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      井下存儲式電磁流量計測井技術改進與應用

      來源:作者:發表時間:2018-06-06 14:14:10

       針對電磁流量計在偏心分注井測試過程中存在的問題:一是電磁流量計扶正器下井時三個彈簧片成張開狀態,儀器在下放過程中彈簧片始終與油管內壁摩擦,造成儀器下放阻力大,彈簧片易磨損,扶正效果不好,影響了測試成果質量和細分注水的精準性。二是流量計與配重桿連接方式為絲扣連接,儀器總體長度達到了2m左右,操作工人井口取放儀器困難,存在著安全隱患。為此一方面對電磁流量計扶正器進行了結構上的改進,另一方面研制了流量計與配重桿快速連接裝置,經現場應用,效果良好,有很好的推廣應用價值。
       
      河南油田為解決浮子流量計在污水中測試成功率低、精度不高的問題,于1999年引進了四川省科學城久利有限責任公司生產的型井下存儲式電磁流量計 [1] 。它是應用電磁感應原理測出導管中液體的平均流速,經換算求得流量。它的測量結果不受被測液體粘度、密度、溫度、壓力及其雜質含量的影響,測量精度非常高。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技術的核心部分,主要由上扶正器、電磁流量計主體、下扶正器、加重桿、導錐等幾部分組成。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試的主要手段。但是通過多年的現場應用,發現該流量計在結構上還有一些不足。一是該流量計扶正器下井時三個扶正器片呈張開狀態,在下放過程中扶正器片始終與油管內壁摩擦,造成下放阻力較大,現場統計有70%以上分注井下放儀器時需要人工送鋼絲300米-400米,測試勞動強度大,同時彈簧片易磨損,使得彈簧片強度降低,造成扶正效果不好,影響了測試成果質量和細分注水的精準性。據現場實測數據證明,井下扶正不好或強度不夠時井口流量與井下流量少則誤差10%,多則誤差達到50%以上,影響了測試成果質量和細分注水的精準性。二是儀器在下放過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,注水壓力達到25MPa以上時,儀器受到向上的推力達到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度會增加到2m左右,操作人員井口取放儀器困難,并存在著安全隱患。為此本人重新設計了扶正器結構,同時研制了儀器與加重桿快連接頭。
       
      1 電磁流量計扶正器結構改進
      1.1 結構
      為了解決電磁流量計扶正器存在彈簧片易磨損、扶正效果差,儀器下放困難等問題,對扶正器結構進行了改進:一是將原來的彈簧片由“張開”結構,改為主體上有能夠使彈簧片沿主體徑向打開和收回的驅動結構;二是增加了彈簧片的數量,由原來的3個彈簧片改為4個彈簧片,同時將彈簧片的厚度0.75mm增加到1.0mm。
       
      1.2 工作原理
      可預收緊型井下扶正器分別連接在電磁流量計的上端與下端,構成上下扶正器,下井前用手或專用收緊工具,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,在收縮過程中帶動彈簧卡座徑向位移,撥動滑塊,頂桿向上徑向位移,同時轉動凸輪,當凸輪邊緣上的球面凹坑與頂桿成水平線時松開頂桿,頂桿下端圓球面與凸輪上的球面凹坑偶合,松開4組彈簧片,此時彈簧片處于收緊狀態,將儀器裝入防噴管內,打開測試閘門儀器即可下井,如圖1所示。
      收緊狀態下可預收緊型井下扶正器
      下井的儀器帶動測井鋼絲下行 [2] ,通過井下偏心配水器時,凸輪上的鎖塊克服鎖塊扭簧的扭力作用向上翻轉,儀器可以順利通過偏心配水器,當下到井筒內任何一級偏心工作筒下方時,地面絞車上提儀器,儀器上行經過偏心配水器,鎖塊帶動凸輪順時針旋轉,頂桿球面與凸輪球面凹坑偶合脫開,頂桿上的滑塊在彈簧片彈力作用下向下位移帶動頂桿進入到凸輪凹腔內,同時扶正器上4個彈簧片在彈力作用下張開貼附在油管內壁上(見圖2)保證了儀器在油管內居中,然后按照測試方案即可分層流量測試。
      張開狀態下可預收緊型井下扶正器
      2 儀器與加重桿快連接頭研制
      2.1 結構
      它由兩部分組成,一部分主要由加重桿連接短接、銷軸、彈簧、彈簧卡座、連桿組成,另一部分由上卡套組成見圖3所示。
      儀器與加重桿快連接頭
      2.2 工作原理
      將加重桿連接短接-1、銷軸-2、彈簧-3、彈簧卡座-4、連桿-5,按照圖4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,按照流量計的組裝順序組裝好儀器即可下井。首先將加重桿與連接短接-1組裝部分放入井口防噴管內,然后將上卡套和流量計部分與連桿-5對接,上卡套-6與連桿-5成90°夾角時,連桿可以從上卡套底部長方形孔內進入到上卡
      套-6內腔內,然后向上翻轉上卡套和儀器部分,當上卡套-6與加重桿部分成180°時,彈簧卡座-4在彈簧力的作用下進入到上卡套-6底部擴腔孔內,實現了儀器與加重桿的連接,按照測試操作規程即可測試,測試完成后,需要取儀器時,首先將彈簧卡座-4向下壓縮彈簧,使得彈簧卡座-4與上卡套-6脫開,向下翻轉上卡套-6與儀器部分,當上卡套-6與彈簧卡座-4成90°時,水平方向向外拉儀器,即可將加重桿部分與儀器部分脫開,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生。
       
      2.3 儀器與加重桿快連接頭參數
      總長:162mm **大外徑:∮36mm 上下端連接絲扣:M30X1.5
       
      3 現場應用
      2014年8月預收緊彈簧片扶正器以及儀器與加重桿快連接頭實驗成功后,已由四川省科學城久利電子有限責任公司批量生產,配套在電磁流量計上,已在河南油田偏心分注井流量測試中推廣使用,從2015年至今每年測試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了2個月,所測流量值與地面流量計流量值吻合率高,見K4003偏心分注井對比實驗數據表1,從表1數據中可以看到從各個下行點所測取的流量數值與地面流量計流量值誤差小,達到了改進的目的。
       
      4 結論
      (1)改進后的預收緊扶正器代替原有的扶正器后,在所測取的流量數值與地面流量計流量值誤差大致減少了10%,特別是在井筒拐點處所測取的流量數值,與使用原扶正器所測取的流量數值對比減少25%,說明了預收緊電磁流量計扶正器的扶正效果好。
      (2)改進后的預收緊電磁流量計扶正器,增加了凸輪控制裝置,儀器在下放過程中4個彈簧片呈收攏狀態,減少了在下放中與油管內壁的摩擦,儀器下放深度超過井口10m以下,即可順利下放,降低了操作工人的測試勞動強度,也降低了彈簧片磨損程度,提高了扶正效果,提高了測試成果質量和細分注水的精準性。
      (3)研制的儀器與加重桿快連接頭,把原一體化連接結構,改為分體結構,儀器在井口防噴裝置內放入、取出方便,在保證儀器整體長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存在的安全風險。
      日日干夜夜操

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