[摘要]目前判斷井涌井漏的方法有多種。通常由于出口流量計精度低，只能采用間接的體積增量關井報警的方法。這種方法反應速度慢，預報效果不好。本文采用直接探測出口流量的流量計，實現(xiàn)回流管的非滿管計量在不同工況下，實現(xiàn)出口.流量變化的早期井涌預報和體積增量的關井報警功能，并對各種流量計的現(xiàn)場試驗進行了比較，最終選擇了報警及時精度高的多普勒超聲波流量計作為最佳井涌井漏預報的計量儀器.
在油氣鉆井過程中，井下情況的判斷及處理是油氣鉆井的重要研究方向。井下情況是一個復雜的體系。各種各樣的因素導致各種形式的事故發(fā)生，井涌和井漏是油氣鉆井過程中出現(xiàn)的普遍現(xiàn)象"。特別是出口流量的判定是井涌井漏判斷的關鍵。它比用泥漿池體積的變化來判定井涌井漏要先進、精確得多，能及時地判定井涌井漏。但測量回流管里面的回流流量有其難點。因為泥漿泵及其它電機的震動引起回流泥漿波動大，同時還有泥漿的粘度和密度的影響。這三個因素導致流量測量的精度下降。
以往井涌井漏的發(fā)現(xiàn)和判斷方法有坐崗制、液面監(jiān)測儀和錄井體積測量儀等1。這些方法的特點，都是間接觀察體積增量，不是測量出口流量的方法，因此這些測量方法不精確、不及時。近期國內(nèi)外先進的方法是先對流量增量進行預報，然后對體積增量進行預報。當流量預報時，流量增量超過門限值時，發(fā)出提示報警信號，同時轉為體積增量預報，當體積增量超過井控規(guī)定時，發(fā)出關井信號。這類方法較精確，但不及時，不能迅速判定井涌井漏。目前較好的方法是在回流管中采取直接接觸的流量測量。但是，由于泥漿的粘度和密度導致測量精度低，流量增量預報不準，同時由于泥漿罐液面波動大，超聲液位測量甩點過多，造成體積增量測量反應較慢。到目前為止，判斷井涌井漏的方法有多種。但由于受到測量儀器和工藝方法的限制，都不同程度存在著不及時、不精確的問題。
本文通過判定井涌井漏的關鍵，根據(jù)各種流量計測量出口流量的試驗方法。在眾多的流量計中找出最適合于井場鉆井的各種工況下保持井涌井漏預報系統(tǒng)靈敏可靠性的流量計。流量計分別有靶式流量計、電磁流量計、超聲波時差法、質(zhì)量流量計、多普勒流量計五種。對這五種流量計進行原理分析和試驗比較，找出最適合于井涌井漏預報系統(tǒng)的流量計。
1靶式流量計
1.1工作原理
當介質(zhì)在測量管中流動時，因其自身的動能與靶板產(chǎn)生壓差，進而產(chǎn)生對靶板的作用力，產(chǎn)生與流量在靶板上作用力對應的電壓信號，由于流體流量特征的影響，流量與電橋產(chǎn)生的電壓的平方成正比。
1.2基本圖示見圖1。
1.3優(yōu)點:(1)可用于泥漿介質(zhì)。(2)結構較簡單。(3)靈敏度較高。
1.4缺點:
(1)不能震動。若發(fā)生震動，即使沒流量也有顯示。
(2)不能承受太大的壓差。而在井場中入口立管肯定有震動，且立管的壓力一般情況下達到15Mpa。
因此，靶式流量計不能入選。
2電磁流量計
2.1工作原理
電磁流量計的測量原理基于法拉第電磁感應定律:導電液體在磁場中作切割磁力線運動時，導體中產(chǎn)生感應電勢，測量流量時，感應出的電壓通過二個或二個以上與液體直接接觸的電極檢出，并通過電纜送至轉換器進行處理，然后在LCD顯示或轉換成標準信號420mA和0一1kHz輸出。
2.2基本圖示見圖2。
2.3優(yōu)點:
(1)管道內(nèi)無可動部件，無阻流部件，測量中幾乎沒有附加壓力損失。
(2)測量結果與流速分布、流體壓力、溫度、密度、粘度等物理參數(shù)無關。
(3)現(xiàn)場可以根據(jù)用戶實際需要在線修改量程。
2.4缺點:
電磁流量計結構是陶瓷、橡膠等物，使用一段時間后由于泥漿沖刷導電體磨損，精度明顯下降。需現(xiàn)場試驗比較。
3質(zhì)量流量計
3.1工作原理
根據(jù)牛頓第二運動定律F=ma,測量管扭曲量的大小與流經(jīng)測量管的質(zhì)量流量的大小成正比。當流體流過測量管時，流體就會受到科里奧力的作用，測量管里流體所受科里奧力的反作用，產(chǎn)生進口和出口的相位差，再把該相位差轉變?yōu)橄鄳碾娖叫盘査腿胱兯推鳎?jīng)濾波、積分、放大等電量處理后，轉變成與質(zhì)量成正比的4~20mA模擬信號或定范圍的頻率信號兩種形式輸出。
3.2基本圖示見圖3。
3.3優(yōu)點:精度高、應用范圍廣、安裝工況要求低。
3.4缺點:
(1)由于質(zhì)量流量計對外界振動較為敏感，容易造成零點漂移和對密度測量的不準確。
(2)測量管內(nèi)壁磨損腐蝕或沉積結垢會影響測量精度。其工作環(huán)境不能太惡劣，受環(huán)境的干擾大。
(3)價格昂貴。
根據(jù)以上三點，質(zhì)量流量計不能入選。
4超聲波時差法流量計
4.1工作原理
根據(jù)超聲波信號順流傳播時間和逆流傳播時間之差來計算流速，進而求得流量。
4.2基本圖示見圖4。
4.3優(yōu)點:
(1)屬于非接觸性測量，安裝方便。
(2)無節(jié)流部件，有利于節(jié)約能源。
4.4缺點:
聲波時差法只能用于清潔液體或氣體,不能用于含雜質(zhì)的流體。而鉆井液是富含雜質(zhì)的液體，故不適用于井場中。
5多普勒流量計
5.1工作原理
超聲波多普勒流量計的測量原理以物理學中的多普勒效應為基礎。根據(jù)聲學多普勒效應，當聲源和觀察者之間有相對運動時，觀察者所感受到的聲頻率不同于聲源所發(fā)出的頻率。這個因相對運動而產(chǎn)生的頻率變化與兩物體的相對速度成正比。
5.2基本圖示見圖5。
5.3優(yōu)點:
(1)可測量礦漿等污濁液體。
(2)操作簡單，響應速度快。
(3)極好的低流速測量能力，可低至0.05m/So
(4)極寬的流量測量范圍。
5.4缺點:
暫無。需現(xiàn)場試驗進行比較。
6現(xiàn)場試驗比較
對靶式流量計、電磁流量計、超聲波時差法流量計、質(zhì)量流量計、多普勒流量計五種流量計進行原理分析對比后，選擇多普勒流量計和電磁流量計進行現(xiàn)場試驗比較。
7總結
多普勒流量計相對于靶式流量計、電磁流量計、超聲波時差法、質(zhì)量流量計更適合測量礦漿等污濁的液體，適應惡劣工況環(huán)境，解決了許多流量計無法測量的難題。同時具有操作簡單，高度智能化，響應速度快的優(yōu)點。
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