注水井分層流量實(shí)時測調(diào)儀校準(zhǔn)質(zhì)量影響因素分析

楊偉民，劉碧青，宋佳中國石油大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司（黑龍江　大慶　163114）

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注水井分層流量實(shí)時測調(diào)儀校準(zhǔn)質(zhì)量影響因素分析

楊偉民，劉碧青，宋佳
中國石油大慶油田有限責(zé)任公司測試技術(shù)服務(wù)分公司（黑龍江大慶163114）

隨著注水井高效測調(diào)技術(shù)的推廣，注水井分層流量實(shí)時測調(diào)儀在測調(diào)現(xiàn)場得到廣泛應(yīng)用。結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際，如注水量范圍、儀器雙流量使用情況等，在室內(nèi)流量校準(zhǔn)環(huán)境下，通過對儀器傳感器沾污、流量保持時間、傳感器測量位置、扶正器與傳感器距離等條件下進(jìn)行的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)對比分析，找出儀器校準(zhǔn)的影響因素，從源頭上控制儀器的測量誤差，并提出了相應(yīng)的解決措施，以達(dá)到提高儀器流量校準(zhǔn)質(zhì)量的目的。

注水井；分層流量測調(diào)；流量校準(zhǔn)；測量準(zhǔn)確度

隨著油田注入井分層調(diào)試技術(shù)的不斷發(fā)展，注水井分層流量實(shí)時測調(diào)儀（以下簡稱測調(diào)儀）得到廣泛應(yīng)用。測調(diào)儀可以在地面實(shí)時監(jiān)測流量和壓力變化，并可以通過控制堵塞器水嘴開度調(diào)節(jié)注入量，達(dá)到快速調(diào)配的目的[1]。由于測調(diào)儀是利用刻度數(shù)據(jù)進(jìn)而測量、計(jì)算注水井的分層流量，對于使用頻率較高或長期未校準(zhǔn)的測調(diào)儀，其流量測量準(zhǔn)確度勢必會有所降低，直接影響注水井的分層調(diào)配質(zhì)量。因此，通過對測調(diào)儀進(jìn)行流量校準(zhǔn)，將儀器調(diào)校至最佳狀態(tài)至關(guān)重要。結(jié)合現(xiàn)場測調(diào)工藝與室內(nèi)校準(zhǔn)流程，進(jìn)行了系列的流量校準(zhǔn)試驗(yàn)，探索找到了校準(zhǔn)質(zhì)量的幾個影響因素及相應(yīng)的解決辦法。

1　測調(diào)儀校準(zhǔn)工藝流程簡介

測調(diào)儀校準(zhǔn)裝置由水泵、表群、閥組、模擬井筒構(gòu)成，如圖1所示。水流走向?yàn)樗亍⑺谩⒛M井筒、直通或支路、電磁閥組、計(jì)量表群、水池，完成一個循環(huán)。

測調(diào)儀流量校準(zhǔn)流程包括吊測、坐測直通及坐測支路3種流量校準(zhǔn)。吊測流量校準(zhǔn)時，將儀器垂直居中下放到模擬井筒中，水流直通油管與工具；坐測直通流量校準(zhǔn)時，打開儀器調(diào)節(jié)臂，下放儀器使其坐在堵塞器上，水流直通油管與工具；坐測支路流量校準(zhǔn)時，儀器坐在配水器的堵塞器上，水流經(jīng)水嘴閥走支路循環(huán)[2]。

圖1　測調(diào)儀校準(zhǔn)裝置結(jié)構(gòu)圖

2　校準(zhǔn)質(zhì)量影響因素

由于測調(diào)儀校準(zhǔn)工藝較為復(fù)雜，影響校準(zhǔn)質(zhì)量因素較多，通過對室內(nèi)不同條件下試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，找到了影響校準(zhǔn)質(zhì)量的四方面主要因素。

2.1儀器粘污的影響

儀器傳感器部分殘留油污，會直接影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。為了量化油污粘污的影響程度，取同一個儀器，并人為的將傳感器涂上原油油膜進(jìn)行了對比試驗(yàn)。粘污后與清潔后的校準(zhǔn)結(jié)果對比見表1。

表1　傳感器粘污后與清潔后的校準(zhǔn)結(jié)果對比

校準(zhǔn)結(jié)果可以看出：傳感器粘污后，在各流量點(diǎn)測得引用誤差均超過該儀器技術(shù)要求（2%），且最大達(dá)到4.778%；清理后的各流量點(diǎn)測得引用誤差均降低為2%以內(nèi)，最大引用誤差僅為0.911%，說明傳感器粘污對校準(zhǔn)結(jié)果影響很大。儀器流道內(nèi)有油污淤泥等阻塞物，會造成流體不暢，影響流速、流量。若超聲流量計(jì)的上下流量傳感器受到污染，在污染界面聲波會產(chǎn)生折射，超聲波相位發(fā)生偏移，導(dǎo)致儀器測量線性失真[3]。若電磁流量計(jì)傳感器受到污染，同樣電磁流量計(jì)的測量信號線性會失真[4]，從而影響校準(zhǔn)結(jié)果。

2.2流量保持時間的影響

流量保持時間會影響測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。時間過短，穩(wěn)流效果差，時間過長，校準(zhǔn)效率降低。為了驗(yàn)證保持時間對流量校準(zhǔn)的影響程度，將在流量校準(zhǔn)點(diǎn)為200m3/d、140m3/d、110m3/d、80m3/d、50m3/d、30m3/d處的保持時間均設(shè)置為500s，各流量點(diǎn)穩(wěn)定時間見表2。其中，50m3/d為裝置管路切換流量點(diǎn)。

從表2中可知，6個流量校準(zhǔn)點(diǎn)穩(wěn)定時間存在一定的趨勢。

1）在第一點(diǎn)200m3/d、140m3/d及50m3/d（管路切換流量點(diǎn)）處，前150s之內(nèi)曲線呈明顯波動狀態(tài)，150s至500s內(nèi)呈相對平穩(wěn)狀態(tài)。

2）在110m3/d處，前100s呈輕微波動狀態(tài)，100s 至500s之內(nèi)呈相對平穩(wěn)狀態(tài)。

3）在80m3/d及30m3/d處，流量曲線波動相對更平穩(wěn)，前100s以內(nèi)均達(dá)到穩(wěn)定，且后者較前者穩(wěn)定時間更長。

表2　各流量校準(zhǔn)點(diǎn)下流量穩(wěn)定時間（估算）

4）各流量點(diǎn)在穩(wěn)定時間內(nèi)，曲線中后端較前端更平穩(wěn)。

根據(jù)校準(zhǔn)規(guī)程要求，校準(zhǔn)點(diǎn)連續(xù)測量記錄時間不少于300s[2]，各流量保持時間應(yīng)根據(jù)流量穩(wěn)定時間長短設(shè)置。

2.3流量傳感器位置的影響

在吊測情況下，由于各儀器長度不同，流量傳感器在模擬井中的位置也不同，校準(zhǔn)時應(yīng)準(zhǔn)確調(diào)節(jié)傳感器與進(jìn)液口及水嘴之間的距離。若儀器頂端距離進(jìn)液口過近，測量值會受到進(jìn)液口水流波動的影響；若距離水嘴過近，又會受到水嘴變徑段的干擾，均會導(dǎo)致儀器測量不準(zhǔn)確。

目前，應(yīng)用的模擬井水嘴距井口距離是2.1m，根據(jù)校準(zhǔn)規(guī)程要求傳感器應(yīng)位于模擬井的直管段中間位置，模擬井的直管段長度應(yīng)大于1m，且上下0.5m管徑無變化[2]。選擇一支性能穩(wěn)定的單流量測調(diào)儀，其連接電纜頭后傳感器距儀器頂端0.5m，將儀器傳感器分別置于直管段各位置處，在210m3/d校準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行對比試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

通過以上數(shù)據(jù)比較發(fā)現(xiàn)：傳感器距離進(jìn)液口0.8m以內(nèi)時，引用誤差最大達(dá)到3.799%；在1～1.4m區(qū)間，引用誤差最大達(dá)到1.589%；在1.6～2.1m區(qū)間，引用誤差最大達(dá)到4.297%。可以判斷：傳感器距離進(jìn)液口或水嘴越近，引用誤差越大。因此，吊測時，傳感器位于模擬井穩(wěn)流段的最佳位置點(diǎn)時，受到的進(jìn)液口和水嘴這2個擾流段的影響最小。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析，儀器傳感器距離進(jìn)液口及水嘴應(yīng)均大于0.8m，且置于模擬井直管段中間的0.5m區(qū)間內(nèi)，如圖2所示。

圖2　吊測示意圖

表3　傳感器在不同位置處流量示值校準(zhǔn)結(jié)果

2.4扶正器的影響

測調(diào)儀是通過測“速”來計(jì)算流量，測量結(jié)果會受儀器居中程度的影響。在吊測時，如果扶正器強(qiáng)度不夠，特別是在大流量水流的沖擊下，會引起儀器晃動，無法保證儀器居中，影響校準(zhǔn)質(zhì)量。

同時，扶正器片造成的擾流干擾也會直接影響測量結(jié)果[5]，尤其是上扶正器距離上流量傳感器過近對流量校準(zhǔn)的影響較大。為了量化擾流干擾程度，取同一個儀器，將上扶正器與上傳感器之間分別加了10cm、20cm的短接，并進(jìn)行了流量對比試驗(yàn)，見表4。

表4　扶正器距傳感器各位置流量校準(zhǔn)結(jié)果

從表4中流量校準(zhǔn)結(jié)果分析：扶正器距儀器傳感器的位置與流量校準(zhǔn)引用誤差呈反向趨勢。扶正器未加長時的引用誤差最大，達(dá)到2.181%；扶正器加長10cm時的引用誤差次之，達(dá)到1.028%；扶正器加長20cm時的引用誤差最小，達(dá)到0.378%。扶正器未加長時，流經(jīng)傳感器的水流流速受到影響；加長后，避開了擾流段，有效降低了儀器測量引用誤差。

3　結(jié)論與建議

1）在儀器校準(zhǔn)及現(xiàn)場測試施工過程中，應(yīng)及時清潔傳感器，以確保儀器的測量準(zhǔn)確度。

2）在校準(zhǔn)過程中，應(yīng)合理設(shè)置流量保持時間。在第一點(diǎn)及管路切換流量點(diǎn)處保持時間應(yīng)相對更長，建議為450s以上；對于其他流量點(diǎn)，大流量較小流量的保持時間應(yīng)更長，建議大于100 m3/d的流量保持時間為450s以上，小于100 m3/d的流量保持時間為400s以上。

3）根據(jù)模擬井筒及各廠家井下儀器傳感器位置的不同，吊測時，應(yīng)確保傳感器處在模擬井筒穩(wěn)流段的最佳位置上，建議儀器傳感器距離模擬井筒進(jìn)液口及水嘴均大于0.8m。

4）適當(dāng)增加扶正器與傳感器之間的距離，能有效降低儀器流量校準(zhǔn)引用誤差，建議加長兩者之間的距離，或研發(fā)“小擾流”扶正器。

［1］于國江.聯(lián)動測調(diào)技術(shù)試驗(yàn)與應(yīng)用［J］.科技與企業(yè)，2014 (10):319.

［2］注水井分層流量實(shí)時測調(diào)儀校準(zhǔn)規(guī)程：Q/SY DQ1621-2014［S］.

［3］韓莎.超聲波流量計(jì)的測量原理和應(yīng)用［J］.工業(yè)計(jì)量，2012，22(S2):64-66.

［4］李忠虎.電磁流量計(jì)測量誤差原因剖析及對策［J］.計(jì)量技術(shù)，2006(9):64-66.

［5］胡鶴鳴.擾流流場對超聲流量計(jì)積分誤差的影響分析［J］.計(jì)量學(xué)報(bào)，2011,32(3):198-202.

With the promotion of efficient measurement and adjusting technology of water injection wells, the water injection well lay?ered flow-rate real-time measuring and adjusting instrument is widely used in the field. Combined with the actual scene, such as water injection volume range, the use of double flow, etc., the factors of influencing the calibration quality of the instrument are found by com?paring the laboratory calibration data under different sensor pollution condition, flow-rate maintain time and distance between stabilizer and sensor to control the instrument’s measuring error from the source. The measures to improve the calibration quality of the instru?ment are put forward.

water injection well; layered flow-rate measuringand adjusting; flow rate calibration; measurement accuracy

楊偉民（1971-），男，工程師，現(xiàn)主要從事計(jì)量技術(shù)管理工作。

本文編輯：路萍2015-12-09