固井儀表計量為固井施工提供了重要施工參數(shù), 計量的準(zhǔn)確性十分重要, 其準(zhǔn)確與否往往決定了一口井的成敗。固井施工頂替作業(yè), 一般采用儀表計量加車載計量雙保險的方式進行施工。但是在現(xiàn)場實際操作中, 我們發(fā)現(xiàn)車載計量因其計量方式的局限性, 并不能十分精準(zhǔn)。而固井施工要求精度很高, 車載計量大多數(shù)情況又不能勝任。所以在儀表計量失效時就只能憑工程師的經(jīng)驗來決斷, 這樣做風(fēng)險很大。去年南區(qū)固井施工就出現(xiàn)了因計量失效, 固井工程師沒有準(zhǔn)確判定替入清水總量, 導(dǎo)致的固井施工留水泥塞的固井事故。經(jīng)統(tǒng)計, 固井目前儀表一次計量成功率約為98%, 按每年2500口井計算, 每年就有50口井計量失敗, 因儀表計量失準(zhǔn)發(fā)生的固井事故帶來的經(jīng)濟損失不可小覷。

  為解決這個問題, 我們構(gòu)思了一種辦法, 用通過改造水泥車的方式, 在水泥車水泵至水柜沿程處安裝一塊法蘭水表作為輔助計量, 這樣只要水表計量準(zhǔn)確, 再通過簡單計算就可以得到準(zhǔn)確的入井頂替量。

  通過對市面上常用的幾種計量水表進行優(yōu)選, 我們選定電磁流量計作為水泥車上水計量水表。

電磁流量計傳感器襯里和電極材料具有良好的耐腐蝕和耐磨損性。測量精度不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率變化的影響, 傳感器感應(yīng)電壓信號與平均流速呈線性關(guān)系, 因此測量精度高。測量管道內(nèi)無阻流件, 不會堵塞上水管路。

  電磁流量計是根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律進行流量測量的流量計。電磁流量計的優(yōu)點是壓損極小, 可測流量范圍大?？蓽y量電導(dǎo)率不小于5μs/cm的酸、堿、鹽溶液、水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿、紙漿等的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

  當(dāng)導(dǎo)體在磁場中做切割磁力線運動時, 在導(dǎo)體中會產(chǎn)生感應(yīng)電勢, 感應(yīng)電勢的大小與導(dǎo)體在磁場中的有效長度及導(dǎo)體在磁場中做垂直于磁場方向運動的速度成正比。感應(yīng)電勢的方向由右手定則判定, 感應(yīng)電勢的大小由下式確定:

式中:感應(yīng)電勢, V;

B——磁感應(yīng)強度, T;

D——管道內(nèi)徑, m

v——液體的平均流速, m/s。

  然而體積流量Qv等于流體的流速v與管道截面積的乘積, 將式 (1) 代入該式得:

  由上式可知, 在管道直徑D已定且保持磁感應(yīng)強度B不變時, 被測體積流量與感應(yīng)電勢呈線性關(guān)系。若在管道兩側(cè)各插入一根電極, 就可引入感應(yīng)電勢Ex, 測量此電勢的大小, 就可求得體積流量。

  根據(jù)電磁流量計的工作原理和安裝要求, 結(jié)合水泥車管路分布情況, 將電磁流量計安裝在水泥車水柜附近的上水立管上。

  通過現(xiàn)場多口井試驗, 試驗井如表1所示。電磁流量計可以較為準(zhǔn)確地計量水泥車上水總量, 防止替空、留水泥塞事故的發(fā)生。

(1) 實驗中電磁流量計對清水計量較為靈敏, 對沖洗液、鉆井液的計量誤差較大, 分析原因是鉆井液、沖洗液易產(chǎn)生氣泡, 造成流量計MTP (空管) 報警, 無法準(zhǔn)確計量。其中鉆井液誤差達(dá)5%, 沖洗液誤差達(dá)到25%。

(2) 試驗中反復(fù)開關(guān)清水泵會出現(xiàn)電磁流量計無計量情況, 說明電磁流量計靈敏度較低, 此時會出現(xiàn)漏記情況。

(3) 施工中倒換水罐再次抽水時, 電磁流量計有時出現(xiàn)MTP報警。造成計量出現(xiàn)誤差。

(1) 水泥車電磁流量計誤差小, 可以有效地計量水泥車抽入的清水總量。防止固井施工中替空、水泥塞的事故發(fā)生。

(2) 電磁流量計對空管情況較為敏感, 一旦上水管線出現(xiàn)氣泡, 就無法準(zhǔn)確進行計量。

(3) 電磁流量計計量靈敏度低。反復(fù)抽水時, 會丟失讀數(shù), 影響計量。

(4) 通過對流量計的參數(shù)進行設(shè)置, 可以一定程度地提高流量計的敏感性, 提高計量精度。

(5) 對水泥車上水計量的改造, 沒能達(dá)到預(yù)期的完美效果。因流量計的適用環(huán)境等因素影響, 還須進一步的研究改進, 提高其計量精度。