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        電磁流量計

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        電磁流量計試井故障判斷及處理方法研究

        來源:作者:發表時間:2017-07-07 09:23:54

         摘 要: 大港油田試井作業為油氣井有效開發開采提供著重要的資料數據,其中電磁流量計試井在測調工藝的應用中具有重要作用,其流量計的準確性,確保了測調注水的精確性與穩定性。本文主要討論了電磁流量計試井工藝的工作原理,遇到的問題和解決方法,為今后類似問題的解決提供參考和借鑒。

         
         引言
                電磁流量計測試方法是鋼絲試井工藝的重要一種測試方法,主要應用于測調注水、產液測量、油氣開采等眾多作業中,在油氣天開發中起著重要的資料支撐和數據分析作用,對于精確調節液量、控制流量、保障穩定生產有著重要的意義,因此準確掌握其工作原理,在不同環境中根據故障現象精準掌握故障根源,排除故障因素,是確保油氣穩定生產的重要課題。
         
        1 電磁流量計基本原理
                1.1 基本原理 電磁流量計測量原理利用法拉第電磁感應定律。
        在非磁性管道中,通過被測介質,例如油氣水等具有導電性物質,在磁場中來回切割磁感線,從而在閉合回路的磁場兩極間產生感應電動勢,在固定磁場強度的情況下,電動勢大小將與導體(油氣水)的速度、流量成正比,通過確定參數,便能夠測量準確流量。
        電磁流量計工作原理圖
                1.2 主要參數及公式 在圖 1 中,當導電流體以平均流速 V(m/s)通過裝有一對測量電極的一根內徑為 D(m)的絕緣管子流動時,并且該管子處于一個均勻的磁感應強度為 B(T)的磁場中。那么,在一對電極上就會感應出垂直于磁場方和流動方向的電動勢(E)。由電磁感應定律可寫做(1)式:
                E=B·D·V(V) (1)
                通常,體積流量可以寫作
              QQ截圖20170707092653.jpg
                由公式(1)和(2)可得到:
                公式3
                因此電動勢可表示為:
                公式4
                 QQ截圖20170707092707.jpg
                可見,流量與電動勢 E 成正比。
        1.3 電磁流量計應用中主要特點
        1.3.1 應用中的優點。
                ①電磁流量計在應用過程中,雖然有流量通過,因為監測因素只與流量和電磁強度有關,隨時產生數據,所以不產生數據間歇性變化,不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導率影響,測量結果精確。
                ②電磁流量計不對流量產生阻礙作用,因此不會因為測流量造成油氣生產的壓力損失,能夠保證油氣穩產上產。
                ③電磁流量計的測量通道是孔徑較大的光滑直管,在油氣井測試中不易阻塞,對于注水、注聚合物、粘度高、含小蠟塊的油氣水精均能使用。
                ④電磁流量計流量可選范圍寬,能夠從 20:1 到 50:1 均能適用,流速測量可在 0.5~10m/s 內選定,可以根據需要擴大和縮小流量。
                ⑤電磁流量計可測正反雙向流量和測脈動流量,口徑范圍大,從幾毫米到 3m。
                ⑥常見的流量計測量中,由于選材特殊,容易受到井內液體、油氣的腐蝕,三暢電磁流量計選材范圍廣,導管能過流量即可,能廣泛應用于硫化氫、注水、注聚合物等腐蝕性油氣井生產試井中。
         
        1.3.2 應用中的缺點。① 電磁流量計對于導電率很低的液體,如有機化合物溶劑、氣體、含有較多較大氣泡的液體不能測量。②三暢電磁流量計不能用于較高溫度的液體或溫度很低的液體,高溫容易破壞內管內襯材料和電氣絕緣材料。
         
        2 電磁流量計試井主要影響因素及處理
        2.1 安裝問題及處理方法 
                ①儀表無顯示。電磁流量計電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障,例如安裝在易積聚氣體的管系**高點,自上而下的垂直管上。故障處理:依次檢查三暢電磁流量計傳感器安裝位置是否正確,電壓是否符合要求,電源是否接通,電源保險絲是否完好,顯示器對比度調節是否能夠調節。
                ②空管報警。電磁流量計中內管未能清理干凈造成蠟堵、污垢,形成流量計無法充滿液體。以及流體直接排除,形成測量管未能充滿液體。故障處理:首先檢查內管是否清理干凈,其次檢查流體是否充滿傳感器內管;然后將 SIG1、SIG2 和 SIGGND 三點短路,如果空管報警“提示撤消”,說明轉換器正常,有可能是被測流體電導率低或空管閾值及空管量程設置錯誤;**后用萬用表測量 DS1 和 DS2 之間的直流電壓,如果大于1V,證明傳感器電極被污染,清洗傳感器電極。
         
                2.2 測量環境影響因素及處理方法 在測量的環境中如果出現強電磁波、大型電機磁場、管道雜散電流干等影響因素時,將出現電磁波測量前的信號波動。故障處理:出現空間其他大型電機或者大量電流引起的電磁波干擾時,通常采用單層或多層絕緣外皮包裹,屏蔽電磁來源予以保護。出現管道雜散電流干擾時,小電流影響時,采取良好的單獨接地保護;遇到強大的電流,只能將測量管道與流量傳感器進行絕緣處理。
         
                2.3 測量過程故障 當三暢電磁流量計正確安裝后,調試并能正常運行,此時出現的測量過程故障主要分為傳感器內壁有污染、測量流體含其他雜質多、自然雷擊等因素引起的。
         
                2.3.1 傳感器內壁有污染。電磁流量計測量含蠟、注聚合物、注污水井等含雜質多的流體時,經過一段時間測量后,傳感器內壁積累污染物,導致電導率太大或太小造成的,電信號出現較大波動;若出現附著物為絕緣層,則電極回路將出現斷路,儀表不能正常工作,產生故障。故障處理:及時清除測量管內積累的雜物或污染物。
         
                2.3.2 流體含有其他雜質。測量液體含量過多污染顆粒物時,將出現噪音,使輸出信號產生波動。測量的流體中含有較多氣泡時,隨著氣泡的增加,信號出現波動,若形成氣泡層覆蓋整個電極表面時,造成電極回路瞬間斷路,輸出信號出現更大的波動。故障處理:盡快排出管道內部氣體層,或選擇流速較低的較干凈的井進行測量,可以待測井進行提前洗井,使雜質和氣體盡快排出。
         
                2.3.3 電介質電極材料選擇不合理。電極材料與被測介質選配不合理時,產生電化學腐蝕,或者物理性的磁性極化現象時,將出現測量信號波動。故障處理:根據測量的流體所含的化學元素和使用手冊正確選配電極材料。
         
                2.3.4 雷電打擊。雷擊容易造成儀表間的線路瞬間出現較大電流或較高電壓,造成儀表損壞,其中主要因素是通過電源線、勵磁線圈、傳感器與轉換器之間的流量信號線等途徑引入。故障處理:做好雷擊的電流轉移,在未測量前選擇無雷電天氣測量,在突發事件時采用關閉電源、信號源的方式阻止雷擊。
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