關(guān)于氣體轉子流量計的工作原理與使用方法分析
點(diǎn)擊次數：2049 發(fā)布時(shí)間：2021-01-20 07:36:26
摘要：本文圍繞氣體轉子流量計的革新與應用進(jìn)行探討。為提高儲層動(dòng)用程度、減小多層油田開(kāi)發(fā)的層間矛盾，大慶油田廣泛采取了分層配注技術(shù)。應用注入井分層調配技術(shù)能夠測試并調整目標井的配注層段的注入量，是保證分層配注效果的重要手段。然而在注入井分層調配工作中，受井下管柱結垢、油套管變形等因素影響，井下工具及流量計常常遇卡，解卡時(shí)鋼絲所受負荷變大。負荷較大時(shí)，鋼絲常常在有砂眼和細微磨損處斷裂，從而造成井下落物。為保證測井的正常注入和其他測試工作能夠正常順利進(jìn)行，必須進(jìn)行落物打撈工作。針對傳統的鋼絲落物打撈困難問(wèn)題，對常規鋼絲落物打撈工具進(jìn)行了革新，研制了氣體轉子流量計?，F場(chǎng)應用表明：氣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打撈成功率為100%，說(shuō)明氣體轉子流量計結構設計合理，制定的使用方法得當，具備進(jìn)一步推廣價(jià)值。
在注水井分層測試工作中鋼絲落物打撈一直是困擾采油測試工的一大難題，據不完全統計因井下落物而造成作業(yè)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(yè)井數的50%以上。造成這一現象的主要原因是絲落物不容易被抓牢而且上提打撈到的鋼絲容易形成較大的鋼絲團，堵塞上提通道，造成二次落物，打撈失敗。因此，加工通用的有效的鋼絲落物打撈工具，制定合理的打撈方案是提高打撈鋼絲落物的成功率的關(guān)鍵。
按照落井鋼絲長(cháng)短分類(lèi)落井鋼絲可分為帶短鋼絲的落物和帶長(cháng)鋼絲的落物，在以往打撈井下鋼絲落物過(guò)程中常用的打撈工具就是鋼絲打撈矛。這種打撈矛工具通常分為內鉤和外鉤2種，其原理就是通過(guò)鋼絲連接配重桿下入井中，鉤住斷落抱團的鋼絲，再從油管中起出即可，實(shí)現打撈目的。有時(shí)為了增大打撈成功率，采取“一把抓”式打撈工具，類(lèi)似于古代的“飛鉤爪”。但常規的打撈矛有2個(gè)缺點(diǎn)，地衣，由于常規打撈工具一般都是直上直下，不能360°范圍內無(wú)死角打撈。第二，常規打撈工具在起出時(shí)雖然有的打撈矛也設置了鎖緊裝置，但由于鋼絲自帶形變，再加上有時(shí)負荷過(guò)大，易發(fā)生滑脫。針對常規打撈工具存在的不足，經(jīng)過(guò)多次現場(chǎng)實(shí)踐研制了氣體轉子流量計，一定程度上解決了以往常規打撈工具存在的不足。
1 氣體轉子流量計工作原理
1.1 工具結構
氣體轉子流量計主要由強磁吸片、硬鉤、軟鉤、尖矛、轉動(dòng)軸、連接絲扣六部分組成（見(jiàn)圖1）。打撈工具外徑40mm，總長(cháng)度450mm。轉動(dòng)軸外徑30mm，長(cháng)200mm。軟鉤2個(gè)，軟鉤成平面180度排列，軟鉤鉤身直徑6mm，尖矛長(cháng)38mm。硬鉤6個(gè)、硬鉤角30°，強磁吸片鑲嵌在硬鉤鉤身上。轉動(dòng)軸與硬鉤鉤身之間分別開(kāi)槽，鑲嵌直徑6.5mm滾珠，轉動(dòng)軸依靠滾珠實(shí)現自由轉動(dòng)，并且依靠滾珠實(shí)現轉動(dòng)軸與硬鉤間的鎖定。
1.2 氣體轉子流量計工作原理
1.2.1 轉動(dòng)軸
設計時(shí)在轉動(dòng)軸與硬鉤鉤身之間的開(kāi)槽內鑲嵌滾珠，轉動(dòng)軸依靠滾珠實(shí)現自由轉動(dòng)，并且依靠滾珠實(shí)現轉動(dòng)軸與硬鉤間的鎖定。在轉動(dòng)軸的另一端設置了盤(pán)根槽，可以防止打撈工具在轉動(dòng)過(guò)程中退扣造成二次落物。打撈落物時(shí)依靠鋼絲的右旋特性和落物與油管內壁的摩擦作用產(chǎn)生轉動(dòng)，促使鋼絲纏繞在打撈工具上，實(shí)現打撈鋼絲的初步固定，是短鋼絲落物打撈的基礎。
1.2.2 硬鉤
該部分采用與工具主體一體連接的方式，兩側對稱(chēng)，鉤齒與工具主體所稱(chēng)角度較小，所能承受的額定負荷更大，如圖1顯示，在與軟鉤配合下能夠更好地抓住鋼絲，上提時(shí)受力增強，有效提高打撈的成功率。
1.2.3 強磁吸片
該部分位于本裝置的中間位置，采用具有強力磁性的材料物質(zhì)制成，并且強磁吸片在硬鉤的中間不會(huì )與油管內壁直接接觸，防止了打撈工具在下入過(guò)程中粘貼油管或者配水器而無(wú)法繼續下入。強磁吸片的主要有2個(gè)功能：地衣是用于吸附細小的鋼絲及其他落物，解決常規打撈矛不易打撈細小落物的問(wèn)題；第二是通過(guò)強磁的吸力將鋼絲斷頭或部分鋼絲吸起，使鋼絲更容易使進(jìn)入打撈鉤內。
1.2.4 尖矛
尖矛采取J55鋼制作成尖錐狀、形狀較粗，在本打撈工具下入井中時(shí)好先與鋼絲落物接觸，其推壓鋼絲使其成團，當鋼絲壓縮到一定程度時(shí)，由于鋼絲形變產(chǎn)生的彈性勢能使鋼絲更容易套入打撈鉤內。
1.2.5 軟鉤
該部分采用類(lèi)似常規打撈矛的倒鉤設計，同樣是兩側對稱(chēng)，下井時(shí)緊貼油管內壁，由于鉤體與打撈工具之間存在空隙，同時(shí)軟鉤本身形狀較細，更容易鉤住成團的鋼絲，此外隨著(zhù)尖矛不斷推壓鋼絲，軟鉤更容易穿過(guò)鋼絲，使鋼絲掛于硬鉤內，通過(guò)與硬鉤配合更好地抓住鋼絲。
2 氣體轉子流量計使用方法
使用時(shí)氣體轉子流量計時(shí)首先要檢查鉤身能否自由轉動(dòng)，不能自由轉動(dòng)要清除鋼珠開(kāi)槽內的油污，鋼珠磨損時(shí)要及時(shí)更換。要求軟鉤焊接良好，能夠自由壓縮并彈回，軟鉤處于自由狀態(tài)時(shí)其外徑要小于44mm。打撈工具部盤(pán)根不破損。自鋼絲繩帽依次連接加重桿、震擊器和氣體轉子流量計。下井時(shí)過(guò)注水井閘門(mén)前可能會(huì )卡閘門(mén)，可通過(guò)地面緩慢起下打撈工具解卡，下井過(guò)程中要按照相關(guān)標準不得超速，并且要試探性下入、防止打撈工具下入過(guò)深造成打撈的鋼絲團過(guò)大卡死油管，造成打撈失敗。
3 應用效果
在大慶油田第三采油廠(chǎng)北3-6-P71井測試時(shí)，當儀器下至井下800m時(shí)，由于鋼絲有砂眼，800m鋼絲連同流量計一起掉井，該井球座深度為1200m。為此進(jìn)行了落物打撈。首先使用兩片通井工具將井內鋼絲壓成一團。再使用旋轉式打撈矛下入井內，抓住落物完成打撈。使用旋轉式打撈矛打撈鋼絲落物時(shí)打撈矛應有一定的質(zhì)量，要平穩操作、慢起慢下。
表1為氣體轉子流量計打撈統計表，可以看出自2016年9月開(kāi)始即在現場(chǎng)進(jìn)行了應用。為了展示試驗成果的普遍性，分別從不同注入方式、不同落物深度、不同落物原因的角度，共應用3口鋼絲落物井，打撈成功為100%。
5 結束語(yǔ)
（1）氣體轉子流量計結構設計合理，旋轉機構實(shí)現了井下鋼絲在鉤身上的纏繞，軟硬鉤配合設計實(shí)現鋼絲的多角度打撈，強磁片的設計實(shí)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出現。
（2）氣體轉子流量計在一定程度上解決了常規打撈鋼絲工具存在的撈不到、易滑脫等常見(jiàn)問(wèn)題，使鋼絲落物打撈成功率大幅提升，具有很大的推廣應用價(jià)值。
在注水井分層測試工作中鋼絲落物打撈一直是困擾采油測試工的一大難題，據不完全統計因井下落物而造成作業(yè)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(yè)井數的50%以上。造成這一現象的主要原因是絲落物不容易被抓牢而且上提打撈到的鋼絲容易形成較大的鋼絲團，堵塞上提通道，造成二次落物，打撈失敗。因此，加工通用的有效的鋼絲落物打撈工具，制定合理的打撈方案是提高打撈鋼絲落物的成功率的關(guān)鍵。
按照落井鋼絲長(cháng)短分類(lèi)落井鋼絲可分為帶短鋼絲的落物和帶長(cháng)鋼絲的落物，在以往打撈井下鋼絲落物過(guò)程中常用的打撈工具就是鋼絲打撈矛。這種打撈矛工具通常分為內鉤和外鉤2種，其原理就是通過(guò)鋼絲連接配重桿下入井中，鉤住斷落抱團的鋼絲，再從油管中起出即可，實(shí)現打撈目的。有時(shí)為了增大打撈成功率，采取“一把抓”式打撈工具，類(lèi)似于古代的“飛鉤爪”。但常規的打撈矛有2個(gè)缺點(diǎn)，地衣，由于常規打撈工具一般都是直上直下，不能360°范圍內無(wú)死角打撈。第二，常規打撈工具在起出時(shí)雖然有的打撈矛也設置了鎖緊裝置，但由于鋼絲自帶形變，再加上有時(shí)負荷過(guò)大，易發(fā)生滑脫。針對常規打撈工具存在的不足，經(jīng)過(guò)多次現場(chǎng)實(shí)踐研制了氣體轉子流量計，一定程度上解決了以往常規打撈工具存在的不足。
1 氣體轉子流量計工作原理
1.1 工具結構
氣體轉子流量計主要由強磁吸片、硬鉤、軟鉤、尖矛、轉動(dòng)軸、連接絲扣六部分組成（見(jiàn)圖1）。打撈工具外徑40mm，總長(cháng)度450mm。轉動(dòng)軸外徑30mm，長(cháng)200mm。軟鉤2個(gè)，軟鉤成平面180度排列，軟鉤鉤身直徑6mm，尖矛長(cháng)38mm。硬鉤6個(gè)、硬鉤角30°，強磁吸片鑲嵌在硬鉤鉤身上。轉動(dòng)軸與硬鉤鉤身之間分別開(kāi)槽，鑲嵌直徑6.5mm滾珠，轉動(dòng)軸依靠滾珠實(shí)現自由轉動(dòng)，并且依靠滾珠實(shí)現轉動(dòng)軸與硬鉤間的鎖定。
1.2 氣體轉子流量計工作原理
1.2.1 轉動(dòng)軸
設計時(shí)在轉動(dòng)軸與硬鉤鉤身之間的開(kāi)槽內鑲嵌滾珠，轉動(dòng)軸依靠滾珠實(shí)現自由轉動(dòng)，并且依靠滾珠實(shí)現轉動(dòng)軸與硬鉤間的鎖定。在轉動(dòng)軸的另一端設置了盤(pán)根槽，可以防止打撈工具在轉動(dòng)過(guò)程中退扣造成二次落物。打撈落物時(shí)依靠鋼絲的右旋特性和落物與油管內壁的摩擦作用產(chǎn)生轉動(dòng)，促使鋼絲纏繞在打撈工具上，實(shí)現打撈鋼絲的初步固定，是短鋼絲落物打撈的基礎。
1.2.2 硬鉤
該部分采用與工具主體一體連接的方式，兩側對稱(chēng)，鉤齒與工具主體所稱(chēng)角度較小，所能承受的額定負荷更大，如圖1顯示，在與軟鉤配合下能夠更好地抓住鋼絲，上提時(shí)受力增強，有效提高打撈的成功率。
1.2.3 強磁吸片
該部分位于本裝置的中間位置，采用具有強力磁性的材料物質(zhì)制成，并且強磁吸片在硬鉤的中間不會(huì )與油管內壁直接接觸，防止了打撈工具在下入過(guò)程中粘貼油管或者配水器而無(wú)法繼續下入。強磁吸片的主要有2個(gè)功能：地衣是用于吸附細小的鋼絲及其他落物，解決常規打撈矛不易打撈細小落物的問(wèn)題；第二是通過(guò)強磁的吸力將鋼絲斷頭或部分鋼絲吸起，使鋼絲更容易使進(jìn)入打撈鉤內。
1.2.4 尖矛
尖矛采取J55鋼制作成尖錐狀、形狀較粗，在本打撈工具下入井中時(shí)好先與鋼絲落物接觸，其推壓鋼絲使其成團，當鋼絲壓縮到一定程度時(shí)，由于鋼絲形變產(chǎn)生的彈性勢能使鋼絲更容易套入打撈鉤內。
1.2.5 軟鉤
該部分采用類(lèi)似常規打撈矛的倒鉤設計，同樣是兩側對稱(chēng)，下井時(shí)緊貼油管內壁，由于鉤體與打撈工具之間存在空隙，同時(shí)軟鉤本身形狀較細，更容易鉤住成團的鋼絲，此外隨著(zhù)尖矛不斷推壓鋼絲，軟鉤更容易穿過(guò)鋼絲，使鋼絲掛于硬鉤內，通過(guò)與硬鉤配合更好地抓住鋼絲。
2 氣體轉子流量計使用方法
使用時(shí)氣體轉子流量計時(shí)首先要檢查鉤身能否自由轉動(dòng)，不能自由轉動(dòng)要清除鋼珠開(kāi)槽內的油污，鋼珠磨損時(shí)要及時(shí)更換。要求軟鉤焊接良好，能夠自由壓縮并彈回，軟鉤處于自由狀態(tài)時(shí)其外徑要小于44mm。打撈工具部盤(pán)根不破損。自鋼絲繩帽依次連接加重桿、震擊器和氣體轉子流量計。下井時(shí)過(guò)注水井閘門(mén)前可能會(huì )卡閘門(mén)，可通過(guò)地面緩慢起下打撈工具解卡，下井過(guò)程中要按照相關(guān)標準不得超速，并且要試探性下入、防止打撈工具下入過(guò)深造成打撈的鋼絲團過(guò)大卡死油管，造成打撈失敗。
3 應用效果
在大慶油田第三采油廠(chǎng)北3-6-P71井測試時(shí)，當儀器下至井下800m時(shí)，由于鋼絲有砂眼，800m鋼絲連同流量計一起掉井，該井球座深度為1200m。為此進(jìn)行了落物打撈。首先使用兩片通井工具將井內鋼絲壓成一團。再使用旋轉式打撈矛下入井內，抓住落物完成打撈。使用旋轉式打撈矛打撈鋼絲落物時(shí)打撈矛應有一定的質(zhì)量，要平穩操作、慢起慢下。
表1為氣體轉子流量計打撈統計表，可以看出自2016年9月開(kāi)始即在現場(chǎng)進(jìn)行了應用。為了展示試驗成果的普遍性，分別從不同注入方式、不同落物深度、不同落物原因的角度，共應用3口鋼絲落物井，打撈成功為100%。
5 結束語(yǔ)
（1）氣體轉子流量計結構設計合理，旋轉機構實(shí)現了井下鋼絲在鉤身上的纏繞，軟硬鉤配合設計實(shí)現鋼絲的多角度打撈，強磁片的設計實(shí)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出現。
（2）氣體轉子流量計在一定程度上解決了常規打撈鋼絲工具存在的撈不到、易滑脫等常見(jiàn)問(wèn)題，使鋼絲落物打撈成功率大幅提升，具有很大的推廣應用價(jià)值。