注水井分層流量實時測調儀校準質量影響因素分析

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

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注水井分層流量實時測調儀校準質量影響因素分析

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

隨著注水井高效測調技術的推廣，注水井分層流量實時測調儀在測調現場得到廣泛應用。結合現場實際，如注水量范圍、儀器雙流量使用情況等，在室內流量校準環境下，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行的校準數據對比分析，找出儀器校準的影響因素，從源頭上控制儀器的測量誤差，并提出了相應的解決措施，以達到提高儀器流量校準質量的目的。

注水井；分層流量測調；流量校準；測量準確度

隨著油田注入井分層調試技術的不斷發展，注水井分層流量實時測調儀（以下簡稱測調儀）得到廣泛應用。測調儀可以在地面實時監測流量和壓力變化，并可以通過控制堵塞器水嘴開度調節注入量，達到快速調配的目的[1]。由于測調儀是利用刻度數據進而測量、計算注水井的分層流量，對于使用頻率較高或長期未校準的測調儀，其流量測量準確度勢必會有所降低，直接影響注水井的分層調配質量。因此，通過對測調儀進行流量校準，將儀器調校至最佳狀態至關重要。結合現場測調工藝與室內校準流程，進行了系列的流量校準試驗，探索找到了校準質量的幾個影響因素及相應的解決辦法。

1　測調儀校準工藝流程簡介

測調儀校準裝置由水泵、表群、閥組、模擬井筒構成，如圖1所示。水流走向為水池、水泵、模擬井筒、直通或支路、電磁閥組、計量表群、水池，完成一個循環。

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

圖1　測調儀校準裝置結構圖

2　校準質量影響因素

由于測調儀校準工藝較為復雜，影響校準質量因素較多，通過對室內不同條件下試驗數據分析，找到了影響校準質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，會直接影響測量結果的準確性。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行了對比試驗。粘污后與清潔后的校準結果對比見表1。

表1　傳感器粘污后與清潔后的校準結果對比

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

2.2流量保持時間的影響

流量保持時間會影響測量結果的準確性。時間過短，穩流效果差，時間過長，校準效率降低。為了驗證保持時間對流量校準的影響程度，將在流量校準點為200m3/d、140m3/d、110m3/d、80m3/d、50m3/d、30m3/d處的保持時間均設置為500s，各流量點穩定時間見表2。其中，50m3/d為裝置管路切換流量點。

從表2中可知，6個流量校準點穩定時間存在一定的趨勢。

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

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

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

表2　各流量校準點下流量穩定時間（估算）

4）各流量點在穩定時間內，曲線中后端較前端更平穩。

根據校準規程要求，校準點連續測量記錄時間不少于300s[2]，各流量保持時間應根據流量穩定時間長短設置。

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，校準時應準確調節傳感器與進液口及水嘴之間的距離。若儀器頂端距離進液口過近，測量值會受到進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，均會導致儀器測量不準確。

目前，應用的模擬井水嘴距井口距離是2.1m，根據校準規程要求傳感器應位于模擬井的直管段中間位置，模擬井的直管段長度應大于1m，且上下0.5m管徑無變化[2]。選擇一支性能穩定的單流量測調儀，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校準點進行對比試驗，結果見表3。

通過以上數據比較發現：傳感器距離進液口0.8m以內時，引用誤差最大達到3.799%；在1～1.4m區間，引用誤差最大達到1.589%；在1.6～2.1m區間，引用誤差最大達到4.297%。可以判斷：傳感器距離進液口或水嘴越近，引用誤差越大。因此，吊測時，傳感器位于模擬井穩流段的最佳位置點時，受到的進液口和水嘴這2個擾流段的影響最小。根據試驗數據分析，儀器傳感器距離進液口及水嘴應均大于0.8m，且置于模擬井直管段中間的0.5m區間內，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結果

2.4扶正器的影響

測調儀是通過測“速”來計算流量，測量結果會受儀器居中程度的影響。在吊測時，如果扶正器強度不夠，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，影響校準質量。

同時，扶正器片造成的擾流干擾也會直接影響測量結果[5]，尤其是上扶正器距離上流量傳感器過近對流量校準的影響較大。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，并進行了流量對比試驗，見表4。

表4　扶正器距傳感器各位置流量校準結果

從表4中流量校準結果分析：扶正器距儀器傳感器的位置與流量校準引用誤差呈反向趨勢。扶正器未加長時的引用誤差最大，達到2.181%；扶正器加長10cm時的引用誤差次之，達到1.028%；扶正器加長20cm時的引用誤差最小，達到0.378%。扶正器未加長時，流經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　結論與建議

1）在儀器校準及現場測試施工過程中，應及時清潔傳感器，以確保儀器的測量準確度。

2）在校準過程中，應合理設置流量保持時間。在第一點及管路切換流量點處保持時間應相對更長，建議為450s以上；對于其他流量點，大流量較小流量的保持時間應更長，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）根據模擬井筒及各廠家井下儀器傳感器位置的不同，吊測時，應確保傳感器處在模擬井筒穩流段的最佳位置上，建議儀器傳感器距離模擬井筒進液口及水嘴均大于0.8m。

4）適當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引用誤差，建議加長兩者之間的距離，或研發“小擾流”扶正器。

［1］于國江.聯動測調技術試驗與應用［J］.科技與企業，2014 (10):319.

［2］注水井分層流量實時測調儀校準規程：Q/SY DQ1621-2014［S］.

［3］韓莎.超聲波流量計的測量原理和應用［J］.工業計量，2012，22(S2):64-66.

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

［5］胡鶴鳴.擾流流場對超聲流量計積分誤差的影響分析［J］.計量學報，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，現主要從事計量技術管理工作。

本文編輯：路萍2015-12-09