電磁泥漿流量計在油田固井的開發(fā)應用

摘要：基于目前油田固井泥漿流量計在實際施工應用過程中存在的缺陷問題，文章分析了固井泥漿流量計的開發(fā)應用現(xiàn)狀以及新型固井泥漿流量計軟硬件的開發(fā)技術，并根據(jù)測量應用實例闡述了設備應用要點。其目的是為相關建設者提供一些理論依據(jù)。結果表明，新型泥漿流量計在固井建設中應用效果，是在優(yōu)化流量計軟硬件系統(tǒng)開發(fā)技術的控制效果下提供保障的。
隨著我國市場經(jīng)濟發(fā)展進程的不斷加快，油田資源的開發(fā)建設對固井泥漿流量計的應用效果需求越來越大。然而，受泥漿攜帶雜物以及固井泥漿流量計自身物理性質及成份涉及范圍較大影響，使其耐壓性能、精度以及固定安裝質量很難得到有效控制。針對這一問題，相關建設人員應從固井泥漿流量計的開發(fā)應用現(xiàn)狀出發(fā)，并將新型固井泥漿流量計的軟硬件開發(fā)技術應用于實踐，從而提高油田固井控制泥漿流量的效率。這是實現(xiàn)油田行業(yè)健康穩(wěn)定發(fā)展目標的重要課題內(nèi)容，相關建設人員應將其重視起來。
1、固井泥漿流量計的開發(fā)應用現(xiàn)狀
研究表明，固井泥漿具有物理性質及成份范圍涉及較大特點，這就給檢測儀器和檢測技術的應用帶來一定影響。
具體來說，科里奧利質量流量計具有較高的計量精度，但其對外界環(huán)境的振動感知能力較高且耐壓性能不高，因此，相關人員對其進行的固定安裝施工需要面臨設備失效風險。與科里奧利質量流量計相同，超聲流量計也受物理性質和成份問題影響，這就使其在實際固井施工中的推廣十分困難。為此，各個固井油田的開發(fā)建設采用渦輪流量計來進行固井泥漿流量的現(xiàn)場測量，然而，雖然其精度為 3%的流量滿足設計使用需求，但該設備會受泥漿雜物的影響而出現(xiàn)卡堵現(xiàn)象。與此同時，渦輪流量計對軸承的沖洗保養(yǎng)需求較高，且使用耐久性十分有限，這就在很大程度上降低了固井泥漿流量測量的工作效率。隨著我國油田開發(fā)力度的不斷加大，對泥漿流量測量技術水平應用的需求越來越大。為此，相關建設人員應加大新型泥漿流量計的開發(fā)應用研究力度，從而提高測量施工現(xiàn)場泥漿流量的準確性。
2、新型固井泥漿流量計的軟硬件開發(fā)技術
2.1軟件系統(tǒng)開發(fā)技術
新型固井泥漿流量計軟件系統(tǒng)的開發(fā)技術，就是采用模塊化設計方法，以實現(xiàn)測量模塊、控制模塊、空管檢測模塊以及解析軟件的作用目標。其中測量模塊主要作用于泥漿流量測量信號的調整，從而計算泥漿的流速、累計流量和瞬時流量。而控制模塊，技術人員應將其作為主儀表的主程序，以實現(xiàn)流量信號的收集和處理以及儀表參數(shù)設定狀態(tài)顯示等。空管檢測模塊用于設定使用實際環(huán)境的地磁幅值，檢測測量管是否處于空管狀態(tài)。解析軟件則用于將計量數(shù)據(jù)自動生成固井施工所需的各種報表和圖標。
2.2硬件系統(tǒng)開發(fā)技術
新型固井電磁泥漿流量計的硬件部分是由電源電路、傳感器、信號采集處理電路、勵磁電路以及接口電路共同組成。如圖 1 所示，為電磁流量計硬件總體結構。

圖中的勵磁電路工作內(nèi)容是控制儀表的工作磁場。其作用原理為 ：單片機 MSP430F2418 定時器產(chǎn)生了雙頻矩形波，并經(jīng)光耦隔離后與兩片場效應管組成了開關電路，從而實現(xiàn)了泥漿流量計使用的通斷功能。另一個電路 DH902 是恒流管，其為設備使用提供恒定的勵磁電流。具體來說，當 MCU 定時器的脈沖寬度調制（PWM）輸出后，經(jīng)過濾波就能有效控制勵磁電流的幅值，進而產(chǎn)出雙頻矩形波。如圖 2 所示，為電磁泥漿流量計勵磁電路圖。

而對于信號調理電路來說，當電*輸出的感應電動勢信號為微伏，甚至是毫伏級交變信號時，技術人員就能通過濾波除去部分的高頻信號。這樣一來，就能利用高阻抗放大器對其進行放大，從而從兩級帶通濾波器中取出高頻和低頻信號。
3、新型固井泥漿流量計應用實例
以內(nèi)徑為 DN50 的電磁泥漿流量計應用固井測量過程為例，技術應用人員將高壓由壬接入泥漿管線。此過程，測量人員要將其與串接的渦輪流量計進行分析比較，以實現(xiàn)標準計量罐測試的準確性目標。設備應用人員將計量鉆井泥漿的密度范圍控制在 1.15~2.50 g/cm3之間，而對于固井施工現(xiàn)場一次性替漿量，技術人員應將其控制在 18~160 m3之間，替漿瞬時流量則應控制在 0.2~2.8 m3/min 之間。如表 1 所示，為某固井采用計量罐、電磁流量計以及渦輪流量計的數(shù)據(jù)對比。

表中 12 口固井進行泥漿流量計測量應用結果可以看出，儀表計量誤差小于 1%，且在流速 2.0 m/s以下，測試的流量越少其可能帶來的誤差影響就越高。當測試流量處在 1.0 m/s 上下時，計量精度已經(jīng)降到了 3%。由此可以判斷，不同固井泥漿流量計的使用誤差是由于零點漂移引起的，這就與室內(nèi)試驗的清水標定結果相一致。而 DN50 測量管的使用，則應采用雙頻矩形波作為實際作用的勵磁信號。這樣一來，就能有效避免或防止固井泥漿的流動噪聲或是作業(yè)現(xiàn)場的機械振動問題，對計量泥漿流量的精度早晨影響。
綜上所述，新型固井泥漿流量計的開發(fā)應用不僅能緩解石油資源開發(fā)建設的效率，還能提高泥漿量測量的精度。為此，研究人員應在明確固井電磁泥漿流量計軟硬件系統(tǒng)開發(fā)技術后，將其作用于實踐。事實證明，泥漿流量計測量的準確性與流速、流量大小有關，即測試的流量越少其可能帶來的誤差影響就越高。
此外，還有部分使用誤差是由于零點漂移引起的。由此可見，電磁泥漿流量計的應用將在很大程度上降低施工作業(yè)環(huán)境復雜以及自身性能情況，對測量精度結果的影響。