井口流速測量裝置的研制與應用

孫玉平，劉松林，潘國輝，李 興

（江蘇油田分公司采油一廠，江蘇揚州 225265）

1 基本原理

在采油過程中油管內流動的是一種多相流，是原油、水、氣的混合物，當流體流過節流件時，流體將被加速，根據伯努利原理（即能量守恒定律），物體的動能增加，則其勢能減小，如下式（1）成立：

式（1）變形得：

根據液體流動性原理，式（3）成立：

液體可以認為收縮前后密度不變即：ρ1=ρ2

液體流速為：

流體的體積流速為式（4）:

流體的質量流量為式（5）：

在流量計結構圖中，流體流過節流件時，在節流件前端由于受節流件阻擋，流速為零，在式（1）中，V1為0，式（1）變為：

由式（6）求得速度：

2 結構設計和硬件設計

測量裝置設計原則[1，2]為：外觀小巧，使用方便。將測量裝置的主體設計成紡錘體式的結構，安裝時將抽油井井口原堵頭拆下，測量裝置從堵頭位置插于油管，測量裝置尾部的堵頭式結構封住油管，這種結構能起到穩流、節流的效果。

紡錘體的頭部安裝有差壓傳感器，測量節流前后的壓力差；尾部安裝有絕對壓力及溫度傳感器；在紡錘體的頭部設有取壓孔，通往差壓傳感器的一個壓力感應面，在兩電容的中間部分設有取壓孔，通往差壓傳感器的另一個壓力感應面和絕對壓力傳感器的感應面（見圖1），硬件設計框圖（見圖2）。

圖1 測量裝置結構圖

圖2 硬件設計框圖

圖3

圖4

3 現場應用

現場試驗的裝置（見圖3、圖4）。現場試驗時，對現場設備做簡單改造，擴大油嘴套的內徑，使其與所安裝的油管內徑相同，拆下堵頭，將測量裝置插于油管中，安裝在堵頭的位置。

3.1 CZ120 井試驗情況

在側真120 井試驗時，在裝置上增加利用差壓測量流量的功能，測量裝置安裝到位后，設定裝置測量間隔。測量裝置按照設定的時間間隔測量體積流量數據，自動分析抽油機運行周期，計算一個周期內的平均體積流量，流量累加計算出一天的體積流量，并繪制出一天的體積流量變化曲線。連續測量7 d，流量平穩，日平均體積流量在110 m3左右。

3.2 Z190 井試驗情況

Z190 井每天的平均流量不穩定，連續測量57 d的單日平均體積流量變化曲線（見圖5）。

Z190 井日產氣量200 m3，井口平均壓力0.9 MPa，溫度55 ℃，根據氣體方程，將產氣量換算成井口狀態下的體積24.8 m3，減去氣體體積之后的體積流量曲線（見圖6），平均日產液量30.6 m3。

4 結論

井口流速測量裝置安裝于CZ120、Z190 井等15口的試驗裝置已經連續運行了4 個多月，從現場應用能夠測量出井口位置的溫度、壓力、流量（流速）數據，從中可以發現油井的產液量的變化情況，為油井的測試分析提供了技術支撐。

圖5 總體積流量變化曲線

圖6 液態體積流量變化曲線