水泥車改裝流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用
摘要：固井儀表計(jì)量是固井施工中的一項(xiàng)重要數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)手段, 復(fù)雜的工作環(huán)境, 如遇高壓、激動(dòng)壓、雜物等情況時(shí), 儀表易出現(xiàn)卡堵失靈現(xiàn)象。為了減少事故損失, 進(jìn)一步提高固井一次施工成功率。我們研制了100-30型水泥車上水計(jì)量裝置。在清水泵至水柜管線沿程安裝一塊法蘭水表, 當(dāng)清水泵工作時(shí), 就可以將上水總量全部納入計(jì)量, 從而準(zhǔn)確計(jì)算出入井清水量, 有效避免因計(jì)量誤差而出現(xiàn)的替空、留水泥塞等固井事故的發(fā)生。
固井儀表計(jì)量為固井施工提供了重要施工參數(shù), 計(jì)量的準(zhǔn)確性十分重要, 其準(zhǔn)確與否往往決定了一口井的成敗。固井施工頂替作業(yè), 一般采用儀表計(jì)量加車載計(jì)量雙保險(xiǎn)的方式進(jìn)行施工。但是在現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際操作中, 我們發(fā)現(xiàn)車載計(jì)量因其計(jì)量方式的局限性, 并不能十分精準(zhǔn)。而固井施工要求精度很高, 車載計(jì)量大多數(shù)情況又不能勝任。所以在儀表計(jì)量失效時(shí)就只能憑工程師的經(jīng)驗(yàn)來決斷, 這樣做風(fēng)險(xiǎn)很大。去年南區(qū)固井施工就出現(xiàn)了因計(jì)量失效, 固井工程師沒有準(zhǔn)確判定替入清水總量, 導(dǎo)致的固井施工留水泥塞的固井事故。經(jīng)統(tǒng)計(jì), 固井目前儀表一次計(jì)量成功率約為98%, 按每年2500口井計(jì)算, 每年就有50口井計(jì)量失敗, 因儀表計(jì)量失準(zhǔn)發(fā)生的固井事故帶來的經(jīng)濟(jì)損失不可小覷。
為解決這個(gè)問題, 我們構(gòu)思了一種辦法, 用通過改造水泥車的方式, 在水泥車水泵至水柜沿程處安裝一塊法蘭水表作為輔助計(jì)量, 這樣只要水表計(jì)量準(zhǔn)確, 再通過簡(jiǎn)單計(jì)算就可以得到準(zhǔn)確的入井頂替量。
1、電磁流量計(jì)：
通過對(duì)市面上常用的幾種計(jì)量水表進(jìn)行優(yōu)選, 我們選定電磁流量計(jì)作為水泥車上水計(jì)量水表。
1.1、電磁流量計(jì)的特點(diǎn)：
電磁流量計(jì)傳感器襯里和電極材料具有良好的耐腐蝕和耐磨損性。測(cè)量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響, 傳感器感應(yīng)電壓信號(hào)與平均流速呈線性關(guān)系, 因此測(cè)量精度高。測(cè)量管道內(nèi)無阻流件, 不會(huì)堵塞上水管路。
1.2、電磁流量計(jì)工作原理：
電磁流量計(jì)是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進(jìn)行流量測(cè)量的流量計(jì)。電磁流量計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是壓損極小, 可測(cè)流量范圍大。可測(cè)量電導(dǎo)率不小于5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測(cè)量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。
當(dāng)導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁力線運(yùn)動(dòng)時(shí), 在導(dǎo)體中會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì), 感應(yīng)電勢(shì)的大小與導(dǎo)體在磁場(chǎng)中的有效長(zhǎng)度及導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做垂直于磁場(chǎng)方向運(yùn)動(dòng)的速度成正比。感應(yīng)電勢(shì)的方向由右手定則判定, 感應(yīng)電勢(shì)的大小由下式確定:
式中:
感應(yīng)電勢(shì), V;
B——磁感應(yīng)強(qiáng)度, T;
D——管道內(nèi)徑, m
v——液體的平均流速, m/s。
然而體積流量Qv等于流體的流速v與管道截面積
的乘積, 將式 (1) 代入該式得:
由上式可知, 在管道直徑D已定且保持磁感應(yīng)強(qiáng)度B不變時(shí), 被測(cè)體積流量與感應(yīng)電勢(shì)呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極, 就可引入感應(yīng)電勢(shì)Ex, 測(cè)量此電勢(shì)的大小, 就可求得體積流量。
1.3、流量計(jì)的安裝：
根據(jù)電磁流量計(jì)的工作原理和安裝要求, 結(jié)合水泥車管路分布情況, 將電磁流量計(jì)安裝在水泥車水柜附近的上水立管上。
2、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用：
通過現(xiàn)場(chǎng)多口井試驗(yàn), 試驗(yàn)井如表1所示。電磁流量計(jì)可以較為準(zhǔn)確地計(jì)量水泥車上水總量, 防止替空、留水泥塞事故的發(fā)生。
3、影響因素：
表1 試驗(yàn)井表
(1) 實(shí)驗(yàn)中電磁流量計(jì)對(duì)清水計(jì)量較為靈敏, 對(duì)沖洗液、鉆井液的計(jì)量誤差較大, 分析原因是鉆井液、沖洗液易產(chǎn)生氣泡, 造成流量計(jì)MTP (空管) 報(bào)警, 無法準(zhǔn)確計(jì)量。其中鉆井液誤差達(dá)5%, 沖洗液誤差達(dá)到25%。
(2) 試驗(yàn)中反復(fù)開關(guān)清水泵會(huì)出現(xiàn)電磁流量計(jì)無計(jì)量情況, 說明電磁流量計(jì)靈敏度較低, 此時(shí)會(huì)出現(xiàn)漏記情況。
(3) 施工中倒換水罐再次抽水時(shí), 電磁流量計(jì)有時(shí)出現(xiàn)MTP報(bào)警。造成計(jì)量出現(xiàn)誤差。
4、結(jié)論：
(1) 水泥車電磁流量計(jì)誤差小, 可以有效地計(jì)量水泥車抽入的清水總量。防止固井施工中替空、水泥塞的事故發(fā)生。
(2) 電磁流量計(jì)對(duì)空管情況較為敏感, 一旦上水管線出現(xiàn)氣泡, 就無法準(zhǔn)確進(jìn)行計(jì)量。
(3) 電磁流量計(jì)計(jì)量靈敏度低。反復(fù)抽水時(shí), 會(huì)丟失讀數(shù), 影響計(jì)量。
(4) 通過對(duì)流量計(jì)的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置, 可以一定程度地提高流量計(jì)的敏感性, 提高計(jì)量精度。
(5) 對(duì)水泥車上水計(jì)量的改造, 沒能達(dá)到預(yù)期的完美效果。因流量計(jì)的適用環(huán)境等因素影響, 還須進(jìn)一步的研究改進(jìn), 提高其計(jì)量精度。