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| 油田注水井流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析 |
| 油田注水井流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果分析 | | 發(fā)布時(shí)間：2017/4/20 10:42:16 |
摘 要： 本文分析了油田套損區(qū)注水井流量計(jì)目前狀況，介紹了四種流量計(jì)的工作原理，并通過對(duì)34口注水井流量計(jì)的應(yīng)用情況進(jìn)行跟蹤對(duì)比，論述了高壓干式水表出現(xiàn)負(fù)偏差的原因、機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)結(jié)合后的優(yōu)缺點(diǎn)，旋渦流量計(jì)的應(yīng)用狀況，提出了旋渦流量計(jì)完全代替高壓干式水表設(shè)想，對(duì)避免因儀表誤差影響油田注水、提高注水質(zhì)量有一定的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵字： 注水井 流量計(jì) 效果
1 幾種流量計(jì)的工作原理及特性
1.1 普通高壓干式水表。注水井高壓干式水表基本上采用角接式，少量為高壓旋渦流量計(jì)。工作原理是通過液體的動(dòng)能使葉輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)磁聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，使磁鋼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶動(dòng)磁片轉(zhuǎn)動(dòng)使其計(jì)數(shù)。在流量范圍內(nèi)葉輪的轉(zhuǎn)速可看成與流量成正比。
1.2 LGZ系列智能數(shù)顯水表。在普通高壓干式注水表的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了軸承材質(zhì)，提高了石墨襯套的耐磨性能，采用了電子顯示表頭，克服了普通高壓干式水表計(jì)數(shù)器存在的磨損老化，丟轉(zhuǎn)且不帶瞬時(shí)水量的缺點(diǎn)。利用電磁感應(yīng)原理將水表芯子葉輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，處理后進(jìn)入微電腦，計(jì)算后顯示累積和瞬時(shí)流量。
1.3 LSH系列電子水表。LSH系列電子水表為速度類流量?jī)x表，利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度與流量成正比關(guān)系原理。葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過葉輪軸上端環(huán)形磁鋼，把磁力傳遞給隔板上側(cè)的磁傳感器，磁傳感器感應(yīng)出的頻率信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形、脈寬處理等電路后以方波信號(hào)輸出，經(jīng)CMOS集成電路顯示器，分別顯示累積流量和瞬時(shí)流量。
1.4 LUB系列旋渦流量計(jì)。LUB系列旋渦流量計(jì)可分為普通型、文丘利型，它根據(jù)卡門和斯特羅哈爾旋渦產(chǎn)生及其與流量關(guān)系理論設(shè)計(jì)的。
工作原理是當(dāng)流體以一定流速流經(jīng)設(shè)置在流場(chǎng)中的旋渦發(fā)生體時(shí)，在柱體的下游產(chǎn)生一對(duì)交替出現(xiàn)的而且排列整齊的渦街，先在柱體的一側(cè)產(chǎn)生，繼而在另一側(cè)產(chǎn)生。得出產(chǎn)生渦街的頻率和流體的流速成正比關(guān)系式：f=StV/d。
f—旋渦分離頻率；V—流體流速；St—斯特哈爾常數(shù)；d—柱體迎流面寬度。
測(cè)出旋渦的分離頻率，就可獲得流體流速V，從而得出流量。
該流量計(jì)管內(nèi)無可動(dòng)部件，流量范圍寬，壓力損失小，穩(wěn)定性好，內(nèi)部電池供電，有斷電保護(hù)功能，安裝簡(jiǎn)便，維修率低，線性度好等優(yōu)點(diǎn)。
2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及結(jié)果分析
2.1 注水井流量計(jì)現(xiàn)狀。2010年3月份，對(duì)34口注水井的注水表進(jìn)行同時(shí)更換，其中溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)2口，安徽金大儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表4口，溫州精華石化儀表廠生產(chǎn)的LSH系列電子水表2口，普通高壓干式水表26口。
2.2 2010年9月34口注水井注水表檢定情況。2010年9月為了檢查流量計(jì)的工作狀況，把34塊流量計(jì)送計(jì)量局檢定，按照檢定標(biāo)準(zhǔn)，注水表在 公稱流量、分界流量和最小流量三個(gè)流量點(diǎn)上檢定，按照合格表的示值誤差標(biāo)準(zhǔn)，公稱流量為（15m3/h）±2%，分界流量（4.5m3/h）±3%，最小流量（1.2m3/h）±5%。檢定結(jié)果為，高壓干式水表26塊，合格12，不合格14塊，合格率為46%，試驗(yàn)水表8塊，檢定8塊，合格8塊，合格率100%。
2.3 第一次檢定結(jié)果分析。
2.3.1 普通高壓干式水表負(fù)偏差原因。①注水井注入過程中壓力較大，一般泵壓在14MPa左右，油壓在12MPa左右，壓力波動(dòng)時(shí)震動(dòng)大，使計(jì)數(shù)器與磁鋼產(chǎn)生空隙，并且有3塊水表計(jì)數(shù)器底部金屬殼不平，使計(jì)數(shù)器不能完全接觸磁鋼，產(chǎn)生丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，出現(xiàn)負(fù)偏差，這種情況較為普遍。②高壓干式水表塑料葉輪與中心軸高速旋轉(zhuǎn)，由于塑料葉輪易磨損，影響葉輪的正常旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象，使葉輪發(fā)卡，產(chǎn)生過水不轉(zhuǎn)，檢定發(fā)現(xiàn)有4塊配注量較高的水井水表發(fā)卡現(xiàn)象，出現(xiàn)負(fù)偏差。③腐蝕嚴(yán)重使葉輪相對(duì)銅殼體間隙增大。由于注水井注入的是污水，里面不可避免有污油、雜質(zhì)及聚合物等對(duì)銅殼體產(chǎn)生腐蝕，有3塊出現(xiàn)因?yàn)槁┦Мa(chǎn)生的負(fù)偏差。
2.3.2 LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表和LSH系列電子水表負(fù)偏差較小原因。①動(dòng)軸承原為塑料件改成石墨，增強(qiáng)耐磨性，克服了塑料易磨損的缺點(diǎn)，提高了傳動(dòng)精度。②改進(jìn)了密封圈的材質(zhì)，克服普通高壓干式水表密封不嚴(yán)的缺點(diǎn)。③采用了電子顯示表頭，一定程度上克服了普通高壓干式水表計(jì)數(shù)器存在的老化丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
2.3.3 LUB系列旋渦流量計(jì)偏差較小原因。LUB系列旋渦流量計(jì)無可動(dòng)部件，壓力損失較小，具有良好的線形度，所以誤差較小。因此，與高壓干式注水表相比，具有明顯優(yōu)越性。
2.4 2011年1月份8塊試驗(yàn)檢定結(jié)果。2011年1月，為了檢查試驗(yàn)水表的性能，我隊(duì)把8塊試驗(yàn)水表送到設(shè)計(jì)院儀表檢定室。
從兩次檢定對(duì)比，得出如下結(jié)論：①LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表和LSH系列電子水表經(jīng)過一年的使用負(fù)偏差變大，合格率下降，說明這類機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)相結(jié)合的水表雖然對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分作了改進(jìn)，采用了電子顯示表頭，仍不能完全克服普通高壓干式水表的缺點(diǎn)，因此，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。②溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)連續(xù)運(yùn)行12個(gè)月沒出現(xiàn)任何故障，累積流量、瞬時(shí)流量顯示正常，基本誤差在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，較好地滿足了注水井的計(jì)量要求。
3 結(jié)論
3.1 目前應(yīng)用的高壓干式水表不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，特別是進(jìn)入特高含水階段后，層間矛盾突出，穩(wěn)油控水難度加大，需要提高計(jì)量精度，加強(qiáng)注水井調(diào)整力度。
3.2 提高傳動(dòng)裝置性能、機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)結(jié)合能提高水表的計(jì)量精度，但使用壽命較短，性價(jià)比不合理，仍然滿足不了現(xiàn)場(chǎng)需要。
3.3 高壓旋渦流量計(jì)完全可以取代高壓干式水表。 |
摘 要： 本文分析了油田套損區(qū)注水井流量計(jì)目前狀況，介紹了四種流量計(jì)的工作原理，并通過對(duì)34口注水井流量計(jì)的應(yīng)用情況進(jìn)行跟蹤對(duì)比，論述了高壓干式水表出現(xiàn)負(fù)偏差的原因、機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)結(jié)合后的優(yōu)缺點(diǎn)，旋渦流量計(jì)的應(yīng)用狀況，提出了旋渦流量計(jì)完全代替高壓干式水表設(shè)想，對(duì)避免因儀表誤差影響油田注水、提高注水質(zhì)量有一定的指導(dǎo)作用。
關(guān)鍵字： 注水井 流量計(jì) 效果
1 幾種流量計(jì)的工作原理及特性
1.1 普通高壓干式水表。注水井高壓干式水表基本上采用角接式，少量為高壓旋渦流量計(jì)。工作原理是通過液體的動(dòng)能使葉輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)磁聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，使磁鋼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶動(dòng)磁片轉(zhuǎn)動(dòng)使其計(jì)數(shù)。在流量范圍內(nèi)葉輪的轉(zhuǎn)速可看成與流量成正比。
1.2 LGZ系列智能數(shù)顯水表。在普通高壓干式注水表的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了軸承材質(zhì)，提高了石墨襯套的耐磨性能，采用了電子顯示表頭，克服了普通高壓干式水表計(jì)數(shù)器存在的磨損老化，丟轉(zhuǎn)且不帶瞬時(shí)水量的缺點(diǎn)。利用電磁感應(yīng)原理將水表芯子葉輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，處理后進(jìn)入微電腦，計(jì)算后顯示累積和瞬時(shí)流量。
1.3 LSH系列電子水表。LSH系列電子水表為速度類流量?jī)x表，利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度與流量成正比關(guān)系原理。葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過葉輪軸上端環(huán)形磁鋼，把磁力傳遞給隔板上側(cè)的磁傳感器，磁傳感器感應(yīng)出的頻率信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形、脈寬處理等電路后以方波信號(hào)輸出，經(jīng)CMOS集成電路顯示器，分別顯示累積流量和瞬時(shí)流量。
1.4 LUB系列旋渦流量計(jì)。LUB系列旋渦流量計(jì)可分為普通型、文丘利型，它根據(jù)卡門和斯特羅哈爾旋渦產(chǎn)生及其與流量關(guān)系理論設(shè)計(jì)的。
工作原理是當(dāng)流體以一定流速流經(jīng)設(shè)置在流場(chǎng)中的旋渦發(fā)生體時(shí)，在柱體的下游產(chǎn)生一對(duì)交替出現(xiàn)的而且排列整齊的渦街，先在柱體的一側(cè)產(chǎn)生，繼而在另一側(cè)產(chǎn)生。得出產(chǎn)生渦街的頻率和流體的流速成正比關(guān)系式：f=StV/d。
f—旋渦分離頻率；V—流體流速；St—斯特哈爾常數(shù)；d—柱體迎流面寬度。
測(cè)出旋渦的分離頻率，就可獲得流體流速V，從而得出流量。
該流量計(jì)管內(nèi)無可動(dòng)部件，流量范圍寬，壓力損失小，穩(wěn)定性好，內(nèi)部電池供電，有斷電保護(hù)功能，安裝簡(jiǎn)便，維修率低，線性度好等優(yōu)點(diǎn)。
2 現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及結(jié)果分析
2.1 注水井流量計(jì)現(xiàn)狀。2010年3月份，對(duì)34口注水井的注水表進(jìn)行同時(shí)更換，其中溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)2口，安徽金大儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表4口，溫州精華石化儀表廠生產(chǎn)的LSH系列電子水表2口，普通高壓干式水表26口。
2.2 2010年9月34口注水井注水表檢定情況。2010年9月為了檢查流量計(jì)的工作狀況，把34塊流量計(jì)送計(jì)量局檢定，按照檢定標(biāo)準(zhǔn)，注水表在 公稱流量、分界流量和最小流量三個(gè)流量點(diǎn)上檢定，按照合格表的示值誤差標(biāo)準(zhǔn)，公稱流量為（15m3/h）±2%，分界流量（4.5m3/h）±3%，最小流量（1.2m3/h）±5%。檢定結(jié)果為，高壓干式水表26塊，合格12，不合格14塊，合格率為46%，試驗(yàn)水表8塊，檢定8塊，合格8塊，合格率100%。
2.3 第一次檢定結(jié)果分析。
2.3.1 普通高壓干式水表負(fù)偏差原因。①注水井注入過程中壓力較大，一般泵壓在14MPa左右，油壓在12MPa左右，壓力波動(dòng)時(shí)震動(dòng)大，使計(jì)數(shù)器與磁鋼產(chǎn)生空隙，并且有3塊水表計(jì)數(shù)器底部金屬殼不平，使計(jì)數(shù)器不能完全接觸磁鋼，產(chǎn)生丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，出現(xiàn)負(fù)偏差，這種情況較為普遍。②高壓干式水表塑料葉輪與中心軸高速旋轉(zhuǎn)，由于塑料葉輪易磨損，影響葉輪的正常旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象，使葉輪發(fā)卡，產(chǎn)生過水不轉(zhuǎn)，檢定發(fā)現(xiàn)有4塊配注量較高的水井水表發(fā)卡現(xiàn)象，出現(xiàn)負(fù)偏差。③腐蝕嚴(yán)重使葉輪相對(duì)銅殼體間隙增大。由于注水井注入的是污水，里面不可避免有污油、雜質(zhì)及聚合物等對(duì)銅殼體產(chǎn)生腐蝕，有3塊出現(xiàn)因?yàn)槁┦Мa(chǎn)生的負(fù)偏差。
2.3.2 LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表和LSH系列電子水表負(fù)偏差較小原因。①動(dòng)軸承原為塑料件改成石墨，增強(qiáng)耐磨性，克服了塑料易磨損的缺點(diǎn)，提高了傳動(dòng)精度。②改進(jìn)了密封圈的材質(zhì)，克服普通高壓干式水表密封不嚴(yán)的缺點(diǎn)。③采用了電子顯示表頭，一定程度上克服了普通高壓干式水表計(jì)數(shù)器存在的老化丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。
2.3.3 LUB系列旋渦流量計(jì)偏差較小原因。LUB系列旋渦流量計(jì)無可動(dòng)部件，壓力損失較小，具有良好的線形度，所以誤差較小。因此，與高壓干式注水表相比，具有明顯優(yōu)越性。
2.4 2011年1月份8塊試驗(yàn)檢定結(jié)果。2011年1月，為了檢查試驗(yàn)水表的性能，我隊(duì)把8塊試驗(yàn)水表送到設(shè)計(jì)院儀表檢定室。
從兩次檢定對(duì)比，得出如下結(jié)論：①LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表和LSH系列電子水表經(jīng)過一年的使用負(fù)偏差變大，合格率下降，說明這類機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)相結(jié)合的水表雖然對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分作了改進(jìn)，采用了電子顯示表頭，仍不能完全克服普通高壓干式水表的缺點(diǎn)，因此，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。②溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)連續(xù)運(yùn)行12個(gè)月沒出現(xiàn)任何故障，累積流量、瞬時(shí)流量顯示正常，基本誤差在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，較好地滿足了注水井的計(jì)量要求。
3 結(jié)論
3.1 目前應(yīng)用的高壓干式水表不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，特別是進(jìn)入特高含水階段后，層間矛盾突出，穩(wěn)油控水難度加大，需要提高計(jì)量精度，加強(qiáng)注水井調(diào)整力度。
3.2 提高傳動(dòng)裝置性能、機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)結(jié)合能提高水表的計(jì)量精度，但使用壽命較短，性價(jià)比不合理，仍然滿足不了現(xiàn)場(chǎng)需要。
3.3 高壓旋渦流量計(jì)完全可以取代高壓干式水表。 |
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