摘要:使用電磁流量計(jì)測(cè)量注入剖面，不僅不受注入液密度和粘度的影響，而且其可靠耐用、正確率好、實(shí)效高，對(duì)測(cè)試環(huán)境亦無(wú)放射性污染。流量計(jì)對(duì)于不同射開(kāi)厚度的油層，或是同一油層，由于物性的差異會(huì)造成不同的吸液狀況，而電磁流量計(jì)測(cè)井卻能客觀真實(shí)地反映出其吸液的狀況。電磁流量計(jì)測(cè)井對(duì)厚油層能夠進(jìn)行細(xì)分解釋?zhuān)@示出厚油層吸入聚合物的所在位置，以及吸入聚合物的厚度。電磁流量計(jì)在測(cè)井時(shí)，還可以反映出注聚合物的驅(qū)油效果。
為了提高注入剖面聚合物測(cè)量的精度，20世紀(jì)90年代以來(lái)我國(guó)各大油田相繼引進(jìn)同位素示蹤儀、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等多種流量測(cè)井儀，在很大程度上提高了測(cè)井資料的真實(shí)度.但由丁實(shí)際情況的復(fù)雜，在應(yīng)用中亦產(chǎn)生諸多問(wèn)題。如使用渦輪流量計(jì)測(cè)井時(shí)，注入聚合物溶液黏度越商，測(cè)量誤差就越大;同位素示蹤法受地層污潰，地層孔道等因素影響很大，測(cè)試結(jié)果不能使人滿(mǎn)意。而井下電磁流量計(jì)的使用則可以有效地克服上述問(wèn)題。
1電磁流量計(jì)工作原理
電磁流量計(jì)的特點(diǎn)是壓損小，可測(cè)的流量范圍比較大;而且，最大流量和最小流量的比值可以在20:1以上，適用的工業(yè)管徑范圍比較寬，最大可達(dá)3m。輸出的信號(hào)與被測(cè)流量成線性關(guān)系，精度比較高，可測(cè)量電導(dǎo)率≥1μs/cm的酸、堿、鹽溶液，水，污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。但它不能測(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量"。
在電磁流量計(jì)中，測(cè)量管內(nèi)的導(dǎo)也介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場(chǎng)，使導(dǎo)體在磁場(chǎng)中進(jìn)行切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)。同理，流體在磁場(chǎng)中做垂直流動(dòng)，當(dāng)切割磁感應(yīng)力線時(shí)就會(huì)在管道兩邊的電極上產(chǎn)生出感應(yīng)電勢(shì)來(lái)。感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定。
式中Er為感應(yīng)電勢(shì)(V);B為磁感應(yīng)強(qiáng)度(T);D為管道內(nèi)徑(m);V為液體的平均流速(m/s)。
體積的流量計(jì)算是將流體的流速與管道截面積相乘，將式(1)代人該公式得出
因此可知，在管道直徑D確定的情況保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變的時(shí)候，被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈現(xiàn)出一種線性關(guān)系。如果在管道的兩側(cè)各插入一根電極，就可直接引入感應(yīng)電勢(shì)Er，測(cè)量此電勢(shì)的大小，就可以求出體積流量。
2井下四電極電磁流量計(jì)應(yīng)用分析
井下使用的四電極電磁流量計(jì)主要包括井下儀器和地面儀器兩個(gè)組成部分，其中井下儀器處于核心地位。并下儀器主要由磁性定位器、扶正器、電路筒、電極筒等部分構(gòu)成。電路簡(jiǎn)和電極筒主要用于測(cè)量和處埋流量信號(hào)，它們是流量計(jì)的核心部分。電極筒引出和被測(cè)量正比的感應(yīng)電勢(shì)信號(hào)。其采用非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成，且要與襯里保持齊平，便于流體在流過(guò)的時(shí)候不受到阻礙。流量計(jì)應(yīng)垂直于管道方向進(jìn)行安裝，防止沉淀物沉積。磁性定位器用于確定流量計(jì)在并下的位置;上下扶正器尚定流量計(jì)于套管中央的位置。地面儀器主要由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)回放線組成。計(jì)算機(jī)內(nèi)置應(yīng)用程序，控制測(cè)量數(shù)據(jù)的回放及存儲(chǔ)處理。數(shù)據(jù)回放線用于井下儀器和計(jì)算機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)井下儀器存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的接收工作，畫(huà)出測(cè)試卡片，用人機(jī)對(duì)話(huà)的方式完成數(shù)據(jù)處理和測(cè)試成果輸出。
當(dāng)管道中的導(dǎo)電液體通過(guò)電磁流量計(jì)時(shí)，由于被測(cè)液體在磁場(chǎng)中做一種切割磁力線形式的運(yùn)動(dòng)，在導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生出感應(yīng)電壓來(lái)。在具體測(cè)量流量時(shí)，因?yàn)橐肓说皖l磁電流，在流體流動(dòng)的管道截面上產(chǎn)生一個(gè)磁場(chǎng)，而流體以垂直于流動(dòng)方向的運(yùn)動(dòng)模式流過(guò)了該磁場(chǎng)，會(huì)讓導(dǎo)電性液體的流動(dòng)感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電壓來(lái)，其感應(yīng)電壓信號(hào)可以通過(guò)固定在測(cè)量管管壁上的兩個(gè)與液體直接接觸的電極檢測(cè)出來(lái)，再通過(guò)電路處理單元進(jìn)行放大、采樣和抗干擾等相應(yīng)處理后，就會(huì)獲得與流量值呈良好線性關(guān)系的具體信號(hào)。
3應(yīng)用效果
使用電磁流量計(jì)測(cè)量注入剖面，不僅不受注人液密度和粘度的影響，而且可靠耐用、正確率好、實(shí)效高，對(duì)測(cè)試環(huán)境亦無(wú)放射性污染。流量計(jì)對(duì)于不同射開(kāi)厚度的油層，或是同一油層，由于物性的差異會(huì)造成不同的吸液狀況，而電磁流量計(jì)測(cè)井卻能客觀真實(shí)地反映出其吸液的狀況。電磁流量計(jì)測(cè)井對(duì)厚油層能夠進(jìn)行細(xì)分解釋?zhuān)@示出厚油層吸人聚合物的所在位置，以及吸人聚合物的厚度"。電磁流量計(jì)在測(cè)井時(shí)，還可以反映出注聚合物的驅(qū)油效果。
對(duì)于出廠檢定合格的電磁流量計(jì)，在具體的應(yīng)用中它的正確率會(huì)受到很多因素的影響，包括感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)、磁場(chǎng)強(qiáng)度、測(cè)量管等。在實(shí)際測(cè)井中產(chǎn)生，誤差因素主要有以下幾個(gè)方面:
3.1流場(chǎng)狀況引起的誤差
被測(cè)介質(zhì)在流量計(jì)的管內(nèi)流動(dòng)時(shí)，由于受到管路條件的影響，當(dāng)電磁流量計(jì)的上游出現(xiàn)節(jié)門(mén)、三通等金屬管道的相應(yīng)管件時(shí)，或是因?yàn)榫S護(hù)不到位造成異物進(jìn)入了管路，就會(huì)對(duì)測(cè)量造成干擾，主要是對(duì)流量計(jì)的流速分布形成了影響，流量計(jì)測(cè)量的正確率不再精確。所以在測(cè)量的時(shí)候，應(yīng)將流量計(jì)盡量遠(yuǎn)離流量調(diào)節(jié)閥門(mén)。
3.2工作介質(zhì)方面造成的誤差
在使用電磁流量計(jì)對(duì)-些特殊的介質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)(例如對(duì)一些液態(tài)的化工產(chǎn)品或者是特殊處理的水等液體進(jìn)行檢測(cè))時(shí)，一般情況下介質(zhì)在工作時(shí)會(huì)經(jīng)常產(chǎn)生結(jié)晶，不僅會(huì)影響到對(duì)電極的測(cè)量,也會(huì)在金屬管道內(nèi)形成淤積，造成流量計(jì)內(nèi)徑的改變。另外，對(duì)一些附著沉淀物的流體進(jìn)行測(cè)量時(shí)，由于電極表面的污染，經(jīng)常會(huì)有引起零點(diǎn)變動(dòng)情況的出現(xiàn)。所以，在一些特殊的場(chǎng)合應(yīng)用電磁流量計(jì)測(cè)量時(shí)，要做到加開(kāi)清洗孔，清洗金屬管道，或是對(duì)流量計(jì)不定期進(jìn)行清洗;同時(shí)在測(cè)量時(shí)，要使流經(jīng)流量計(jì)的介質(zhì)保證足夠大的流速，避免污染物的沉積。有條件的場(chǎng)合，要選用具有電極自清理功能的電容式等新型電磁流量計(jì)來(lái)避免這些不必要的影響。
3.3安裝不當(dāng)及現(xiàn)場(chǎng)條件不當(dāng)造成的誤差
(1)傳感器外殼未接地出現(xiàn)的誤差。一般情況下，傳感器都是在金屬管道上進(jìn)行安裝，并且金屬管道都是在地下，很多人因此認(rèn)為對(duì)于儀表的外殼就不需要再做接地處理了。但是，這么操作卻是忽略了兩個(gè)重要問(wèn)題:一方面是金屬管道都做了防腐蝕處理，金屬管道與地不能大面積接觸;二是傳感器一般都由膠皮墊連接著法蘭而與金屬管道分隔開(kāi)，所以造成了傳感器的接地電阻大大增加，影響了流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果，進(jìn)而形成了誤差。另外，由于電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)一般均為幾毫伏左右，這也容易造成雜散電流對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。
(2)干擾環(huán)境下的輸出信號(hào)誤差分析。對(duì)于一般的電磁流量計(jì)來(lái)說(shuō)，傳感器即電極與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜應(yīng)做到盡可能短。因?yàn)閭魉托盘?hào)的電纜過(guò)長(zhǎng)，電纜本身的分布電容造成的負(fù)載效應(yīng)就會(huì)引起較大的測(cè)量誤差，同時(shí)也對(duì)信號(hào)受到干擾的幾率大大增加。在測(cè)量時(shí)，還要注意到走線方面，務(wù)必做到信號(hào)線與電源線分開(kāi)走線，這樣就能防止產(chǎn)生“寄生電容”的干擾。目前很多場(chǎng)合已經(jīng)用上了數(shù)字輸出儀表，以求獲得最為正確的測(cè)量數(shù)據(jù)。
(3)強(qiáng)電、強(qiáng)磁環(huán)境下的誤差分析。流量計(jì)工作環(huán)境方面，要注意盡可能地與強(qiáng)電、強(qiáng)磁等設(shè)備的距離遠(yuǎn)一些。由于電磁流量計(jì)在接地后，其周邊的附近如果也有一些其他的強(qiáng)電、強(qiáng)磁等設(shè)備也在接地，會(huì)造成流量計(jì)產(chǎn)生接地壓降，使電磁流量計(jì)接地電位變化，進(jìn)而對(duì)測(cè)量結(jié)果形成誤差。另外，流量計(jì)如果是在非常強(qiáng)的磁場(chǎng)下工作，比如變壓器等強(qiáng)電磁設(shè)備附近使用，周邊磁場(chǎng)環(huán)境的強(qiáng)度超過(guò)流量計(jì)電磁兼容的幅度時(shí)，會(huì)對(duì)測(cè)量結(jié)果的正確率造成很大的影響。
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