杨伟民，刘碧青，宋佳中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司（黑龙江　大庆　163114）



注水井分层流量实时测调仪校准质量影响因素分析

杨伟民，刘碧青，宋佳
中国石油大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司（黑龙江大庆163114）

随着注水井高效测调技术的推广，注水井分层流量实时测调仪在测调现场得到广泛应用。结合现场实际，如注水量范围、仪器双流量使用情况等，在室内流量校准环境下，通过对仪器传感器沾污、流量保持时间、传感器测量位置、扶正器与传感器距离等条件下进行的校准数据对比分析，找出仪器校准的影响因素，从源头上控制仪器的测量误差，并提出了相应的解决措施，以达到提高仪器流量校准质量的目的。

注水井；分层流量测调；流量校准；测量准确度

随着油田注入井分层调试技术的不断发展，注水井分层流量实时测调仪（以下简称测调仪）得到广泛应用。测调仪可以在地面实时监测流量和压力变化，并可以通过控制堵塞器水嘴开度调节注入量，达到快速调配的目的[1]。由于测调仪是利用刻度数据进而测量、计算注水井的分层流量，对于使用频率较高或长期未校准的测调仪，其流量测量准确度势必会有所降低，直接影响注水井的分层调配质量。因此，通过对测调仪进行流量校准，将仪器调校至最佳状态至关重要。结合现场测调工艺与室内校准流程，进行了系列的流量校准试验，探索找到了校准质量的几个影响因素及相应的解决办法。

1　测调仪校准工艺流程简介

测调仪校准装置由水泵、表群、阀组、模拟井筒构成，如图1所示。水流走向为水池、水泵、模拟井筒、直通或支路、电磁阀组、计量表群、水池，完成一个循环。

测调仪流量校准流程包括吊测、坐测直通及坐测支路3种流量校准。吊测流量校准时，将仪器垂直居中下放到模拟井筒中，水流直通油管与工具；坐测直通流量校准时，打开仪器调节臂，下放仪器使其坐在堵塞器上，水流直通油管与工具；坐测支路流量校准时，仪器坐在配水器的堵塞器上，水流经水嘴阀走支路循环[2]。

图1　测调仪校准装置结构图

2　校准质量影响因素

由于测调仪校准工艺较为复杂，影响校准质量因素较多，通过对室内不同条件下试验数据分析，找到了影响校准质量的四方面主要因素。

2.1仪器粘污的影响

仪器传感器部分残留油污，会直接影响测量结果的准确性。为了量化油污粘污的影响程度，取同一个仪器，并人为的将传感器涂上原油油膜进行了对比试验。粘污后与清洁后的校准结果对比见表1。

表1　传感器粘污后与清洁后的校准结果对比

校准结果可以看出：传感器粘污后，在各流量点测得引用误差均超过该仪器技术要求（2%），且最大达到4.778%；清理后的各流量点测得引用误差均降低为2%以内，最大引用误差仅为0.911%，说明传感器粘污对校准结果影响很大。仪器流道内有油污淤泥等阻塞物，会造成流体不畅，影响流速、流量。若超声流量计的上下流量传感器受到污染，在污染界面声波会产生折射，超声波相位发生偏移，导致仪器测量线性失真[3]。若电磁流量计传感器受到污染，同样电磁流量计的测量信号线性会失真[4]，从而影响校准结果。

2.2流量保持时间的影响

流量保持时间会影响测量结果的准确性。时间过短，稳流效果差，时间过长，校准效率降低。为了验证保持时间对流量校准的影响程度，将在流量校准点为200m3/d、140m3/d、110m3/d、80m3/d、50m3/d、30m3/d处的保持时间均设置为500s，各流量点稳定时间见表2。其中，50m3/d为装置管路切换流量点。

从表2中可知，6个流量校准点稳定时间存在一定的趋势。

1）在第一点200m3/d、140m3/d及50m3/d（管路切换流量点）处，前150s之内曲线呈明显波动状态，150s至500s内呈相对平稳状态。

2）在110m3/d处，前100s呈轻微波动状态，100s 至500s之内呈相对平稳状态。

3）在80m3/d及30m3/d处，流量曲线波动相对更平稳，前100s以内均达到稳定，且后者较前者稳定时间更长。

表2　各流量校准点下流量稳定时间（估算）

4）各流量点在稳定时间内，曲线中后端较前端更平稳。

根据校准规程要求，校准点连续测量记录时间不少于300s[2]，各流量保持时间应根据流量稳定时间长短设置。

2.3流量传感器位置的影响

在吊测情况下，由于各仪器长度不同，流量传感器在模拟井中的位置也不同，校准时应准确调节传感器与进液口及水嘴之间的距离。若仪器顶端距离进液口过近，测量值会受到进液口水流波动的影响；若距离水嘴过近，又会受到水嘴变径段的干扰，均会导致仪器测量不准确。

目前，应用的模拟井水嘴距井口距离是2.1m，根据校准规程要求传感器应位于模拟井的直管段中间位置，模拟井的直管段长度应大于1m，且上下0.5m管径无变化[2]。选择一支性能稳定的单流量测调仪，其连接电缆头后传感器距仪器顶端0.5m，将仪器传感器分别置于直管段各位置处，在210m3/d校准点进行对比试验，结果见表3。

通过以上数据比较发现：传感器距离进液口0.8m以内时，引用误差最大达到3.799%；在1～1.4m区间，引用误差最大达到1.589%；在1.6～2.1m区间，引用误差最大达到4.297%。可以判断：传感器距离进液口或水嘴越近，引用误差越大。因此，吊测时，传感器位于模拟井稳流段的最佳位置点时，受到的进液口和水嘴这2个扰流段的影响最小。根据试验数据分析，仪器传感器距离进液口及水嘴应均大于0.8m，且置于模拟井直管段中间的0.5m区间内，如图2所示。

图2　吊测示意图

表3　传感器在不同位置处流量示值校准结果

2.4扶正器的影响

测调仪是通过测“速”来计算流量，测量结果会受仪器居中程度的影响。在吊测时，如果扶正器强度不够，特别是在大流量水流的冲击下，会引起仪器晃动，无法保证仪器居中，影响校准质量。

同时，扶正器片造成的扰流干扰也会直接影响测量结果[5]，尤其是上扶正器距离上流量传感器过近对流量校准的影响较大。为了量化扰流干扰程度，取同一个仪器，将上扶正器与上传感器之间分别加了10cm、20cm的短接，并进行了流量对比试验，见表4。

表4　扶正器距传感器各位置流量校准结果

从表4中流量校准结果分析：扶正器距仪器传感器的位置与流量校准引用误差呈反向趋势。扶正器未加长时的引用误差最大，达到2.181%；扶正器加长10cm时的引用误差次之，达到1.028%；扶正器加长20cm时的引用误差最小，达到0.378%。扶正器未加长时，流经传感器的水流流速受到影响；加长后，避开了扰流段，有效降低了仪器测量引用误差。

3　结论与建议

1）在仪器校准及现场测试施工过程中，应及时清洁传感器，以确保仪器的测量准确度。

2）在校准过程中，应合理设置流量保持时间。在第一点及管路切换流量点处保持时间应相对更长，建议为450s以上；对于其他流量点，大流量较小流量的保持时间应更长，建议大于100 m3/d的流量保持时间为450s以上，小于100 m3/d的流量保持时间为400s以上。

3）根据模拟井筒及各厂家井下仪器传感器位置的不同，吊测时，应确保传感器处在模拟井筒稳流段的最佳位置上，建议仪器传感器距离模拟井筒进液口及水嘴均大于0.8m。

4）适当增加扶正器与传感器之间的距离，能有效降低仪器流量校准引用误差，建议加长两者之间的距离，或研发“小扰流”扶正器。

［1］于国江.联动测调技术试验与应用［J］.科技与企业，2014 (10):319.

［2］注水井分层流量实时测调仪校准规程：Q/SY DQ1621-2014［S］.

［3］韩莎.超声波流量计的测量原理和应用［J］.工业计量，2012，22(S2):64-66.

［4］李忠虎.电磁流量计测量误差原因剖析及对策［J］.计量技术，2006(9):64-66.

［5］胡鹤鸣.扰流流场对超声流量计积分误差的影响分析［J］.计量学报，2011,32(3):198-202.

With the promotion of efficient measurement and adjusting technology of water injection wells, the water injection well lay⁃ered flow-rate real-time measuring and adjusting instrument is widely used in the field. Combined with the actual scene, such as water injection volume range, the use of double flow, etc., the factors of influencing the calibration quality of the instrument are found by com⁃paring the laboratory calibration data under different sensor pollution condition, flow-rate maintain time and distance between stabilizer and sensor to control the instrument’s measuring error from the source. The measures to improve the calibration quality of the instru⁃ment are put forward.

water injection well; layered flow-rate measuringand adjusting; flow rate calibration; measurement accuracy

杨伟民（1971-），男，工程师，现主要从事计量技术管理工作。

本文编辑：路萍2015-12-09