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电磁流量计

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介绍电磁流量计工作原理以及在注水井测试中的应用

来源:作者:发表时间:2017-10-31 09:01:42

         摘要:电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律测量导电液体体积流量的感应式仪表,其结构简单、可靠、无可动部件、无压力损失、不受被测流体密度、粘度等参数的影响,具有响应速度快、精度高等特点,本文通过研究电磁流量计的基本工作原理,对电磁流量计在注水井测试中选择合理的工作方式进行了论述。

 
        1.概述
        用于注水井测试的流量计的种类很多,一般使用机械式流量计,如浮子流量计、涡轮流量计等,而机械流量计测试精度低,且容易砂卡,在实际应用中往往达不到预想的效果。电磁流量计是本世纪五六十年代发展并逐步完善起来的流量仪表,它是一种测量导电液体体积流量的感应式仪表,以法拉第电磁感应定律为最基本理论依据的高精度井下流量测量仪器,可完成注水井分层注水量和吸水剖面的测定,适合每日几方至每日上千方的注水量范围的测试。
 
2、电磁流量计工作原理
        2.1、电磁探头技术
        当流体切割磁力线流动时,流体中带电粒子受洛仑兹力的作用形成感生电动势。如图1所示。对于某种稳定的流体而言,感生电动势与流体的流速成正比关系。所以只要用特制的电极测得感生电动势就可以得到流速,并换算出流量。测量精度不受这些环境因素直接影响,能实现较大流量范围的较高精度的流量测定。
电磁流量计探头原理
2.2低频方波励磁
        为了消除直流励磁方式的极化干扰问题,以及交流励磁的正交干扰和同相干扰问题,采用低频励磁方波方式。如图2所示。在半个周期内,磁场是恒稳的直流磁场,它具有直流励磁的待点,受电磁干扰很小。
        从整个时间过程来看,方波信号又是一个交变信号,所以它能克服直流励磁易产生的极化现象。因此,低频方波励磁是一种比较好的励磁方式。
        低频方波励磁的优点有:
        (1)能避免交流磁场的正交电磁干扰;
        (2)消除由分布电容引起的同相干扰;
        (3)抑制交流磁场在管壁和流体内部引起的电涡流;
        (4)排除直流励磁的极化现象。
        鉴于以上优点,电磁流量计的励磁方式选择为低频方波励磁方式。
 
        2.3工作方式
        (I)聚流式
        仪器外部有密封段,所有流体都在流量计探头内部的均匀磁场中通过,产生感应电动势。
        (2)分流式
        仪器外部没有密封段,但有扶正器使仪器居中,流体中的一部分通过仪器外部的空间流过,另一部分在流量计探头内部的均匀磁场中通过,产生感应电动势,也称“中心流速测量方式”。
        (3)外流式
        仪器外围设磁感应电极,流体在仪器外部均匀磁场的空间流过,产生感应电动势,适合于注聚合物井的流速测试。
 
3.测试工艺
        3.1、聚流式测试工艺
        测量系统由井下存储式电磁流量计和地面微机处理软件组成。存储式流量计采用外径为2.2mm的钢丝下井,可配加重杆。对于偏心注水井应安装密封段。测量结束后,将流量计通过电缆与微机的RS232通讯口连接,取出数据,完成流量的测量。聚流式测试工艺见图40
        3.2、外流式测试工艺
        测量系统由井下直读式电磁流量计和地面数控系统组成。井,有上下扶正器,可配加重杆,以便克服井口高压。测量时,电,仪器将测试数据通过单芯电缆传送到地面数控仪中进行分离,并将数据存盘,完成流量的测量。外流式测试工艺见图50直读式流量计采用小5.6mm单芯电缆下由地面数控系统通过单芯电缆给仪器供分离的数据输送到微机中进行即时处理,
 
4.应用效果
        4.1、聚流存储式电磁流量计在偏心注水井的应用
        近几年来我们采用聚流存储式电磁流量计共进行了多井次偏心注水井分层测试,取得了合格的测试数据。验证了电磁流量计聚流方式测试的可靠性。。井是一口偏心注水井,共分为两个注水层位。我们将存储式电磁流量计下入井内,在井口将注水压力分别调整为13MPa和11.5MPa,测得不同的注水压力下不同注水量。仪器起出后,进行数据回放,结果见表10
 
        从表1中可以看出,电磁流量计测量结果准确可靠、精度高。在现场试验过程中,地面控制压力时,仪器响应快速、平稳。从测试流量变化曲线上来看,流量台阶较平,说明采用电磁流量计进行偏心注水流量测试精度高,稳定性好,而且下并一次可同时测试几个不同注水压力下的流量变化,节省了大量的测试工时,降低了劳动强度,提高了测试准确率。
        4.2、外流直读式电磁流且计在笼统注水中的应用
        笼统注水井注人剖面测试可直接了解每一注水层位吸水量、吸水强度。采用外流直读式电磁流量计进行了多井次的注人剖面测试,取得了较好的测试数据,不仅验证了电磁流量计应用于笼统注水井注人剖面测试的可靠性,同时为注人动态分析及注水开发方案的调整提供了科学依据。
 
5.技术特点
        通过应用我们得出电磁流量计有以下几个显著的特点:
        (1)线性度好,线性偏差小于0.1%;
        (2)量程宽,同一仪器可测量每日几立方米到每日几百立方米的流量;
        (3)灵敏度高,电动势测量的最低极限小。同一仪器可测定正、反方向的流量;
        (4)可靠性高,仪器无机械活动部分,不会因砂卡等原因造成机械故障,降低测试的可靠性;
        (5)分辨率高,机械式因受卡片制约,因此分辨率低;
        (6)精度高,电磁流量计为1%,机械流量计为3%;
        (7)启动排量小,电磁流量计为0.5m3/d,机械流量计为20m3/d;
        (8连续测试时间长,电磁流量计的连续测试时间仅与电池有关。机械式测试时间以三天为限,且因此使分辨率更低;
        (9)人为误差小,机械式以卡片为记录媒体,因笔划粗细、读卡人员的主观视觉影响均会造成不等的人为误差;
        (10)测试参数多,有流量、压力、温度三个参数;
        (川可实现直读测试;
        (12)实现数字化,便于数据的存放、管理、图象随意缩放和重新绘制。
 
 作者:电磁流量计
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