1、前言

    油田進(jìn)入了特高含水期，層間矛盾比較突出，穩(wěn)油控水工作顯得極其重要，只有流量計(jì)計(jì)量準(zhǔn)確，運(yùn)行平穩(wěn)才能保證注水結(jié)構(gòu)綜合調(diào)整方案取得預(yù)期的效果。

    據(jù)統(tǒng)計(jì)，高壓干式水表一個(gè)周期（6個(gè)月）檢定后有近50%不合格，存在問題主要是磁鋼脫磁產(chǎn)生丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，水中雜質(zhì)沖擊葉輪造成葉輪損壞，污油沾在葉輪、軸承處影響計(jì)量精度等原因。為此我們油田安裝了三種試驗(yàn)流量計(jì)，型號(hào)分別為溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)、安徽金大儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表、溫州精華石化儀表廠生產(chǎn)的LSH系列電子水表。目的是通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，優(yōu)選出計(jì)量準(zhǔn)確、操作方便、性能穩(wěn)定、性價(jià)比合理的流量計(jì)。通過2001年3月和2001年9月兩次檢定結(jié)果對(duì)比，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)水表與普通高壓干式注水表狀況比較，優(yōu)選出了合理的流量計(jì)。

    2、幾種流量計(jì)的工作原理及特性

    2.1 普通高壓干式水表

    注水井高壓干式水表基本上采用角接式，少量為高壓旋渦流量計(jì)。它主要部件是葉輪、磁聯(lián)軸器、整流器、計(jì)數(shù)器組成。工作原理是通過液體的動(dòng)能使葉輪產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，葉輪的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)磁聯(lián)軸器旋轉(zhuǎn)，使磁鋼產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)帶動(dòng)磁片轉(zhuǎn)動(dòng)使其計(jì)數(shù)。在流量范圍內(nèi)葉輪的轉(zhuǎn)速可看成與流量成正比。

    2.2 LGZ系列智能數(shù)顯水表

在普通高壓干式注水表的基礎(chǔ)上，改進(jìn)了軸承材質(zhì)，提高了石墨襯套的耐磨性能，采用了電子顯示表頭，克服了普通高壓干式水表計(jì)數(shù)器存在的磨損老化，丟轉(zhuǎn)且不帶瞬時(shí)水量的缺點(diǎn)。利用電磁感應(yīng)原理將水表芯子葉輪轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，處理后進(jìn)人微電腦，計(jì)算后顯示累積和瞬時(shí)流量。

    2.3 LSH系列電子水表

    LSH系列電子水表為速度類流量?jī)x表，利用葉輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的角速度與流量成正比關(guān)系原理。水流從水表進(jìn)口端進(jìn)人，經(jīng)整流后沖向葉片，使葉輪旋轉(zhuǎn)。在整流環(huán)上裝有調(diào)節(jié)板，相同口徑的變送器經(jīng)調(diào)節(jié)后其單位體積的脈沖數(shù)相同，提高了儀表的互換性。葉輪的轉(zhuǎn)動(dòng)通過葉輪軸上端環(huán)形磁鋼，把磁力傳遞給隔板上側(cè)的磁傳感器，磁傳感器感應(yīng)出的頻率信號(hào)經(jīng)放大、濾波、整形、脈寬處理等電路后以方波信號(hào)輸出，經(jīng)CMOS集成電路顯示器，分別顯示累積流量和瞬時(shí)流量。

    2.4 LUB系列旋渦流量計(jì)

    LUB系列旋渦流量計(jì)可分為普通型、文丘利型，它根據(jù)卡門和斯特羅哈爾旋渦產(chǎn)生及其與流量關(guān)系理論設(shè)計(jì)的。

    工作原理是當(dāng)流體以一定流速流經(jīng)設(shè)置在流場(chǎng)中的旋渦發(fā)生體時(shí)，在柱體的下游產(chǎn)生一對(duì)交替出現(xiàn)的而且排列整齊的渦街，先在柱體的一側(cè)產(chǎn)生，繼而在另一側(cè)產(chǎn)生。得出產(chǎn)生渦街的頻率和流體的流速成正比關(guān)系式：f=StV/d
    f― 旋渦分離頻率；
    V― 流體流速；
    St― 斯特哈爾常數(shù)；
    d― 柱體迎流面寬度。

    測(cè)出旋渦的分離頻率，就可獲得流體流速V，從而得出流量。

    該流量計(jì)管內(nèi)無(wú)可動(dòng)部件，流量范圍寬，壓力損失小，穩(wěn)定性好，內(nèi)部電池供電，有斷電保護(hù)功能，安裝簡(jiǎn)便，維修率低，線性度好等優(yōu)點(diǎn)。

    3、現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用及結(jié)果分析

    3.1 注水井流量計(jì)現(xiàn)狀

    2001年3月份，對(duì)34口注水井的注水表進(jìn)行同時(shí)更換，其中溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)2口，安徽金大儀器設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表4口，溫州精華石化儀表廠生產(chǎn)的LSH系列電子水表2口，普通高壓干式水表26口。采用試驗(yàn)水表具體井號(hào)見下表。

    其他26口井采用普通高壓干式水表（表附后）。

    3.2 2001年9月34口注水井注水表檢定情況

    2001年9月，為了檢查流量計(jì)的工作狀況，把34塊流量計(jì)送計(jì)量局檢定，按照檢定標(biāo)準(zhǔn)，注水表在公稱流量、分界流量和最小流量三個(gè)流量點(diǎn)上檢定，按照合格表的示值誤差標(biāo)準(zhǔn)，公稱流量為（15m3/h）±2%，分界流量（4.5m³/h）±3%，最小流量（1.2m3/h）±5%。檢定結(jié)果為，高壓干式水表26塊，合格12，不合格14塊，合格率為46%，試驗(yàn)水表8塊，檢定8塊，合格8塊，合格率100%。具體情況見表2。

表2 

    3.3 第一次檢定結(jié)果分析

    （1）普通高壓干式水表負(fù)偏差原因。①注水井注人過程中壓力較大，一般泵壓在14Mpa左右，油壓在12Mpa左右，壓力波動(dòng)時(shí)震動(dòng)大，使計(jì)數(shù)器與磁鋼產(chǎn)生空隙，并且有3塊水表計(jì)數(shù)器底部金屬殼不平，使計(jì)數(shù)器不能完全接觸磁鋼，產(chǎn)生丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象，出現(xiàn)負(fù)偏差，這種情況較為普遍。② 高壓干式水表塑料葉輪與中心軸高速旋轉(zhuǎn)，由于塑料葉輪易磨損，影響葉輪的正常旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生偏磨現(xiàn)象，使葉輪發(fā)卡，產(chǎn)生過水不轉(zhuǎn)，檢定發(fā)現(xiàn)有4塊配注量較高的水井水表發(fā)卡現(xiàn)象，出現(xiàn)負(fù)偏差。③腐蝕嚴(yán)重使葉輪相對(duì)銅殼體間隙增大。由于注水井注入的是污水，里面不可避免有污油、雜質(zhì)及聚合物等對(duì)銅殼體產(chǎn)生腐蝕，有3塊出現(xiàn)因?yàn)槁┦Мa(chǎn)生的負(fù)偏差。（2）LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表和LSH系列電子水表負(fù)偏差較小原因LGZ系列智能數(shù)顯高壓水表和溫州精華石化儀表廠生產(chǎn)的LSH系列電子水表與普通高壓干式水表相比負(fù)偏差較小的主要原因是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分作了改進(jìn)。①動(dòng)軸承原為塑料件改成石墨，增強(qiáng)耐磨性，克服了塑料易磨損的缺點(diǎn)，提高了傳動(dòng)精度。②改進(jìn)了密封圈的材質(zhì)，克服普通高壓干式水表密封不嚴(yán)的缺點(diǎn)。③采用了電子顯示表頭，一定程度上克服了普通高壓干式水表計(jì)數(shù)器存在的老化丟轉(zhuǎn)現(xiàn)象。（3）LUB系列旋渦流量計(jì)偏差較小原因。LUB系列旋渦流量計(jì)無(wú)可動(dòng)部件，壓力損失較小，具有良好的線形度，所以誤差較小。因此，與高壓干式注水表相比，具有明顯優(yōu)越性。

    3.4 2002年3月份8塊試驗(yàn)檢定結(jié)果

    2002年3月，為了檢查試驗(yàn)水表的性能，我隊(duì)把8塊試驗(yàn)水表送到設(shè)計(jì)院儀表檢定室，檢定具體情況見表（3）。

表3

    從兩次檢定對(duì)比，得出如下結(jié)論：（1）GZ系列智能數(shù)顯高壓水表和LSH系列電子水表經(jīng)過一年的使用負(fù)偏差變大，合格率下降，說明這類機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)相結(jié)合的水表雖然對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部分作了改進(jìn)，采用了電子顯示表頭，仍不能完全克服普通高壓干式水表的缺點(diǎn)，因此，不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求。（2）溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的高壓旋渦流量計(jì)連續(xù)運(yùn)行l(wèi)2個(gè)月沒出現(xiàn)任何故障，累積流量、瞬時(shí)流量顯示正常，基本誤差在設(shè)計(jì)的范圍之內(nèi)，較好地滿足了注水井的計(jì)量要求。

    3.5 LUB系列旋渦流量計(jì)存在的問題

    （1）LUB系列旋渦流量計(jì)第一個(gè)問題是最大流量不能滿足洗井的要求，但目前生產(chǎn)的公稱通徑為DN50的LUBW型號(hào)的流量范圍2.5-25m3/h，能滿足洗井排量的要求。（2）第二個(gè)問題是液晶顯示能否經(jīng)過低溫的考驗(yàn)，溫州歐海自動(dòng)化儀表廠生產(chǎn)的LUB系列旋渦流量計(jì)液晶顯示部分在冬季正常運(yùn)行，通過了低溫考驗(yàn)，兩塊表經(jīng)過12個(gè)月的運(yùn)行沒有出現(xiàn)故障。說明液晶能夠達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)的要求，這兩個(gè)問題已經(jīng)基本解決。

    4、結(jié)論

    （1）目前應(yīng)用的高壓干式水表不能滿足現(xiàn)場(chǎng)要求，特別是進(jìn)入特高含水階段后，層間矛盾突出，穩(wěn)油控水難度加大，需要提高計(jì)量精度，加強(qiáng)注水井調(diào)整力度（2）提高傳動(dòng)裝置性能、機(jī)械傳動(dòng)與電子技術(shù)結(jié)合能提高水表的計(jì)量精度，但使用壽命較短，性價(jià)比不合理，仍然滿足不了現(xiàn)場(chǎng)需要。（3）高壓旋渦流量計(jì)完全可以取代高壓干式水表。

    參考文獻(xiàn)

    [1]郝忠誠(chéng)，徐慶松等.注水井、注入井流量計(jì)情況分析優(yōu)秀論文集2002年1月