電磁流量計(jì)在注聚井中的誤差分析及試驗(yàn)性解決方法（附圖）

 1 問題的提出

    2009年10月，在喇6-3415井進(jìn)行檢配測(cè)試時(shí)，使用電磁流量計(jì)（3-182）進(jìn)行全井檢配，全井井下流量為120m³/d，而地面計(jì)量流量為140m³/d，差值20m³/d。因此我們進(jìn)行了部分統(tǒng)計(jì)，發(fā)現(xiàn)目前所使用的電磁流量計(jì)在注聚合物井的檢配測(cè)試過程中，出現(xiàn)了測(cè)試流量明顯少于水表流量的現(xiàn)象。而在測(cè)井的電磁流量測(cè)井項(xiàng)目中同時(shí)也發(fā)現(xiàn)相同排量的注聚井頻率數(shù)會(huì)較在注清水的情況下略小。由于電磁流量的解釋是基于比例的算法，所以影響較小，但對(duì)底部吸液較少的部分影響較大，甚至將吸水底界提升。

    2 誤差分析

    針對(duì)上述情況，我們就儀器的測(cè)量原理、響應(yīng)以及溶液的物理性質(zhì)進(jìn)行了分析。

    2.1 聚合物溶液磁導(dǎo)率微小于清水

    電磁流量計(jì)的原理是基于電磁感應(yīng)定律，導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)中作垂直方向流動(dòng)而切割磁力線時(shí)，會(huì)在電極上產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，感應(yīng)電勢(shì)的大小和流速對(duì)應(yīng)。根據(jù)電磁感應(yīng)原理，當(dāng)導(dǎo)電流體在磁場(chǎng)強(qiáng)度為的磁場(chǎng)中以速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，切割磁力線而產(chǎn)生電場(chǎng)，關(guān)系為：

    E=ν´B

    則在線性長(zhǎng)度為L(zhǎng)的a和b兩點(diǎn)之間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)Eab：
         
          故有： 
          

 兩接收電極之間的距離L為已知常數(shù)，B為已知的磁場(chǎng)強(qiáng)度。故Eab是ν的函數(shù)，Eab隨ν的變化而變化。而瞬間流量Q等于流速ν與導(dǎo)管截面積S（常數(shù)）的乘積，因此有：Q＝K×Eab式中，為儀器常數(shù)。因此，只要通過電路測(cè)得Eab，即可得到相應(yīng)的流量Q。

    通過實(shí)驗(yàn)得出相同磁場(chǎng)強(qiáng)度聚合物（聚丙烯酰胺）溶液的磁通線密度小于清水中磁通線密度。即相同截面積情況下在聚合物溶液中磁場(chǎng)強(qiáng)度B較水中小，我們的儀器都是在清水中進(jìn)行標(biāo)定的，所以在注聚合物井中顯示流量會(huì)較在清水中小。

    2.2 聚合物溶液導(dǎo)電性發(fā)生改變

    在液體切割磁力線產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)后，通過溶液將感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)傳導(dǎo)至儀器的接收電極，我公司研發(fā)中心2009年所做的聚合物溶液不同濃度的導(dǎo)電性實(shí)驗(yàn)證明，隨著聚合物溶液濃度的不斷加大，溶液的電導(dǎo)率會(huì)不斷增大，尤其是在濃度由3000mg/L增至5000mg/L時(shí)增量較1000mg/～3000mg/L時(shí)大得多。則在聚合物溶液中感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)要大于在清水中。在聚合物注入過程的地面流程中，首先注聚泵將5000mg/L或更高濃度的聚合物溶液在注入站內(nèi)加壓至閥組，然后加入一定比例的水，經(jīng)靜態(tài)混合器混合后進(jìn)入單井管線，經(jīng)井口注入到管柱中。不同濃度聚合物溶液電導(dǎo)率是不同的，聚合物溶液進(jìn)入閥組前，濃度高達(dá)5000mg/L或更高，這一濃度的溶液在注入站的電磁流量計(jì)的測(cè)試電極間產(chǎn)生了一個(gè)感應(yīng)電勢(shì)Va，折算出一個(gè)聚合物溶液流量值A(chǔ)：加上所摻入水的電磁流量計(jì)流量B，得出全井流量C，A＋B＝C；而當(dāng)聚合物溶液經(jīng)水稀釋后，進(jìn)入單井管線和井下管柱，濃度在1000mg/L～3000mg/L左右，這時(shí)的溶液在電磁流量計(jì)的測(cè)試電極間產(chǎn)生了另一個(gè)感應(yīng)電勢(shì)Vb，折算出另一個(gè)流量值C'，理論上C＝C'。但是由于高濃度聚合物溶液流動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)Va高于低濃度聚合物溶液流動(dòng)所產(chǎn)生的感應(yīng)電勢(shì)，地面測(cè)量出的聚合物流量值高出實(shí)際測(cè)量值，即實(shí)際上A＋B>C，反應(yīng)在測(cè)試儀器上表現(xiàn)出C>C'，因此造成了地面計(jì)量和井下測(cè)試誤差的產(chǎn)生。

    我們還對(duì)3-182和3-315兩支流量計(jì)在不同流量下進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試，見表1。根據(jù)表1就可以得出：流量計(jì)測(cè)量10m³～180m³誤差范圍在10%～20%之間。

表1 1000mg/L聚合物溶液流量計(jì)操作誤差值統(tǒng)計(jì)對(duì)照表 

2.3 溶液體積的改變

    由于電磁流量測(cè)量的是流體速度ν，則表示電磁流量計(jì)測(cè)量的是體積流量，而溶液的混合并不是簡(jiǎn)單的體積的疊加，由于分子間隙存在，混合溶液通常體積會(huì)變小。

    所以，我們的測(cè)量值不應(yīng)該是注聚泵流量計(jì)與注水泵流量計(jì)測(cè)量流量的簡(jiǎn)單相加，但通常這個(gè)量較小，影響不大。

    2.4 聚合物溶液非均質(zhì)現(xiàn)象影響

    在我們跟井過程中發(fā)現(xiàn)，部分注入井中聚合物并未*溶解，甚至有的自噴產(chǎn)液井產(chǎn)出的是塊狀聚合物團(tuán)，所以可以判斷部分聚合物經(jīng)過靜態(tài)混合器混合后也并未形成溶液，這樣注入液并不具有均一性，周圍磁感線并不均勻，測(cè)試結(jié)果波動(dòng)大。

    2.5 “分級(jí)注入濃度”聚合物段塞的影響

    由于受地層非均質(zhì)性的影響，注聚井注入能力和地層滲透性等有較大差異。在前期注聚開發(fā)取得明顯成效的基礎(chǔ)上，提出了“分級(jí)注入濃度”聚合物段塞。它是針對(duì)注聚井注入能力和地層的不同特點(diǎn)，采取不同的單井注入濃度和段塞注入量，隨著注入時(shí)間的延長(zhǎng)及時(shí)作相應(yīng)的調(diào)整。由于每一口井的注入濃度及注入時(shí)間長(zhǎng)短均不相同，故把它稱之為“分級(jí)注入濃度”聚合物段塞。而“分級(jí)注入濃度”聚合物段塞也就是注入不同濃度的聚合物溶液，濃度的改變將使溶液的磁性、電性都有所改變，也會(huì)影響到測(cè)試的結(jié)果。

    3 電磁流量計(jì)在測(cè)井中的應(yīng)用

    測(cè)試井所應(yīng)用的電磁流量計(jì)測(cè)量原理相同，那么測(cè)井所得頻率數(shù)就較為直觀，為此我們將同一班組，同一只儀器在不同流量不同介質(zhì)中的頻率值進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，并將結(jié)果進(jìn)行了分析。在注聚井內(nèi)零流量頻率較在清水內(nèi)的高。注聚井內(nèi)由于長(zhǎng)年的注入，底部沉積了大量的析出聚合物或因不溶而沉積的聚合物，此時(shí)井筒內(nèi)溶液并非均一穩(wěn)定的溶液，而是自上而下濃度逐漸增大的聚合物溶液，若底部流量較小，則很容易形成高濃度聚合物溶液，使電導(dǎo)率增大，頻率數(shù)隨之變大。電磁流量資料的解釋是由上點(diǎn)頻率數(shù)與下點(diǎn)頻率數(shù)差與總頻率數(shù)之比與注入流量的乘積解釋為各層吸水量。而這種比率的解釋方法前提是溶液的均一穩(wěn)定。圖1為零頻率統(tǒng)計(jì)圖，圖2為1m³/d所對(duì)應(yīng)的頻率值統(tǒng)計(jì)圖。由圖1，圖2可見，底部吸水較大的井因流速較大，溶解聚合物較少，所受影響較小。而底部吸水較小的井受影響大，便解釋不出吸水。我們將每1m³/d所對(duì)應(yīng)的頻率值計(jì)算出來，發(fā)現(xiàn)在清水中要明顯大于聚合物溶液中，也就說明在平均濃度注入液中，磁場(chǎng)的影響占主導(dǎo)，注聚合物溶液中頻率值要變小，那么誤差就變大了。
  

 4 試驗(yàn)性的解決方法

    1）將流量計(jì)在井口進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，以井口流量、變化井口流量讀值和井底零流量為三點(diǎn)刻度儀器，對(duì)比測(cè)試結(jié)果。

    2）聯(lián)合礦場(chǎng)將混合后流經(jīng)單井管線的溶液進(jìn)行測(cè)量，找到真實(shí)注入流量與測(cè)試流量誤差所在，并建議將混合前聚合物溶液流量計(jì)重新在聚合物條件下標(biāo)定。

    3）建議現(xiàn)場(chǎng)延長(zhǎng)每個(gè)配注段測(cè)試時(shí)間，減少聚合物團(tuán)塊的影響。

    5 結(jié)論

    1）由于底部濃度變大，零流量也隨之變大，區(qū)塊內(nèi)每口井因井況原因、注入效果不同而存在差異，不能代表區(qū)塊內(nèi)所有井。建議在井口進(jìn)行關(guān)井測(cè)量零流量后進(jìn)行對(duì)比。

    2）另外，需要及時(shí)了解各個(gè)區(qū)塊注入段塞情況，以便總結(jié)各個(gè)段塞配方對(duì)電磁流量計(jì)的影響，得到經(jīng)驗(yàn)校正公式。