井下流量測(cè)量

井下流量測(cè)量第一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日式中：J——渦輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；d/dt——渦輪旋轉(zhuǎn)角加速度；T——推動(dòng)渦輪旋轉(zhuǎn)的力矩，即驅(qū)動(dòng)力矩；

Ti——阻礙渦輪旋轉(zhuǎn)的各種阻力矩。

第一節(jié)渦輪流量計(jì)的工作原理渦輪流量計(jì)是利用流體動(dòng)量矩原理實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的。由動(dòng)量矩定理可知，當(dāng)渦輪旋轉(zhuǎn)時(shí)，它的運(yùn)動(dòng)方程為：第二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日第二節(jié)渦輪流量計(jì)的工作原理第三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日2.1渦輪流量計(jì)響應(yīng)特征第四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日2.2渦輪流量計(jì)產(chǎn)液剖面第五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日通過(guò)圖板校正確定Cv，進(jìn)而確定Vm：?jiǎn)蜗嘁曀俣刃Ｕ龍D版2.3速度剖面校正系數(shù)儀器發(fā)生偏心時(shí)，測(cè)量的是渦輪所在位置處的局部流速。為了確定通過(guò)套管截面上的平均流速Vm，需要引入一個(gè)速度剖面校正系數(shù)Cv，Cv的定義為：第六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日2.4集流傘流量解釋第七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日放射性示蹤流量計(jì)第三節(jié)示蹤流量計(jì)示蹤流量計(jì)的結(jié)構(gòu)如右圖所示。

示蹤流量計(jì)測(cè)井時(shí)，銦同位素示蹤劑溶液由噴射器噴出。噴射器有一個(gè)體積為20㎝3的容器，每次噴射0.5㎝3，一次下井可噴射40次。噴入井筒后，啟動(dòng)一個(gè)或兩個(gè)探測(cè)器定點(diǎn)或追蹤測(cè)量，即可得到測(cè)井曲線(xiàn)。第八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日3.1單探頭追蹤法采用連續(xù)追蹤方法,在一個(gè)夾層內(nèi)進(jìn)行至少三次測(cè)量。由于測(cè)量的同時(shí)，示蹤段塞也在流動(dòng)，因此必須保證有足夠高的流速測(cè)量完整的示蹤段塞。如果發(fā)現(xiàn)第一次的位移較大，則應(yīng)加快測(cè)速，反之則降低測(cè)速。流速的計(jì)算方法為：式中：ΔH——兩次測(cè)量示蹤劑段塞位移的距離（峰值的深度差）;

Δt——段塞位移所需的時(shí)間。

第九頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日3.2雙探頭追蹤法在單探頭連續(xù)追蹤時(shí)，若不能準(zhǔn)確記錄出起止時(shí)間，則利用雙探頭，放慢測(cè)速上行或下行連續(xù)測(cè)量一次，根據(jù)電纜速度和兩探頭之間的距離就能計(jì)算出流體速度。上行時(shí)（與流動(dòng)方向一致）計(jì)算視流速的公式為：下行時(shí)（與流速反向）計(jì)算視流速的公式為：第十頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日各種時(shí)差示意圖3.3峰值的讀取方法及其確定常見(jiàn)確定深度位移（ΔH）及時(shí)間差（Δt）的方法如圖所示。

Δtp-p——兩個(gè)示蹤段塞峰之間的時(shí)間差，即流動(dòng)的平均時(shí)間，此時(shí)認(rèn)為Cv為1.0；

Δt上——兩個(gè)峰間切線(xiàn)交點(diǎn)間的時(shí)間差;

Δt下——基線(xiàn)與切線(xiàn)交點(diǎn)間的時(shí)間差;

Δtl-l——示蹤劑段塞前緣到達(dá)的時(shí)間，即峰值曲線(xiàn)與基線(xiàn)的交點(diǎn)。在儀器與套管間的環(huán)形空間中，Cv約為0.86，也可以近似估算為Δtl-l/Δtp-p

。第十一頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日3.4流量計(jì)刻度第十二頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日電磁流量計(jì)測(cè)量原理圖第四節(jié)電磁流量計(jì)對(duì)于可導(dǎo)電介質(zhì)中可以采用電磁流量計(jì)，利用電磁感應(yīng)原理測(cè)出導(dǎo)管中的平均流速，進(jìn)一步求得液體的體積流量。電磁流量計(jì)的具結(jié)構(gòu)如圖所示。計(jì)算液體的體積流量的公式如下：第十三頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日電磁流量計(jì)響應(yīng)第十四頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日第五節(jié)超聲流量計(jì)利用超聲波測(cè)量流量的方法很多，根據(jù)對(duì)信號(hào)的檢測(cè)方式，主要分為：傳播速度法（時(shí)差法、相差法、頻差法），多普勒法、相關(guān)法，波束偏移法。

生產(chǎn)測(cè)井采用的超聲波流量計(jì)主要采用多普勒法和傳播速度法。第十五頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日超聲多普勒流量計(jì)原理5.1多普勒法多普勒法是利用聲學(xué)多普勒原理確定流體流量的。右圖是超聲多普勒流量計(jì)示意圖。從發(fā)射晶體T1反射的超聲波遇到流體中運(yùn)動(dòng)著的顆粒或氣泡，再反射回來(lái)由接收晶體R1接收。發(fā)射信號(hào)與接收信號(hào)的多普勒頻率偏移與流體速度成正比，可得方程：式中V表示液體速度；f1、f2分別表示晶體發(fā)射的頻率和接收晶體R接收的頻率；表示發(fā)射超聲束現(xiàn)流體流向之間的夾角；C表示聲速。第十六頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日超聲波流量計(jì)示意圖5.2傳播速度法1根據(jù)在流動(dòng)流體中超聲波順流與逆流傳播速度之差與被測(cè)流體流速有關(guān)的原理檢測(cè)出流體流速。根據(jù)具體測(cè)量參數(shù)的不同，又可分為時(shí)差法、相差法、頻差法。傳播速度法超聲波流量計(jì)示意圖如圖所示。第十七頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日5.2傳播速度法21、時(shí)差法2、相差法3、頻差法第十八頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日6.1渦街流量計(jì)的測(cè)量原理第六節(jié)渦街流量計(jì)渦街流量計(jì)實(shí)現(xiàn)流量測(cè)量的理論基礎(chǔ)是“長(zhǎng)門(mén)渦街”原理。在流動(dòng)的流體中放置一根其軸線(xiàn)與流向垂直的非線(xiàn)性柱形體（如三角柱、圓柱等）稱(chēng)之為漩渦發(fā)生體，當(dāng)流體沿漩渦發(fā)生體繞流時(shí)，會(huì)在漩渦發(fā)生體下游產(chǎn)生兩列不對(duì)稱(chēng)，但有規(guī)律的交替漩渦列。對(duì)于三角柱漩渦發(fā)生體有f為漩渦分離頻率（Hz）；St斯特勞哈爾數(shù)，對(duì)于一定形狀的發(fā)生體，在一定流量范圍內(nèi)是雷諾數(shù)的函數(shù)，由實(shí)驗(yàn)給出；D為管路直徑。R漩渦發(fā)生體特征尺寸（m）與管路直徑的比值。第十九頁(yè)，共二十頁(yè)，2022年，8月28日6.2渦街流量計(jì)的有關(guān)特性和