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电磁流量计

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新型固井泥浆流量计的开发及应用

来源:www.sancdc.com作者:发表时间:2017-04-05 09:41:36

摘要 :
        基于目前油田固井泥浆流量计在实际施工应用过程中存在的缺陷问题,文章分析了固井泥浆流量计的开发应用现状以及新型固井泥浆流量计软硬件的开发技术,并根据测量应用实例阐述了设备应用要点。其目的是为相关建设者提供一些理论依据。结果表明,新型泥浆流量计在固井建设中应用效果,是在优化流量计软硬件系统开发技术的控制效果下提供保障的。

        随着我国市场经济发展进程的不断加快,油田资源的开发建设对固井泥浆流量计的应用效果需求越来越大。然而,受泥浆携带杂物以及固井泥浆流量计自身物理性质及成份涉及范围较大影响,使其耐压性能、精度以及固定安装质量很难得到有效控制。针对这一问题,相关建设人员应从固井泥浆流量计的开发应用现状出发,并将新型固井泥浆流量计的软硬件开发技术应用于实践,从而提高油田固井控制泥浆流量的效率。这是实现油田行业健康稳定发展目标的重要课题内容,相关建设人员应将其重视起来。

1、固井泥浆流量计的开发应用现状
       研究表明,固井泥浆具有物理性质及成份范围涉及较大特点,这就给检测仪器和检测技术的应用带来一定影响。
       具体来说,科里奥利质量流量计具有较高的计量精度,但其对外界环境的振动感知能力较高且耐压性能不高,因此,相关人员对其进行的固定安装施工需要面临设备失效风险。与科里奥利质量流量计相同,超声流量计也受物理性质和成份问题影响,这就使其在实际固井施工中的推广十分困难。为此,各个固井油田的开发建设采用涡轮流量计来进行固井泥浆流量的现场测量,然而,虽然其精度为 3%的流量满足设计使用需求,但该设备会受泥浆杂物的影响而出现卡堵现象。与此同时,涡轮流量计对轴承的冲洗保养需求较高,且使用耐久性十分有限,这就在很大程度上降低了固井泥浆流量测量的工作效率。随着我国油田开发力度的不断加大,对泥浆流量测量技术水平应用的需求越来越大。为此,相关建设人员应加大新型泥浆流量计的开发应用研究力度,从而提高测量施工现场泥浆流量的准确性。

2
新型固井泥浆流量计的软硬件开发技术
2.1
软件系统开发技术
新型固井泥浆流量计软件系统的开发技术,就是采用模块化设计方法,以实现测量模块、控制模块、空管检测模块以及解析软件的作用目标。其中测量模块主要作用于泥浆流量测量信号的调整,从而计算泥浆的流速、累计流量和瞬时流量。而控制模块,技术人员应将其作为主仪表的主程序,以实现流量信号的收集和处理以及仪表参数设定状态显示等。空管检测模块用于设定使用实际环境的地磁幅值,检测测量管是否处于空管状态。解析软件则用于将计量数据自动生成固井施工所需的各种报表和图标。

2.2
硬件系统开发技术
新型固井电磁泥浆流量计的硬件部分是由电源电路、传感器、信号采集处理电路、励磁电路以及接口电路共同组成。如图 1 所示,为电磁流量计硬件总体结构。

电磁流量计硬件总体结构图

图中的励磁电路工作内容是控制仪表的工作磁场。其作用原理为 :单片机 MSP430F2418 定时器产生了双频矩形波,并经光耦隔离后与两片场效应管组成了开关电路,从而实现了泥浆流量计使用的通断功能。另一个电路 DH902 是恒流管,其为设备使用提供恒定的励磁电流。具体来说,当 MCU 定时器的脉冲宽度调制(PWM)输出后,经过滤波就能有效控制励磁电流的幅值,进而产出双频矩形波。如图 2 所示,为电磁泥浆流量计励磁电路图。

电磁泥浆流量计励磁电路图

而对于信号调理电路来说,当电极输出的感应电动势信号为微伏,甚至是毫伏级交变信号时,技术人员就能通过滤波除去部分的高频信号。这样一来,就能利用高阻抗放大器对其进行放大,从而从两级带通滤波器中取出高频和低频信号。

3、新型固井泥浆流量计应用实例
         以内径为 DN50 的电磁泥浆流量计应用固井测量过程为例,技术应用人员将高压由壬接入泥浆管线。此过程,测量人员要将其与串接的涡轮流量计进行分析比较,以实现标准计量罐测试的准确性目标。设备应用人员将计量钻井泥浆的密度范围控制在 1.15~2.50 g/cm3之间,而对于固井施工现场一次性替浆量,技术人员应将其控制在 18~160 m3之间,替浆瞬时流量则应控制在 0.2~2.8 m3/min 之间。如表 1 所示,为某固井采用计量罐、电磁流量计以及涡轮流量计的数据对比。

计量罐、电磁流量计以及涡轮流量计测量数据对比

         表中 12 口固井进行泥浆流量计测量应用结果可以看出,仪表计量误差小于 1%,且在流速 2.0 m/s以下,测试的流量越少其可能带来的误差影响就越高。当测试流量处在 1.0 m/s 上下时,计量精度已经降到了 3%。由此可以判断,不同固井泥浆流量计的使用误差是由于零点漂移引起的,这就与室内试验的清水标定结果相一致。而 DN50 测量管的使用,则应采用双频矩形波作为实际作用的励磁信号。这样一来,就能有效避免或防止固井泥浆的流动噪声或是作业现场的机械振动问题,对计量泥浆流量的精度早晨影响。

         综上所述,新型固井泥浆流量计的开发应用不仅能缓解石油资源开发建设的效率,还能提高泥浆量测量的精度。为此,研究人员应在明确固井电磁泥浆流量计软硬件系统开发技术后,将其作用于实践。事实证明,泥浆流量计测量的准确性与流速、流量大小有关,即测试的流量越少其可能带来的误差影响就越高。

此外,还有部分使用误差是由于零点漂移引起的。由此可见,电磁泥浆流量计的应用将在很大程度上降低施工作业环境复杂以及自身性能情况,对测量精度结果的影响。