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井下涡街流量计性能|流量计耐压|耐温精准度试验

时间:2018/06/17来源:未知

为了检验流量计性能指标,为现场试验提供依据,流量计组装、调试完成后进行了系统的室内试验及标定工作。 

1、涡街式井下流量计耐压、耐温试验:
  在大庆油田有限责任公司采油工程研究院油浸试验室进行了流量计耐压、耐温试验。该实验室具有能够提供 200℃、100Mpa 的试验台,通过了中国石油天然气股份有限公司标准计量处认证,为中国石油天然气股份有限公司指定的井下工具耐温、耐压检定装置。试验过程如下:将设置完参数的流量计接通电源并下入到试验缸中进行试验,向试验缸中注入柴油并升温到85℃,升压到 60MPa,稳定压力、温度一小时后卸压。反复升压、稳定压力、卸压两次,完成流量计耐压、耐温及疲劳试验。流量计起出后,经检验外型无形变,流量计传感器、线路筒及电池筒无渗漏。下表为耐温试验测试数据表。 
   表 3-1  室内耐温试验数据表
  分析上表数据可以得出随着温度的变化流量计工作状态稳定,温度在 30℃~85℃之间零点数据的温度漂移为: 
计算公式

  式中 Tσ ——仪器零点数据的温度漂移,%/℃ maxδ ——最大零点误差,m3/d; FSy ——仪器量程,m3/d;       ∆t ——实验温度变化范围,℃ 试验结果表明流量计耐压、耐温性能可以满足现场的需要。 

2、涡街式井下流量计性能参数分析:
  完成了新研制的涡街式井下流量计的耐温、耐压试验后,对其进行了标定检验。先后在大庆油田有限责任公司采油工程研究院科研一室、三室和测试技术服务分公司测试大队进行多次标定,下面的数据由大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司第一测试大队实验室提供(该装置通过了油田公司标准计量处认证)。标定曲线和回归曲线(常温、常压)见图 3-1、图 3-2。 
图3-1标定曲线

图3-1标定曲线
图3-2回归曲线

图3-2回归曲线
  从图 3-1 上看,涡街式井下流量计在流量发生变化时,曲线台阶有明显变化,图 3-2 的回归曲线近乎直线,表明其线性很好。我们在室内对十几只流量计进行了标定试验,其标定曲线及回归曲线都具有很好的特性,标定试验表明,新研制的涡街式井下流量计用于注水井流量测量是可行的。 
  为了验证新研制的涡街式井下流量计,能否达到设计要求,满足同心集成注水井的分层流量测试的要求,又对其进行了重复性试验,试验内容和试验结果如下: 
  试验内容:把标定好的涡街式井下流量计,设置好工作参数,装入测试堵塞器中,投入到标定试验装置中。待仪器开始工作后,通过调节地面流量控制装置,从 5m3/d 开始,流量逐渐增加,依次调节几个流量点,每个流量点稳定 3 分钟,一直到 150m3/d。然后,关掉注水,稳定几分钟,再打开注水,重复上述步骤。待试验完毕,捞出仪器,回放数据。 试验数据见表 3-2,试验曲线见图 3-3。 
表 3-2  流量计测量数据表
表 3-2  流量计测量数据表 

2.1、涡街式井下流量计的精度:
  根据流量计测量数据表,流量计精度可由下面的公式得出 100max×∆±=FSyA %= 10014597.1× %= 36.1 %  (3-2) 式中  ∆max ——最大绝对误差,m3/d; FSy ——仪器量程,m3/d 由(3-2)式的结果可知,涡街式井下流量计的精度达到了设计要求。 
图 3-3 室内试验对比曲线


2.2、仪器的重复性:
  根据流量计测量数据表,流量计不重复性可由下面的公式得出 
计算公式
式中  ∆max ——最大不重复绝对误差,
m3/d; FSy ——仪器量程,
m3/d 由(3-3)式的结果可知,涡街式井下流量计的不重复性在允许范围内。 

2.3、稳定性:
  由图可以看出,每一个台阶都比较平坦,数据的波动不大,在测量时的稳定性比较好,测量的数据可靠。由于涡街式井下流量计没有可动部件,所以它的特性在使用中变化很小,使得它在长时间使用过程中参数十分稳定,而且不需频繁标定,可以定为半年标一次。 

3、涡街式井下流量计的量程:
  如第二章所述,如果雷诺数 Re D 在一定范围内,涡街式井下流量计 Sr 数为常数,则此 Re D数的范围为涡街式井下流量计的测量精度保证范围。不同的涡街式井下流量计可能其雷诺数范围也不尽相同,但只要在某一流量范围内,其 Sr 数为常数,那么这个流量范围就是该流量计的测量精度保证范围。换句话说,新研制的涡街式井下流量计,在仪器的量程范围内,如 Sr 数为常数,则认为该仪器的量程,是能够保证其测量准确度的量程[26]。 
  出于以上原因,对研制成功的涡街式井下流量计作了量程范围试验。实验条件为:实验介质:水;介质温度:20℃±2℃;介质运动粘度:ν=1.007×10-6m2/s;漩涡发生体形状:三角形;漩涡发生体宽度:d=3.93mm。试验数据见表 3-3~6。由表 3-3~6 可知,每只涡街式井下流量计,在 Re D≥5.6×103,流量测量范围 5.3~150.9 m3/d 之间时,Sr 数基本为常数。根据(2-3)、(2-4)式可知,流量计的仪表系数 K  为常数。即在此雷诺数范围内,体积流量 qv 与漩涡分离频率 f 呈线性关系,可以认为此量程范围为仪器测量精度保证范围,达到了仪器设计的要求。 
表 3-3 30#流量计实验数据
表 3-3 30#流量计实验数据 
表 3-4 21#流量计实验数据 表 3-5 8#流量计实验数据表 3-6 22表 3-6 22#流量计实验数据

表 3-4 21#流量计实验数据 表 3-5 8#流量计实验数据表 3-6 22表 3-6 22#流量计实验数据 

4、涡街式井下流量计模拟测试试验:
  通过上述的耐温、耐压、标定试验,以及流量计测量测量精度保证范围确定试验等,都证明了新研制的涡街式井下流量计达到了设计要求,可以用于注水井的流量测量。但是为了确保新研制的仪器能够进行现场测试,真正解决生产需要。又对新研制的涡街式井下流量计在室内模拟井上进行了模拟测试试验,试验目的:一是检验涡街式井下流量计的抗冲击;二是检验涡街式井下流量计在实际注水工矿条件下的性能。实验条件为:井深 1000m,井温 40℃,注水压力 15MPa。试验过程:把标定好的涡街式井下流量计,设置好工作参数,装入测试堵塞器中,投入到试验井中。待仪器到达目的后,通过调节地面流量控制装置,依次调节几个流量点,每个流量点稳定几分钟。然后,关掉注水,捞出仪器,回放数据(测试曲线略)。从试验结果看,由于涡街式井下流量计在机械设计、密封方式上充分借鉴了其它井下仪器的经验,在 1000m 的模拟井上,进行的数十次投捞中,外型无形变,流量计传感器、线路筒及电池筒无渗漏,测试数据合格,符合现场测试要求,可以进入现场应用。 

 小结: 本章主要完成了涡街式井下流量计的室内耐温、耐压、标定试验;量程范围确定及其精度试验;以及在室内模拟井上的模拟测试试验。对实验数据进行了分析,确定了新研制的涡街式井下流量计的各项性能指标。从实验结果可以看出,新研制的涡街式井下流量计的技术指标完全达到了设计要求,可以满足现场的需要。使用该仪器进行同心集成分注井的分层流量测试是可行的,为仪器进入现场奠定了基础。 

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