關於氣體轉子流量計的工作原理與使用方法分析
點擊次數：2565 發布時間（jiān）：2021-01-20 07:36:26
摘要：本文圍（wéi）繞氣體轉子流量計（jì）的革新與應用（yòng）進行探討（tǎo）。為提高儲層動用程度、減（jiǎn）小（xiǎo）多層（céng）油田（tián）開發的層間矛盾，大慶油田（tián）廣泛采取了分層配注技術。應用注入（rù）井（jǐng）分層調配技術能夠測試並（bìng）調整目標井的（de）配注層段的（de）注入量，是保證分層配注效（xiào）果的重要手段。然而在注入井分層調配工作中，受井下管柱（zhù）結垢、油套管變形等因素（sù）影響，井下工具及（jí）流量計常（cháng）常遇卡，解卡時鋼絲所受負荷變大。負荷較大時（shí），鋼絲常（cháng）常在有砂眼和細微磨（mó）損處斷裂，從而造成井下（xià）落物。為保證測（cè）井的正常注入和其他測試工作能夠正常順（shùn）利進（jìn）行，必（bì）須進行落物（wù）打撈工作（zuò）。針對傳統的（de）鋼絲落物打撈困難（nán）問（wèn）題，對常規鋼絲落物打（dǎ）撈工具進行了革新，研製了氣體轉子流量計。現場應用表明：氣（qì）體轉子流量計在不同注入方式、落物深度及落物原因井中的（de）打撈成功率為（wéi）100%，說明氣體轉子流量計結構設計合理（lǐ），製定的使用方法得（dé）當，具備進（jìn）一步（bù）推廣價值。
在注水井（jǐng）分層（céng）測試工作中鋼（gāng）絲落物打撈一直是（shì）困擾采油測試工的一大難題，據不完全（quán）統計因井下落物而造成作業重配的注水、注聚井中絕大部分是鋼絲落物造成的，占總落物重配作業井數的50%以上。造成這一現象的主（zhǔ）要原因是絲落物不容易（yì）被抓牢而（ér）且上提打撈到的鋼絲（sī）容易（yì）形成較大的鋼絲團，堵塞上（shàng）提通道，造成（chéng）二次（cì）落物（wù），打撈失敗（bài）。因此，加工通（tōng）用的（de）有（yǒu）效的鋼絲落物打撈工具，製定合理的打撈方案是提高打撈鋼絲落物的成功率的關鍵。
按照落井鋼絲長短分（fèn）類落井鋼絲可分為帶短鋼絲的（de）落物和帶長鋼絲的落物，在（zài）以往打撈井下鋼絲（sī）落物過程中常用的（de）打（dǎ）撈工具就是鋼絲打撈矛。這種打撈矛工具通常分為內鉤和（hé）外（wài）鉤2種，其原（yuán）理就是通過鋼絲連接配重杆下入井中，鉤住斷落抱團的鋼絲（sī），再從油管中起出即可，實現打撈目的。有時為了增大打撈成功率，采取“一把抓”式打撈工具（jù），類似於古代的（de）“飛鉤爪”。但常規的（de）打撈矛有2個（gè）缺點，地衣，由於常（cháng）規打撈（lāo）工具一般都是直上直（zhí）下，不能360°範圍內無（wú）死角打撈。*二，常規打撈工具在起出（chū）時雖然有的打撈矛也設置了鎖緊裝置，但由於鋼絲自帶形變，再加上有時負荷過大（dà），易發生滑脫。針對常規打撈（lāo）工（gōng）具存在的不足，經過多次現場實踐（jiàn）研製了氣體轉（zhuǎn）子流量計，一定程度（dù）上解決了以往常規打撈工具存（cún）在的不足。
1 氣體轉子流量計工作原理
1.1 工（gōng）具結構
氣體轉子流量計主要由（yóu）強磁吸片、硬鉤、軟（ruǎn）鉤、尖矛、轉動軸、連接絲扣六部分組成（見圖1）。打撈工（gōng）具外（wài）徑40mm，總長度450mm。轉動軸外徑30mm，長200mm。軟鉤2個，軟鉤成平麵180度排列，軟鉤鉤身直徑6mm，尖矛長38mm。硬鉤6個、硬鉤角30°，強磁（cí）吸片鑲嵌在硬鉤鉤身上。轉動軸與硬鉤鉤身（shēn）之間分別開（kāi）槽，鑲嵌直（zhí）徑6.5mm滾（gǔn）珠，轉（zhuǎn）動軸（zhóu）依靠滾珠實現自由轉動，並且（qiě）依靠滾珠（zhū）實現轉動（dòng）軸與硬鉤間的鎖定。
1.2 氣體轉（zhuǎn）子流量計工作原理
1.2.1 轉動軸（zhóu）
設計時在轉動軸與硬鉤鉤身之間的開槽內鑲嵌（qiàn）滾珠，轉動軸依靠滾珠實現自由轉動，並且依靠（kào）滾珠實現轉動軸與硬鉤間的鎖定。在轉動軸的另一端設置了盤根槽，可以防止打撈工具在轉動過程中退扣造成二次落物。打撈落物時依（yī）靠鋼絲的右旋特性和落（luò）物與油管（guǎn）內（nèi）壁的摩擦作用產生轉動，促使鋼絲纏繞在打撈工具上，實現打撈鋼絲的（de）初步固定，是短鋼絲落（luò）物（wù）打撈的基（jī）礎。
1.2.2 硬鉤
該（gāi）部分采用與工（gōng）具主體一體連（lián）接的方式，兩側（cè）對稱，鉤齒與工具主體所稱角（jiǎo）度較小，所能承受的額定（dìng）負荷更大，如（rú）圖1顯示（shì），在與軟鉤配合下能夠更（gèng）好地抓住鋼絲，上提（tí）時受力增強，有效提高打撈的成功率。
1.2.3 強磁吸片
該部分（fèn）位於本裝置的中間位（wèi）置，采用具有強力磁性的材料（liào）物質製成，並且強磁吸片在硬鉤的中間不會與油管內壁直接接觸，防止了打撈工具在下（xià）入過程中粘貼油管或者配水器而無法繼續下入。強磁吸片的主要有2個（gè）功能：地衣是用於吸附（fù）細（xì）小的鋼絲及其他（tā）落物，解決常規打撈（lāo）矛不易打撈細小（xiǎo）落物的問題；*二是通過強磁的吸力（lì）將鋼絲斷頭或部分鋼（gāng）絲（sī）吸起，使鋼絲更容易使進入打撈鉤內。
1.2.4 尖矛
尖矛采取J55鋼製作成尖錐狀、形狀較粗，在本打撈工具下入井中時好先與鋼絲落物接觸（chù），其推壓（yā）鋼絲使其成（chéng）團，當鋼絲壓縮到一（yī）定程度時，由於鋼絲形變產生的（de）彈性勢能使（shǐ）鋼絲更容易套入打撈鉤內。
1.2.5 軟鉤
該部分采用類似（sì）常規打撈矛的倒（dǎo）鉤設計，同（tóng）樣是兩（liǎng）側對稱，下井時緊貼油管內壁，由於鉤體與打撈工具之（zhī）間存在空隙，同時軟鉤本身形狀較細，更容易鉤住成（chéng）團的鋼絲，此外隨著尖矛不斷推壓（yā）鋼（gāng）絲，軟（ruǎn）鉤更容易穿過鋼絲，使鋼絲掛於硬鉤內，通過（guò）與硬鉤配合更好地抓住鋼絲。
2 氣體（tǐ）轉子流量計使用方法
使用時氣體轉子流量計時*先要檢查（chá）鉤身能否（fǒu）自由轉動，不能（néng）自（zì）由轉動要清除鋼珠開槽內的油汙，鋼珠磨損時要及時更換。要（yào）求軟鉤焊接良（liáng）好，能夠自由壓縮並彈回（huí），軟鉤處於自由狀態時其外徑要小於44mm。打撈工具部盤根（gēn）不破損。自鋼絲繩帽（mào）依次連接加重杆、震擊器和氣體轉子流量計。下井時過注水井閘門前可能會卡閘門，可通過（guò）地麵緩慢起下打撈工具解卡，下井過程中要按照相關標準不得超（chāo）速，並且要試探性下（xià）入、防止打撈工具下入過深造成打撈的鋼（gāng）絲團過大卡死油管，造成打撈失（shī）敗。
3 應用效果（guǒ）
在大慶油田*三（sān）采油廠北3-6-P71井（jǐng）測（cè）試時，當儀器下至井下800m時，由於（yú）鋼絲有砂眼，800m鋼絲連同流量計一起（qǐ）掉（diào）井，該井球（qiú）座（zuò）深度為1200m。為此進行了落物打撈。*先使用兩片通井工具將井（jǐng）內鋼（gāng）絲壓成一團。再使用（yòng）旋轉式打撈矛下入井內，抓住落物完成打撈。使用旋轉式（shì）打撈矛打撈鋼絲落物時打撈矛應有一定的質量，要平穩操作、慢起慢下。
表1為氣體轉（zhuǎn）子流量計打撈統計表，可以看出自2016年（nián）9月開始即（jí）在現場進行了應用。為了展（zhǎn）示試驗成果的普遍性（xìng），分別從不同注入（rù）方式、不同落物深度、不（bú）同落物原因的（de）角度，共應用3口鋼絲落物井，打撈成功為（wéi）100%。
5 結束語
（1）氣（qì）體轉子流量計結構設（shè）計合理，旋轉機構（gòu）實現了井下鋼絲在鉤身上的纏繞，軟硬鉤（gōu）配合設計實現鋼絲的多角度打撈，強磁片的設計實現了小物件落物的一次性打撈，也防止了短小鋼絲落物的再次（cì）出現。
（2）氣體轉子流量計在一定程度上解（jiě）決了常規打撈鋼絲工具存在（zài）的撈不到、易滑脫等常見問題，使鋼絲落物打撈成功率大幅提（tí）升（shēng），具有很大的推廣應（yīng）用價值。
在注水井（jǐng）分層（céng）測試工作中鋼（gāng）絲落物打撈一直是（shì）困擾采油測試工的一大難題，據不完全（quán）統計因井下落物而造成作業重配的注水、注聚井中絕大部分是鋼絲落物造成的，占總落物重配作業井數的50%以上。造成這一現象的主（zhǔ）要原因是絲落物不容易（yì）被抓牢而（ér）且上提打撈到的鋼絲（sī）容易（yì）形成較大的鋼絲團，堵塞上（shàng）提通道，造成（chéng）二次（cì）落物（wù），打撈失敗（bài）。因此，加工通（tōng）用的（de）有（yǒu）效的鋼絲落物打撈工具，製定合理的打撈方案是提高打撈鋼絲落物的成功率的關鍵。
按照落井鋼絲長短分（fèn）類落井鋼絲可分為帶短鋼絲的（de）落物和帶長鋼絲的落物，在（zài）以往打撈井下鋼絲（sī）落物過程中常用的（de）打（dǎ）撈工具就是鋼絲打撈矛。這種打撈矛工具通常分為內鉤和（hé）外（wài）鉤2種，其原（yuán）理就是通過鋼絲連接配重杆下入井中，鉤住斷落抱團的鋼絲（sī），再從油管中起出即可，實現打撈目的。有時為了增大打撈成功率，采取“一把抓”式打撈工具（jù），類似於古代的（de）“飛鉤爪”。但常規的（de）打撈矛有2個（gè）缺點，地衣，由於常（cháng）規打撈（lāo）工具一般都是直上直（zhí）下，不能360°範圍內無（wú）死角打撈。*二，常規打撈工具在起出（chū）時雖然有的打撈矛也設置了鎖緊裝置，但由於鋼絲自帶形變，再加上有時負荷過大（dà），易發生滑脫。針對常規打撈（lāo）工（gōng）具存在的不足，經過多次現場實踐（jiàn）研製了氣體轉（zhuǎn）子流量計，一定程度（dù）上解決了以往常規打撈工具存（cún）在的不足。
1 氣體轉子流量計工作原理
1.1 工（gōng）具結構
氣體轉子流量計主要由（yóu）強磁吸片、硬鉤、軟（ruǎn）鉤、尖矛、轉動軸、連接絲扣六部分組成（見圖1）。打撈工（gōng）具外（wài）徑40mm，總長度450mm。轉動軸外徑30mm，長200mm。軟鉤2個，軟鉤成平麵180度排列，軟鉤鉤身直徑6mm，尖矛長38mm。硬鉤6個、硬鉤角30°，強磁（cí）吸片鑲嵌在硬鉤鉤身上。轉動軸與硬鉤鉤身（shēn）之間分別開（kāi）槽，鑲嵌直（zhí）徑6.5mm滾（gǔn）珠，轉（zhuǎn）動軸（zhóu）依靠滾珠實現自由轉動，並且（qiě）依靠滾珠（zhū）實現轉動（dòng）軸與硬鉤間的鎖定。
1.2 氣體轉（zhuǎn）子流量計工作原理
1.2.1 轉動軸（zhóu）
設計時在轉動軸與硬鉤鉤身之間的開槽內鑲嵌（qiàn）滾珠，轉動軸依靠滾珠實現自由轉動，並且依靠（kào）滾珠實現轉動軸與硬鉤間的鎖定。在轉動軸的另一端設置了盤根槽，可以防止打撈工具在轉動過程中退扣造成二次落物。打撈落物時依（yī）靠鋼絲的右旋特性和落（luò）物與油管（guǎn）內（nèi）壁的摩擦作用產生轉動，促使鋼絲纏繞在打撈工具上，實現打撈鋼絲的（de）初步固定，是短鋼絲落（luò）物（wù）打撈的基（jī）礎。
1.2.2 硬鉤
該（gāi）部分采用與工（gōng）具主體一體連（lián）接的方式，兩側（cè）對稱，鉤齒與工具主體所稱角（jiǎo）度較小，所能承受的額定（dìng）負荷更大，如（rú）圖1顯示（shì），在與軟鉤配合下能夠更（gèng）好地抓住鋼絲，上提（tí）時受力增強，有效提高打撈的成功率。
1.2.3 強磁吸片
該部分（fèn）位於本裝置的中間位（wèi）置，采用具有強力磁性的材料（liào）物質製成，並且強磁吸片在硬鉤的中間不會與油管內壁直接接觸，防止了打撈工具在下（xià）入過程中粘貼油管或者配水器而無法繼續下入。強磁吸片的主要有2個（gè）功能：地衣是用於吸附（fù）細（xì）小的鋼絲及其他（tā）落物，解決常規打撈（lāo）矛不易打撈細小（xiǎo）落物的問題；*二是通過強磁的吸力（lì）將鋼絲斷頭或部分鋼（gāng）絲（sī）吸起，使鋼絲更容易使進入打撈鉤內。
1.2.4 尖矛
尖矛采取J55鋼製作成尖錐狀、形狀較粗，在本打撈工具下入井中時好先與鋼絲落物接觸（chù），其推壓（yā）鋼絲使其成（chéng）團，當鋼絲壓縮到一（yī）定程度時，由於鋼絲形變產生的（de）彈性勢能使（shǐ）鋼絲更容易套入打撈鉤內。
1.2.5 軟鉤
該部分采用類似（sì）常規打撈矛的倒（dǎo）鉤設計，同（tóng）樣是兩（liǎng）側對稱，下井時緊貼油管內壁，由於鉤體與打撈工具之（zhī）間存在空隙，同時軟鉤本身形狀較細，更容易鉤住成（chéng）團的鋼絲，此外隨著尖矛不斷推壓（yā）鋼（gāng）絲，軟（ruǎn）鉤更容易穿過鋼絲，使鋼絲掛於硬鉤內，通過（guò）與硬鉤配合更好地抓住鋼絲。
2 氣體（tǐ）轉子流量計使用方法
使用時氣體轉子流量計時*先要檢查（chá）鉤身能否（fǒu）自由轉動，不能（néng）自（zì）由轉動要清除鋼珠開槽內的油汙，鋼珠磨損時要及時更換。要（yào）求軟鉤焊接良（liáng）好，能夠自由壓縮並彈回（huí），軟鉤處於自由狀態時其外徑要小於44mm。打撈工具部盤根（gēn）不破損。自鋼絲繩帽（mào）依次連接加重杆、震擊器和氣體轉子流量計。下井時過注水井閘門前可能會卡閘門，可通過（guò）地麵緩慢起下打撈工具解卡，下井過程中要按照相關標準不得超（chāo）速，並且要試探性下（xià）入、防止打撈工具下入過深造成打撈的鋼（gāng）絲團過大卡死油管，造成打撈失（shī）敗。
3 應用效果（guǒ）
在大慶油田*三（sān）采油廠北3-6-P71井（jǐng）測（cè）試時，當儀器下至井下800m時，由於（yú）鋼絲有砂眼，800m鋼絲連同流量計一起（qǐ）掉（diào）井，該井球（qiú）座（zuò）深度為1200m。為此進行了落物打撈。*先使用兩片通井工具將井（jǐng）內鋼（gāng）絲壓成一團。再使用（yòng）旋轉式打撈矛下入井內，抓住落物完成打撈。使用旋轉式（shì）打撈矛打撈鋼絲落物時打撈矛應有一定的質量，要平穩操作、慢起慢下。
表1為氣體轉（zhuǎn）子流量計打撈統計表，可以看出自2016年（nián）9月開始即（jí）在現場進行了應用。為了展（zhǎn）示試驗成果的普遍性（xìng），分別從不同注入（rù）方式、不同落物深度、不（bú）同落物原因的（de）角度，共應用3口鋼絲落物井，打撈成功為（wéi）100%。
5 結束語
（1）氣（qì）體轉子流量計結構設（shè）計合理，旋轉機構（gòu）實現了井下鋼絲在鉤身上的纏繞，軟硬鉤（gōu）配合設計實現鋼絲的多角度打撈，強磁片的設計實現了小物件落物的一次性打撈，也防止了短小鋼絲落物的再次（cì）出現。
（2）氣體轉子流量計在一定程度上解（jiě）決了常規打撈鋼絲工具存在（zài）的撈不到、易滑脫等常見問題，使鋼絲落物打撈成功率大幅提（tí）升（shēng），具有很大的推廣應（yīng）用價值。
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