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电磁流量计

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电磁流量计试井故障判断及处理方法研究

来源:作者:发表时间:2017-07-07 09:23:54

 摘 要: 大港油田试井作业为油气井有效开发开采提供着重要的资料数据,其中电磁流量计试井在测调工艺的应用中具有重要作用,其流量计的准确性,确保了测调注水的精确性与稳定性。本文主要讨论了电磁流量计试井工艺的工作原理,遇到的问题和解决方法,为今后类似问题的解决提供参考和借鉴。

 
 引言
        电磁流量计测试方法是钢丝试井工艺的重要一种测试方法,主要应用于测调注水、产液测量、油气开采等众多作业中,在油气天开发中起着重要的资料支撑和数据分析作用,对于精确调节液量、控制流量、保障稳定生产有着重要的意义,因此准确掌握其工作原理,在不同环境中根据故障现象精准掌握故障根源,排除故障因素,是确保油气稳定生产的重要课题。
 
1 电磁流量计基本原理
        1.1 基本原理 电磁流量计测量原理利用法拉第电磁感应定律。
在非磁性管道中,通过被测介质,例如油气水等具有导电性物质,在磁场中来回切割磁感线,从而在闭合回路的磁场两极间产生感应电动势,在固定磁场强度的情况下,电动势大小将与导体(油气水)的速度、流量成正比,通过确定参数,便能够测量准确流量。
电磁流量计工作原理图
        1.2 主要参数及公式 在图 1 中,当导电流体以平均流速 V(m/s)通过装有一对测量电极的一根内径为 D(m)的绝缘管子流动时,并且该管子处于一个均匀的磁感应强度为 B(T)的磁场中。那么,在一对电极上就会感应出垂直于磁场方和流动方向的电动势(E)。由电磁感应定律可写做(1)式:
        E=B·D·V(V) (1)
        通常,体积流量可以写作
      QQ截图20170707092653.jpg
        由公式(1)和(2)可得到:
        公式3
        因此电动势可表示为:
        公式4
         QQ截图20170707092707.jpg
        可见,流量与电动势 E 成正比。
1.3 电磁流量计应用中主要特点
1.3.1 应用中的优点。
        ①电磁流量计在应用过程中,虽然有流量通过,因为监测因素只与流量和电磁强度有关,随时产生数据,所以不产生数据间歇性变化,不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率影响,测量结果精确。
        ②电磁流量计不对流量产生阻碍作用,因此不会因为测流量造成油气生产的压力损失,能够保证油气稳产上产。
        ③电磁流量计的测量通道是孔径较大的光滑直管,在油气井测试中不易阻塞,对于注水、注聚合物、粘度高、含小蜡块的油气水精均能使用。
        ④电磁流量计流量可选范围宽,能够从 20:1 到 50:1 均能适用,流速测量可在 0.5~10m/s 内选定,可以根据需要扩大和缩小流量。
        ⑤电磁流量计可测正反双向流量和测脉动流量,口径范围大,从几毫米到 3m。
        ⑥常见的流量计测量中,由于选材特殊,容易受到井内液体、油气的腐蚀,www.88125a.com电磁流量计选材范围广,导管能过流量即可,能广泛应用于硫化氢、注水、注聚合物等腐蚀性油气井生产试井中。
 
1.3.2 应用中的缺点。① 电磁流量计对于导电率很低的液体,如有机化合物溶剂、气体、含有较多较大气泡的液体不能测量。②www.88125a.com电磁流量计不能用于较高温度的液体或温度很低的液体,高温容易破坏内管内衬材料和电气绝缘材料。
 
2 电磁流量计试井主要影响因素及处理
2.1 安装问题及处理方法 
        ①仪表无显示。电磁流量计电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障,例如安装在易积聚气体的管系最高点,自上而下的垂直管上。故障处理:依次检查www.88125a.com电磁流量计传感器安装位置是否正确,电压是否符合要求,电源是否接通,电源保险丝是否完好,显示器对比度调节是否能够调节。
        ②空管报警。电磁流量计中内管未能清理干净造成蜡堵、污垢,形成流量计无法充满液体。以及流体直接排除,形成测量管未能充满液体。故障处理:首先检查内管是否清理干净,其次检查流体是否充满传感器内管;然后将 SIG1、SIG2 和 SIGGND 三点短路,如果空管报警“提示撤消”,说明转换器正常,有可能是被测流体电导率低或空管阈值及空管量程设置错误;最后用万用表测量 DS1 和 DS2 之间的直流电压,如果大于1V,证明传感器电极被污染,清洗传感器电极。
 
        2.2 测量环境影响因素及处理方法 在测量的环境中如果出现强电磁波、大型电机磁场、管道杂散电流干等影响因素时,将出现电磁波测量前的信号波动。故障处理:出现空间其他大型电机或者大量电流引起的电磁波干扰时,通常采用单层或多层绝缘外皮包裹,屏蔽电磁来源予以保护。出现管道杂散电流干扰时,小电流影响时,采取良好的单独接地保护;遇到强大的电流,只能将测量管道与流量传感器进行绝缘处理。
 
        2.3 测量过程故障 当www.88125a.com电磁流量计正确安装后,调试并能正常运行,此时出现的测量过程故障主要分为传感器内壁有污染、测量流体含其他杂质多、自然雷击等因素引起的。
 
        2.3.1 传感器内壁有污染。电磁流量计测量含蜡、注聚合物、注污水井等含杂质多的流体时,经过一段时间测量后,传感器内壁积累污染物,导致电导率太大或太小造成的,电信号出现较大波动;若出现附着物为绝缘层,则电极回路将出现断路,仪表不能正常工作,产生故障。故障处理:及时清除测量管内积累的杂物或污染物。
 
        2.3.2 流体含有其他杂质。测量液体含量过多污染颗粒物时,将出现噪音,使输出信号产生波动。测量的流体中含有较多气泡时,随着气泡的增加,信号出现波动,若形成气泡层覆盖整个电极表面时,造成电极回路瞬间断路,输出信号出现更大的波动。故障处理:尽快排出管道内部气体层,或选择流速较低的较干净的井进行测量,可以待测井进行提前洗井,使杂质和气体尽快排出。
 
        2.3.3 电介质电极材料选择不合理。电极材料与被测介质选配不合理时,产生电化学腐蚀,或者物理性的磁性极化现象时,将出现测量信号波动。故障处理:根据测量的流体所含的化学元素和使用手册正确选配电极材料。
 
        2.3.4 雷电打击。雷击容易造成仪表间的线路瞬间出现较大电流或较高电压,造成仪表损坏,其中主要因素是通过电源线、励磁线圈、传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入。故障处理:做好雷击的电流转移,在未测量前选择无雷电天气测量,在突发事件时采用关闭电源、信号源的方式阻止雷击。