡套-6與加重桿部分成180°時(shí),彈簧卡座-4在彈簧力的作用下進(jìn)入到上卡套-6底部擴(kuò)腔孔內(nèi),實(shí)現(xiàn)了儀器與加重桿的連接,按照測(cè)試操作規(guī)程即可測(cè)試,測(cè)試完成后,需要取儀器時(shí),*先將彈簧卡座-4向下壓縮彈簧,使得彈簧卡座-4與上卡套-6脫開(kāi),向下翻轉(zhuǎn)上卡套-6與儀器部分,當(dāng)上卡套-6與彈簧卡座-4成90°時(shí),水平方向向外拉儀器,即可將加重桿部分與儀器部分脫開(kāi),分別取出儀器與加重桿部分,這樣就可降低取放儀器的高度,降低了安全隱患的發(fā)生。
2.3 儀器與加重桿快連接頭參數(shù)
總長(zhǎng):162mm *大外徑:∮36mm 上下端連接絲扣:M30X1.5
3 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
2014年8月預(yù)收緊彈簧片扶正器以及儀器與加重桿快連接頭實(shí)驗(yàn)成功后,已由四川省科學(xué)城久利電子有限責(zé)任公司批量生產(chǎn),配套在電磁流量計(jì)上,已在河南油田偏心分注井流量測(cè)試中推廣使用,從2015年至今每年測(cè)試2500多井次,儀器下放順利,井口取放儀器方便,彈簧片的使用周期延長(zhǎng)了2個(gè)月,所測(cè)流量值與地面流量計(jì)流量值吻合率高,見(jiàn)K4003偏心分注井對(duì)比實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表1,從表1數(shù)據(jù)中可以看到從各個(gè)下行點(diǎn)所測(cè)取的流量數(shù)值與地面流量計(jì)流量值誤差小,達(dá)到了改進(jìn)的目的。
4 結(jié)論
(1)改進(jìn)后的預(yù)收緊扶正器代替原有的扶正器后,在所測(cè)取的流量數(shù)值與地面流量計(jì)流量值誤差大致減少了10%,特別是在井筒拐點(diǎn)處所測(cè)取的流量數(shù)值,與使用原扶正器所測(cè)取的流量數(shù)值對(duì)比減少25%,說(shuō)明了預(yù)收緊電磁流量計(jì)扶正器的扶正效果好。
(2)改進(jìn)后的預(yù)收緊電磁流量計(jì)扶正器,增加了凸輪控制裝置,儀器在下放過(guò)程中4個(gè)彈簧片呈收攏狀態(tài),減少了在下放中與油管內(nèi)壁的摩擦,儀器下放深度超過(guò)井口10m以下,即可順利下放,降低了操作工人的測(cè)試勞動(dòng)強(qiáng)度,也降低了彈簧片磨損程度,提高了扶正效果,提高了測(cè)試成果質(zhì)量和細(xì)分注水的精準(zhǔn)性。
(3)研制的儀器與加重桿快連接頭,把原一體化連接結(jié)構(gòu),改為分體結(jié)構(gòu),儀器在井口防噴裝置內(nèi)放入、取出方便,在保證儀器整體長(zhǎng)度大體不變的情況下,降低了操作工人把儀器放入、取出井口防噴裝置的上舉高度,降低了在井口操作時(shí)存在的安全風(fēng)險(xiǎn)。