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電磁流量計

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介紹電磁流量計工作原理以及在注水井測試中的應用

來源:作者:發表時間:2017-10-31 09:01:42

         摘要:電磁流量計是依據法拉第電磁感應定律測量導電液體體積流量的感應式儀表,其結構簡單、可靠、無可動部件、無壓力損失、不受被測流體密度、粘度等參數的影響,具有響應速度快、精度高等特點,本文通過研究電磁流量計的基本工作原理,對電磁流量計在注水井測試中選擇合理的工作方式進行了論述。

 
        1.概述
        用于注水井測試的流量計的種類很多,一般使用機械式流量計,如浮子流量計、渦輪流量計等,而機械流量計測試精度低,且容易砂卡,在實際應用中往往達不到預想的效果。電磁流量計是本世紀五六十年代發展并逐步完善起來的流量儀表,它是一種測量導電液體體積流量的感應式儀表,以法拉第電磁感應定律為最基本理論依據的高精度井下流量測量儀器,可完成注水井分層注水量和吸水剖面的測定,適合每日幾方至每日上千方的注水量范圍的測試。
 
2、電磁流量計工作原理
        2.1、電磁探頭技術
        當流體切割磁力線流動時,流體中帶電粒子受洛侖茲力的作用形成感生電動勢。如圖1所示。對于某種穩定的流體而言,感生電動勢與流體的流速成正比關系。所以只要用特制的電極測得感生電動勢就可以得到流速,并換算出流量。測量精度不受這些環境因素直接影響,能實現較大流量范圍的較高精度的流量測定。
電磁流量計探頭原理
2.2低頻方波勵磁
        為了消除直流勵磁方式的極化干擾問題,以及交流勵磁的正交干擾和同相干擾問題,采用低頻勵磁方波方式。如圖2所示。在半個周期內,磁場是恒穩的直流磁場,它具有直流勵磁的待點,受電磁干擾很小。
        從整個時間過程來看,方波信號又是一個交變信號,所以它能克服直流勵磁易產生的極化現象。因此,低頻方波勵磁是一種比較好的勵磁方式。
        低頻方波勵磁的優點有:
        (1)能避免交流磁場的正交電磁干擾;
        (2)消除由分布電容引起的同相干擾;
        (3)抑制交流磁場在管壁和流體內部引起的電渦流;
        (4)排除直流勵磁的極化現象。
        鑒于以上優點,電磁流量計的勵磁方式選擇為低頻方波勵磁方式。
 
        2.3工作方式
        (I)聚流式
        儀器外部有密封段,所有流體都在流量計探頭內部的均勻磁場中通過,產生感應電動勢。
        (2)分流式
        儀器外部沒有密封段,但有扶正器使儀器居中,流體中的一部分通過儀器外部的空間流過,另一部分在流量計探頭內部的均勻磁場中通過,產生感應電動勢,也稱“中心流速測量方式”。
        (3)外流式
        儀器外圍設磁感應電極,流體在儀器外部均勻磁場的空間流過,產生感應電動勢,適合于注聚合物井的流速測試。
 
3.測試工藝
        3.1、聚流式測試工藝
        測量系統由井下存儲式電磁流量計和地面微機處理軟件組成。存儲式流量計采用外徑為2.2mm的鋼絲下井,可配加重桿。對于偏心注水井應安裝密封段。測量結束后,將流量計通過電纜與微機的RS232通訊口連接,取出數據,完成流量的測量。聚流式測試工藝見圖40
        3.2、外流式測試工藝
        測量系統由井下直讀式電磁流量計和地面數控系統組成。井,有上下扶正器,可配加重桿,以便克服井口高壓。測量時,電,儀器將測試數據通過單芯電纜傳送到地面數控儀中進行分離,并將數據存盤,完成流量的測量。外流式測試工藝見圖50直讀式流量計采用小5.6mm單芯電纜下由地面數控系統通過單芯電纜給儀器供分離的數據輸送到微機中進行即時處理,
 
4.應用效果
        4.1、聚流存儲式電磁流量計在偏心注水井的應用
        近幾年來我們采用聚流存儲式電磁流量計共進行了多井次偏心注水井分層測試,取得了合格的測試數據。驗證了電磁流量計聚流方式測試的可靠性。。井是一口偏心注水井,共分為兩個注水層位。我們將存儲式電磁流量計下入井內,在井口將注水壓力分別調整為13MPa和11.5MPa,測得不同的注水壓力下不同注水量。儀器起出后,進行數據回放,結果見表10
 
        從表1中可以看出,電磁流量計測量結果準確可靠、精度高。在現場試驗過程中,地面控制壓力時,儀器響應快速、平穩。從測試流量變化曲線上來看,流量臺階較平,說明采用電磁流量計進行偏心注水流量測試精度高,穩定性好,而且下并一次可同時測試幾個不同注水壓力下的流量變化,節省了大量的測試工時,降低了勞動強度,提高了測試準確率。
        4.2、外流直讀式電磁流且計在籠統注水中的應用
        籠統注水井注人剖面測試可直接了解每一注水層位吸水量、吸水強度。采用外流直讀式電磁流量計進行了多井次的注人剖面測試,取得了較好的測試數據,不僅驗證了電磁流量計應用于籠統注水井注人剖面測試的可靠性,同時為注人動態分析及注水開發方案的調整提供了科學依據。
 
5.技術特點
        通過應用我們得出電磁流量計有以下幾個顯著的特點:
        (1)線性度好,線性偏差小于0.1%;
        (2)量程寬,同一儀器可測量每日幾立方米到每日幾百立方米的流量;
        (3)靈敏度高,電動勢測量的最低極限小。同一儀器可測定正、反方向的流量;
        (4)可靠性高,儀器無機械活動部分,不會因砂卡等原因造成機械故障,降低測試的可靠性;
        (5)分辨率高,機械式因受卡片制約,因此分辨率低;
        (6)精度高,電磁流量計為1%,機械流量計為3%;
        (7)啟動排量小,電磁流量計為0.5m3/d,機械流量計為20m3/d;
        (8連續測試時間長,電磁流量計的連續測試時間僅與電池有關。機械式測試時間以三天為限,且因此使分辨率更低;
        (9)人為誤差小,機械式以卡片為記錄媒體,因筆劃粗細、讀卡人員的主觀視覺影響均會造成不等的人為誤差;
        (10)測試參數多,有流量、壓力、溫度三個參數;
        (川可實現直讀測試;
        (12)實現數字化,便于數據的存放、管理、圖象隨意縮放和重新繪制。
 
 作者:電磁流量計
 版權:三暢儀表
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