電磁流量計(jì)電磁法測(cè)量流體流量由于無(wú)可動(dòng)部件及阻流元件,被廣泛應(yīng)用于地面單相、導(dǎo)電(如水)流體的流量測(cè)量,也廣泛應(yīng)用于油田注水井、注聚井的注入剖面測(cè)井中,重復(fù)性好,測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確可靠。近年嘗試將電磁法應(yīng)用于油田產(chǎn)出剖面測(cè)井中測(cè)量油水兩相流的流量,在室內(nèi)實(shí)驗(yàn)表明,在高含水(含水率大于80%)的條件下,只要流過(guò)電磁流量傳感器的油水兩相流體達(dá)到足夠高的流速,即能達(dá)到理想的測(cè)量效果,能很好地進(jìn)行油水兩相流的流量測(cè)量,但是在低流量時(shí)測(cè)量誤差大,而且在含水率低于50%的情況下,儀器響應(yīng)頻率數(shù)據(jù)波動(dòng)大,該方法不適于進(jìn)行流量測(cè)量,限制了該方法的使用。本文在原有的流量計(jì)基礎(chǔ)上,采取分流的方法,即通過(guò)減少測(cè)量傳感器內(nèi)油量以提高含水率的方法,使儀器能更好地進(jìn)行油水兩相流流量的測(cè)量,降低電磁流量計(jì)的流量測(cè)量下限,拓寬了含水率應(yīng)用范圍。
1.分流式電磁流量計(jì)整體結(jié)構(gòu)及分流比、進(jìn)液口間距、分流管位置設(shè)計(jì)分流式電磁流量計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)見(jiàn)圖1。
儀器到達(dá)測(cè)量點(diǎn)后,撐開(kāi)集流器,密封儀器與井壁之間的環(huán)形空間,油水混合流體從下向上流動(dòng);在低流量時(shí),由于滑脫作用使輕質(zhì)相的油在傘布下聚集,當(dāng)堆積到上進(jìn)液口的位置時(shí),上部的油相從上進(jìn)液口處流入,流經(jīng)儀器內(nèi)壁與分流管形成的環(huán)形空間,受上封隔器的阻隔作用,油從下出液口流出,傘布下含有 部分油的水相受下封隔器的阻隔作用,從下進(jìn)液口流入分流管,進(jìn)入電磁流量傳感器流道,流經(jīng)電磁流量傳感器,流體經(jīng)電磁流量傳感器檢測(cè)后,由上出液口流出,完成流量測(cè)量。通過(guò)分流掉一部分油的方法使流經(jīng)電磁流量傳感器內(nèi)流體的含水率得到提高,有利于儀器進(jìn)行流量測(cè)量。由于儀器在測(cè)井前需進(jìn)行模擬井標(biāo)定得到標(biāo)定圖版,通過(guò)標(biāo)定圖版進(jìn)行流量計(jì)算,所以盡管進(jìn)行了分流設(shè)計(jì),不會(huì)影響流量的測(cè)量結(jié)果。
在分流方法設(shè)計(jì)中,分流比(儀器內(nèi)壁與分流管形成的環(huán)形空間面積與儀器內(nèi)部截面積之比)、進(jìn)液口間距(上進(jìn)液口下端與下進(jìn)液口上端距離)、分流管位置(分流管下端所在位置)決定著分流效果,分流比的大小決定了分流掉的流體的多少,直接決定了流過(guò)傳感器流道內(nèi)流體的流速,分流比過(guò)大,傳感器流道內(nèi)流速低,不利于流量的測(cè)量;進(jìn)液口間距決定了傘布下油堆積的高度,合適的分流管位置更有利于油的堆積。進(jìn)液口間距及分流管位置決定了傳感器流道內(nèi)含水率的大小,合適的進(jìn)液口間距及分流管位置設(shè)計(jì)可以使流量傳感器流道內(nèi)含水率得到提高,有利于流量的測(cè)量。通過(guò)用 FLUENT流體
仿真軟件進(jìn)行流場(chǎng)仿真,得到優(yōu)化的設(shè)計(jì)結(jié)果:分流比設(shè)計(jì)為10%,上下進(jìn)液口間距為30mm,分流管下端延伸到下進(jìn)液口下端20mm。
2.結(jié)論
(1)從測(cè)量信號(hào)強(qiáng)弱和穩(wěn)定性考慮,頻率在1~10MHz范圍內(nèi),測(cè)量信號(hào)相對(duì)較強(qiáng),呈逐漸增強(qiáng)的趨勢(shì),且穩(wěn)定性較好;當(dāng)頻率超過(guò)10MHz左右的時(shí)侯,測(cè)量信號(hào)逐漸減弱,且穩(wěn)定性差。
(2)從測(cè)量響應(yīng)信噪比考慮,頻率3MHz下的全空氣和全鹽水測(cè)量信號(hào)差異ZUI大,更利于數(shù)據(jù)處理和圖像重建,且在對(duì)50%空氣鹽水的測(cè)量中,測(cè)量響應(yīng)特征明顯,規(guī)律性較好。
(3)從測(cè)量信號(hào)強(qiáng)弱、穩(wěn)定性以及測(cè)量響應(yīng)信噪比考慮,電磁流動(dòng)成像測(cè)井的工作頻率如果選擇在1~10MHz內(nèi),實(shí)驗(yàn)測(cè)量信號(hào)強(qiáng),基本保持穩(wěn)定且不同介質(zhì)測(cè)量信號(hào)差異明顯;再?gòu)牟煌橘|(zhì)測(cè)量信號(hào)差異大小和層流響應(yīng)特征出發(fā),頻率為3MHz的時(shí)候,傳感器可以獲得很高的靈敏度。
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