電磁泥漿流量計在油田固井的開(kāi)發(fā)應用

摘要：基于目前油田固井泥漿流量計在實(shí)際施工應用過(guò)程中存在的缺陷問(wèn)題，文章分析了固井泥漿流量計的開(kāi)發(fā)應用現狀以及新型固井泥漿流量計軟硬件的開(kāi)發(fā)技術(shù)，并根據測量應用實(shí)例闡述了設備應用要點(diǎn)。其目的是為相關(guān)建設者提供一些理論依據。結果表明，新型泥漿流量計在固井建設中應用效果，是在優(yōu)化流量計軟硬件系統開(kāi)發(fā)技術(shù)的控制效果下提供保障的。
隨著(zhù)我國市場(chǎng)經(jīng)濟發(fā)展進(jìn)程的不斷加快，油田資源的開(kāi)發(fā)建設對固井泥漿流量計的應用效果需求越來(lái)越大。然而，受泥漿攜帶雜物以及固井泥漿流量計自身物理性質(zhì)及成份涉及范圍較大影響，使其耐壓性能、精度以及固定安裝質(zhì)量很難得到有效控制。針對這一問(wèn)題，相關(guān)建設人員應從固井泥漿流量計的開(kāi)發(fā)應用現狀出發(fā)，并將新型固井泥漿流量計的軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)應用于實(shí)踐，從而提高油田固井控制泥漿流量的效率。這是實(shí)現油田行業(yè)健康穩定發(fā)展目標的重要課題內容，相關(guān)建設人員應將其重視起來(lái)。
1、固井泥漿流量計的開(kāi)發(fā)應用現狀
研究表明，固井泥漿具有物理性質(zhì)及成份范圍涉及較大特點(diǎn)，這就給檢測儀器和檢測技術(shù)的應用帶來(lái)一定影響。
具體來(lái)說(shuō)，科里奧利質(zhì)量流量計具有較高的計量精度，但其對外界環(huán)境的振動(dòng)感知能力較高且耐壓性能不高，因此，相關(guān)人員對其進(jìn)行的固定安裝施工需要面臨設備失效風(fēng)險。與科里奧利質(zhì)量流量計相同，超聲流量計也受物理性質(zhì)和成份問(wèn)題影響，這就使其在實(shí)際固井施工中的推廣十分困難。為此，各個(gè)固井油田的開(kāi)發(fā)建設采用渦輪流量計來(lái)進(jìn)行固井泥漿流量的現場(chǎng)測量，然而，雖然其精度為 3%的流量滿(mǎn)足設計使用需求，但該設備會(huì )受泥漿雜物的影響而出現卡堵現象。與此同時(shí)，渦輪流量計對軸承的沖洗保養需求較高，且使用耐久性十分有限，這就在很大程度上降低了固井泥漿流量測量的工作效率。隨著(zhù)我國油田開(kāi)發(fā)力度的不斷加大，對泥漿流量測量技術(shù)水平應用的需求越來(lái)越大。為此，相關(guān)建設人員應加大新型泥漿流量計的開(kāi)發(fā)應用研究力度，從而提高測量施工現場(chǎng)泥漿流量的準確性。
2、新型固井泥漿流量計的軟硬件開(kāi)發(fā)技術(shù)
2.1軟件系統開(kāi)發(fā)技術(shù)
新型固井泥漿流量計軟件系統的開(kāi)發(fā)技術(shù)，就是采用模塊化設計方法，以實(shí)現測量模塊、控制模塊、空管檢測模塊以及解析軟件的作用目標。其中測量模塊主要作用于泥漿流量測量信號的調整，從而計算泥漿的流速、累計流量和瞬時(shí)流量。而控制模塊，技術(shù)人員應將其作為主儀表的主程序，以實(shí)現流量信號的收集和處理以及儀表參數設定狀態(tài)顯示等?？展軝z測模塊用于設定使用實(shí)際環(huán)境的地磁幅值，檢測測量管是否處于空管狀態(tài)。解析軟件則用于將計量數據自動(dòng)生成固井施工所需的各種報表和圖標。
2.2硬件系統開(kāi)發(fā)技術(shù)
新型固井電磁泥漿流量計的硬件部分是由電源電路、傳感器、信號采集處理電路、勵磁電路以及接口電路共同組成。如圖 1 所示，為電磁流量計硬件總體結構。

圖中的勵磁電路工作內容是控制儀表的工作磁場(chǎng)。其作用原理為 ：?jiǎn)纹瑱C MSP430F2418 定時(shí)器產(chǎn)生了雙頻矩形波，并經(jīng)光耦隔離后與兩片場(chǎng)效應管組成了開(kāi)關(guān)電路，從而實(shí)現了泥漿流量計使用的通斷功能。另一個(gè)電路 DH902 是恒流管，其為設備使用提供恒定的勵磁電流。具體來(lái)說(shuō)，當 MCU 定時(shí)器的脈沖寬度調制（PWM）輸出后，經(jīng)過(guò)濾波就能有效控制勵磁電流的幅值，進(jìn)而產(chǎn)出雙頻矩形波。如圖 2 所示，為電磁泥漿流量計勵磁電路圖。

而對于信號調理電路來(lái)說(shuō)，當電*輸出的感應電動(dòng)勢信號為微伏，甚至是毫伏級交變信號時(shí)，技術(shù)人員就能通過(guò)濾波除去部分的高頻信號。這樣一來(lái)，就能利用高阻抗放大器對其進(jìn)行放大，從而從兩級帶通濾波器中取出高頻和低頻信號。
3、新型固井泥漿流量計應用實(shí)例
以?xún)葟綖?DN50 的電磁泥漿流量計應用固井測量過(guò)程為例，技術(shù)應用人員將高壓由壬接入泥漿管線(xiàn)。此過(guò)程，測量人員要將其與串接的渦輪流量計進(jìn)行分析比較，以實(shí)現標準計量罐測試的準確性目標。設備應用人員將計量鉆井泥漿的密度范圍控制在 1.15~2.50 g/cm3之間，而對于固井施工現場(chǎng)一次性替漿量，技術(shù)人員應將其控制在 18~160 m3之間，替漿瞬時(shí)流量則應控制在 0.2~2.8 m3/min 之間。如表 1 所示，為某固井采用計量罐、電磁流量計以及渦輪流量計的數據對比。

表中 12 口固井進(jìn)行泥漿流量計測量應用結果可以看出，儀表計量誤差小于 1%，且在流速 2.0 m/s以下，測試的流量越少其可能帶來(lái)的誤差影響就越高。當測試流量處在 1.0 m/s 上下時(shí)，計量精度已經(jīng)降到了 3%。由此可以判斷，不同固井泥漿流量計的使用誤差是由于零點(diǎn)漂移引起的，這就與室內試驗的清水標定結果相一致。而 DN50 測量管的使用，則應采用雙頻矩形波作為實(shí)際作用的勵磁信號。這樣一來(lái)，就能有效避免或防止固井泥漿的流動(dòng)噪聲或是作業(yè)現場(chǎng)的機械振動(dòng)問(wèn)題，對計量泥漿流量的精度早晨影響。
綜上所述，新型固井泥漿流量計的開(kāi)發(fā)應用不僅能緩解石油資源開(kāi)發(fā)建設的效率，還能提高泥漿量測量的精度。為此，研究人員應在明確固井電磁泥漿流量計軟硬件系統開(kāi)發(fā)技術(shù)后，將其作用于實(shí)踐。事實(shí)證明，泥漿流量計測量的準確性與流速、流量大小有關(guān)，即測試的流量越少其可能帶來(lái)的誤差影響就越高。
此外，還有部分使用誤差是由于零點(diǎn)漂移引起的。由此可見(jiàn)，電磁泥漿流量計的應用將在很大程度上降低施工作業(yè)環(huán)境復雜以及自身性能情況，對測量精度結果的影響。