電磁流量計及其應用

      1 電磁流量計的工作原理

      電磁流量計基于法拉第電磁感應原理工作^[1]，圖1為電磁流量計基本工作原理圖。當流過測量導管的導電流體以流速v作切割磁通密度為B的磁力線運動時，如圖1所示，則在一對檢測電極之間檢測的感應電動勢E所產生的電壓U可用下式表示：

U＝K?B?D?v            （1）

      式中，U為兩檢測電極之間的信號電壓，V；B為磁通密度，T；D為測量導管內徑，m；v為平均流速，m/s；K為比例常數。

      通過測量導管的瞬時體積流量Q（m³/h)為：

Q＝（π?D）/（4?K?B）?U     （2）

      由于測量導管內徑固定，勵磁電流恒定時，磁通密度B也恒定不變，故U與Q成線性關系，因此體積流量正比于電極間的信號電壓，測出此值并經過電路轉換即可得出體積流量Q。

      2 電磁流量計的特點

      電磁流量計是高精度井下流量測量儀器，通過內磁或外磁方式測量儀器探頭管道內的導電液體流動的速度來計算流量，它無機械活動部件，也無節流部件，因此在測量中幾乎沒有壓力損失，具有操作簡便、可靠性好、測量精度高（測量精度可以達到0.5%相對測量誤差，經過特別校驗或者特別制造的精度可以更高）、零點漂移小、量程范圍寬、啟動排量小以及不卡砂等特點，測量結果不受流體的溫度、粘度、密度、壓力及液固成分比影響，電導率在較大范圍內變化時也不會影響測量結果。

      3 電磁流量計測井資料解釋方法

      鑒于上述特點，電磁流量計被廣泛應用于油田油、水井導電液體注入剖面的測量或井體檢漏，如吸水剖面、找水、找漏等一系列測井項目的測量^[2]。

      電磁流量計是一種直接測量流體流量的儀器，因此所測流量可直接讀取。而用渦輪流量計求取流量時，首先需要經過大量的線性回歸和公式計算，計算煩瑣且精度不高，給資料的解釋工作帶來較大難度。

      電磁流量計一般要經過標定才能在現場應用，某支儀器的標定參數見表1。 

      通過公式計算標差：

      Δf=f_i-f_o

      式中，Δf為標差；f_i為測量頻率值；f_o為零頻率。

      然后通過查表得到每方字數即可求得地面流量值：

      Q＝Δf/k

      式中，Q為地面流量值；Δf為標差；k上為每方字數。由此可見，用電磁流量計計算流體流量，方法簡單、精度高。因為電磁流量計是全截面采樣計量的，即每個流體質點都通過工作磁場，并切割磁力線而產生感應電流電動勢，而并不是只測量局部截面的流速，因此測井資料精度得到大大提高，能為油田油、水井的動態監測提供可靠的依據。

      測井資料的處理解釋采用開發的微機版軟件，讀值精度高、操作簡便、計算準確、解釋結論可靠。

      4 電磁流量計在生產測井中應用實例

      4.1 在吸水剖面測井中的應用

      由電磁流量計組成的吸水剖面測井系列，不受同位素污染及同位素分配不到位的影響，可計算遇阻層的吸水量，可定量識別出“大孔道地層”和漏失層，從而大大提高了吸水剖面測井資料的解釋精度^[3]。

      例如：圖2是文33-XX井五參數吸水剖面測井圖，測井在2690m遇阻，第10、11、12號層未測出，但經電磁流量計測井曲線顯示，這3各遇阻層吸水，吸水量為74.6m³/d，相對吸水量為41.2%。

      4.2 在工程找水和找漏測井中的應用

      由電磁流量計組成的工程找水測井系列，啟動排量小，不受井斜、井內出沙等井況因素的影響，能夠找準全部主、次出水層，且測井資料定量解釋精度高。

      由電磁流量計組成的工程找漏測井系列，測井資料定量計算精度高，特別是在油井工程找漏測井中應用，不受注入水水質的影響，一次測井可找出一個或多個漏點，找出的漏點位置準確可靠。

      5 結論

      電磁流量井下測井儀在實際測井中不僅消除了井斜、井臟、地層污染等因素的影響，同時解決了小排量吸水和漏失水的定量解釋難題，也使對遇阻層和塞面以下層吸水和吐水的定量解釋問題迎刃而解，儀器測量精度高，資料解釋方法簡便，具有很好的實用性。

      參考文獻

      [1] 蘇彥勛 流量計量[M]．北京：中國計量出版社，1991
      [2] 姜文達 放射性同位素示蹤注水剖面測井[M]．北京：石油工業出版社，1997
      [3] 喬賀堂 生產測并原理及資料解釋[M]．北京：石油工業出版社，1992