一種地面嘴損測(cè)量裝置研制與應(yīng)用

趙立安，趙躍華，王志愿

(中國(guó)石油大港油田測(cè)試公司 天津 300280)

0 引 言

橋式偏心分層注水技術(shù)[1]是大港油田分層注水主體工藝技術(shù)，利用橋式偏心配水器與封隔器配合實(shí)現(xiàn)分層注水。橋式偏心配水器通過(guò)橋式偏心堵塞器控制各層注入量。橋式偏心堵塞器分固定直徑水嘴堵塞器和可調(diào)水嘴堵塞器。水嘴嘴損測(cè)量執(zhí)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《SY/T 5906配水嘴嘴損曲線圖版制作方法》[2]，其工藝特點(diǎn)是井下測(cè)量，所需設(shè)備多，施工作業(yè)復(fù)雜，可調(diào)水嘴開(kāi)度不準(zhǔn)確。針對(duì)這些問(wèn)題研制了地面嘴損測(cè)量裝置(以下簡(jiǎn)稱測(cè)量裝置)，利用雙傳感器壓力計(jì)實(shí)現(xiàn)嘴損壓力精確測(cè)量并繪制嘴損曲線圖版。

1 存在問(wèn)題分析

根據(jù)在用行標(biāo)《SY/T 5906 配水嘴嘴損曲線圖版制作方法》中6條款規(guī)定，水嘴嘴損在井下測(cè)定，需要通過(guò)絞車(chē)和專業(yè)工具進(jìn)行投撈堵塞器作業(yè)，將不同直徑水嘴堵塞器投入配水器中進(jìn)行測(cè)量。

可調(diào)水嘴堵塞器水嘴開(kāi)度需要下入測(cè)調(diào)儀進(jìn)行調(diào)節(jié)[2]?？烧{(diào)水嘴堵塞器的安裝及調(diào)節(jié)[3]參照《SY/T 6797 注水井分層流量實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)儀》。將測(cè)調(diào)儀下入井內(nèi)，與配水器可調(diào)水嘴堵塞器對(duì)接，地面控制測(cè)調(diào)儀調(diào)節(jié)臂，轉(zhuǎn)動(dòng)可調(diào)水嘴堵塞器螺旋機(jī)構(gòu)，從而改變可調(diào)水嘴開(kāi)度[3-5]，如圖1所示。

井下堵塞器可調(diào)水嘴開(kāi)度是通過(guò)記錄調(diào)節(jié)可調(diào)水嘴時(shí)間t，計(jì)算螺旋機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)N，來(lái)代替不同直徑水嘴的，見(jiàn)式(1)。

N=N總×t/T總

(1)

式(1)中，N為實(shí)際轉(zhuǎn)動(dòng)圈數(shù)；N總為可調(diào)水嘴堵塞器完全打開(kāi)到完全關(guān)閉總?cè)?shù)；T總為可調(diào)水嘴堵塞器完全打開(kāi)到完全關(guān)閉所需時(shí)間；t為調(diào)節(jié)可調(diào)水嘴時(shí)間。

1-地面控制；2-試驗(yàn)井；3-單芯電纜；4-油管；5-測(cè)調(diào)儀調(diào)節(jié)臂；6-測(cè)調(diào)儀器；7-可調(diào)水嘴堵塞器；8-配水器圖1 可調(diào)水嘴實(shí)時(shí)測(cè)調(diào)示意圖

這種水嘴嘴損測(cè)量方式存在問(wèn)題有：需要絞車(chē)和專用工具進(jìn)行井下投撈作業(yè)，同時(shí)壓力表在地面，壓力表間流體流程較長(zhǎng)，存在一定壓力損失；需要專用設(shè)備將測(cè)調(diào)儀下入井內(nèi)與可調(diào)水嘴堵塞器對(duì)接，由于摩擦和卡頓原因，堵塞器旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)圈數(shù)與可調(diào)水嘴開(kāi)度對(duì)應(yīng)關(guān)系不一定成立。

2 研制重點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)

測(cè)量裝置主要用于可調(diào)水嘴嘴損測(cè)量，為承壓機(jī)械結(jié)構(gòu)。研制要點(diǎn)主要包括：1)方便更換堵塞器；2)可調(diào)水嘴調(diào)節(jié)精準(zhǔn)可視；3)壓力測(cè)量精度高；4)機(jī)械結(jié)構(gòu)參數(shù)通用；5)承壓密封。

結(jié)合測(cè)試公司現(xiàn)有儀器資源，選定雙傳感器堵塞式壓力計(jì)直接測(cè)量水嘴前后壓力，減少流程壓力損失影響，且壓力準(zhǔn)確度優(yōu)于0.5級(jí)；測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)地面更換堵塞器和可調(diào)水嘴開(kāi)度可視精準(zhǔn)調(diào)節(jié)。

測(cè)量裝置設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)：

儀器主體外徑Φ89 mm；

外接扣型性參數(shù)符合73.0 mm平式油管標(biāo)準(zhǔn)[6]；

壓力準(zhǔn)確度達(dá)0.1級(jí)；

耐壓不低于10 MPa；

符合《大港油田分注井配套工具及測(cè)調(diào)儀器技術(shù)要求》機(jī)械參數(shù)要求。

3 研制方案實(shí)施

3.1 裝置設(shè)計(jì)

地面嘴損測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。該測(cè)量裝置主要包括測(cè)量裝置主體、油管四通入水短節(jié)和三通出水短節(jié)。

1-絲堵；2-四通油管入水短節(jié)；3-雙傳感器堵塞式壓力計(jì)；4-測(cè)量裝置主體；5-可調(diào)水嘴堵塞器；6-堵塞器壓板；7-出水連接管；8-三通出水短節(jié)圖2 地面嘴損測(cè)量裝置結(jié)構(gòu)示意圖

測(cè)量裝置主體4外徑Φ89 mm，一端為73.0 mm平式油管扣母扣與四通油管扣公扣連接，另一端通過(guò)出水連接管與三通出水短節(jié)連接，主體內(nèi)有3個(gè)孔，一是貫穿孔，安裝可調(diào)水嘴堵塞器5；二是盲孔，安裝雙傳感器堵塞式壓力計(jì)3；三是盲孔，安裝出水連接管7。三孔在主體內(nèi)相互貫通連接?？讖綑C(jī)械參數(shù)符合《大港油田分注井配套工具及測(cè)調(diào)儀器技術(shù)要求》規(guī)定。

3.2 裝置試壓

測(cè)量裝置主體設(shè)計(jì)完成后，進(jìn)行了承壓耐壓檢測(cè)。10 MPa條件下試壓穩(wěn)定10 min，測(cè)量裝置無(wú)刺漏現(xiàn)象，壓力保持穩(wěn)定不降，試壓合格。測(cè)量裝置試壓檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)及試壓曲線如圖3所示。

華堂村桃形李種植歷史悠久，但普遍種植、銷(xiāo)售還不到10年時(shí)間.村里在產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)上也做了一些工作：一是有統(tǒng)一印制的禮盒包裝，在水果市場(chǎng)上打出桃形李品牌；二是建有一個(gè)桃形李市場(chǎng)，供農(nóng)戶和外地客商交易；三是組織過(guò)一些桃形李種植技術(shù)的培訓(xùn).另?yè)?jù)村支書(shū)介紹，村里還與臺(tái)灣客商合作開(kāi)發(fā)過(guò)桃形李果酒，但因?yàn)樘倚卫畹矸酆可贈(zèng)]有成功.

圖3 測(cè)量裝置試壓檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)及試壓曲線

3.3 組裝使用

測(cè)量裝置主體組裝(參見(jiàn)圖2)：可調(diào)水嘴堵塞器5安裝在測(cè)量裝置主體4貫穿孔內(nèi)，堵塞器壓板6安裝固定在測(cè)量裝置主體4上，雙傳感器堵塞式壓力計(jì)3安裝在測(cè)量裝置主體4注入端盲孔內(nèi)，出水連接管7一端通過(guò)螺紋連接到測(cè)量裝置主體4出水端盲孔連接，另一端通過(guò)螺紋與三通出水短節(jié)8連接。

標(biāo)定車(chē)間安裝使用(參見(jiàn)圖2)：根據(jù)流量標(biāo)定車(chē)間測(cè)量環(huán)境和條件，確定是否需要安裝四通油管入水短節(jié)2，若需要，將絲堵1和四通油管入水短節(jié)2連接。

將四通油管入水短節(jié)2與測(cè)量裝置主體4連接，注水入水管道與四通油管入水短節(jié)2連接，出水管道與三通出水短節(jié)8連接，完成裝置整體連接。

測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)連接安裝如圖4所示。測(cè)量時(shí)，手動(dòng)旋轉(zhuǎn)可調(diào)水嘴器螺旋機(jī)構(gòu),即可精確調(diào)節(jié)可調(diào)水嘴開(kāi)度。

1-溢流調(diào)節(jié)閥；2-進(jìn)口閥門(mén)；3-試驗(yàn)井；4-測(cè)量裝置；5-電磁流量計(jì)；6-出口閥門(mén)；7-標(biāo)準(zhǔn)計(jì)量池圖4 測(cè)量裝置現(xiàn)場(chǎng)連接安裝圖

4 嘴損測(cè)量與圖版制作

4.1 測(cè)量條件

流量標(biāo)定供液壓力0.45 MPa，供液流量能力40 m3/h、流量測(cè)量精度0.5 m3/h；

雙傳感器堵塞式壓力計(jì)耐壓60 MPa、準(zhǔn)確度0.1 級(jí)，采樣間隔3 s；

堵塞器為可調(diào)水嘴堵塞器，編號(hào)：××-11-07951；

每點(diǎn)流量測(cè)量時(shí)間為3 min，每點(diǎn)測(cè)量3次。

4.2 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量

圖5 嘴損壓力測(cè)試原始曲線(部分)

4.3 圖版繪制

水嘴嘴損曲線圖版繪制按照SY/T 5906中5條規(guī)定進(jìn)行，測(cè)試水嘴流量Q和計(jì)算嘴損壓差平方根(Δp)1/2，將每個(gè)水嘴在每一個(gè)點(diǎn)的平均流量作為X軸，對(duì)應(yīng)的嘴損壓差平方根作為Y軸，繪制出各種水嘴內(nèi)徑d(圈數(shù))、水嘴流量Q和嘴損壓差平方根(Δp)1/2的關(guān)系曲線[6]。嘴損測(cè)量部分?jǐn)?shù)據(jù)見(jiàn)表1，嘴損曲線圖版如圖6所示。

表1 嘴損測(cè)量數(shù)據(jù)表(部分)

續(xù)表

圖6 ××-11-07951可調(diào)水嘴嘴損曲線圖版

4.4 主要應(yīng)用

根據(jù)繪制的水嘴嘴損曲線圖版，計(jì)算礦場(chǎng)常用注水量、可調(diào)水嘴嘴損和圈數(shù)關(guān)系，見(jiàn)表2。根據(jù)分注前水井注入剖面各層注入量和分層配注方案注入量差異，計(jì)算二者流量差異[7]，查詢嘴損圖版或表2，得到流量差異對(duì)應(yīng)壓力差即為分注時(shí)所需嘴損。嘴損曲線可以確定最小注入壓力、分析配注方案和分注工藝可行性、快速指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)定可調(diào)水嘴圈數(shù)，進(jìn)行直接配水。

表2 常用流量、嘴損和圈數(shù)關(guān)系表

5 結(jié) 論

1)研制成功了地面嘴損測(cè)量裝置，并進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用測(cè)試，實(shí)現(xiàn)了可調(diào)水嘴和固定直徑水嘴嘴損測(cè)量和曲線圖版繪制。

2)測(cè)量裝置采用雙傳感器電子壓力計(jì)和地面更換調(diào)節(jié)工藝，實(shí)現(xiàn)地面可調(diào)水嘴精細(xì)可視調(diào)節(jié)和精細(xì)分級(jí)測(cè)量，提高了壓力測(cè)量精度和測(cè)量時(shí)效。

3)測(cè)量裝置測(cè)得的嘴損曲線可用于配注方案和分注工藝設(shè)計(jì)，能夠快速指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)直接配水。