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涡轮流量计在固井中的应用及问题分析

涡轮流量计在固井中被广泛地应用,突出特点是成本低,能够应用于泥浆、水泥浆这样的恶劣介质中。固井一般使用水泥头接井口,水泥头的几个旁通分别接水泥浆管线、泥浆管线、压塞液管线等,也就是至少会使用两个液体涡轮流量计
液体涡轮流量计工作原理是测量浆体冲击涡轮叶片,使涡轮旋转,涡轮的转速随排量的变化变化,即排量大,涡轮的的电脉冲,二次表通过计算脉冲累积数和频率,结合流量计的脉冲当量,即可计算出流过液体的累积量和流速。除了旋转过程叶片会扫过磁电转换装置之外,涡轮叶片的振动也能导致涡轮叶片产生扫过磁电转换装置的动作,也能产生出电脉冲,因此振动是涡轮受到干扰的一大因素。根据相应实验过程观察, 随着流量计内浆体排空程度的增加,涡轮叶片自由度也逐步增大,涡轮受外界振动影响的幅度也会跟随着增大,磁电转换装置发出的电脉冲频率甚至有高过于液体涡轮流量计的排量上限几倍的现象。
固井过程中,需要注人井口的分别由清水、泥浆和水泥浆几种类型浆体,并且是交替方式注入,也就是在打水泥浆的时候就不打泥浆。工作过程中,总会有一条管线没有压力,管线内的浆体就会被逐步排空。由于水泥浆一般都是通过水泥车中的柱塞泵打压,加注水泥浆的工作过程中管线的振动很剧烈,会对泥浆液体涡轮流量计产生影响。因此,寻求一个消除液体涡轮流量计振动对固井产生的影响的方法就显得很有意义。
磁钢放大器的工作原理是接触于其有效范围内的金属物体截面积、距离发生改变,就会产生出电脉冲出来。涡轮的颤振、抖动均会产生出这个现象,而无须转动。在加注水泥的过程中。由于靠水泥车的柱塞泵打压,管线压力变化剧烈,整个井口的设备都在振动,因此很容易产生这个现象。固井时,井口的水泥头阀门组的工作性质决定了同一时间仅有一条管线打压工作,另一条管线就不再打压。经过实验数据采集,得出浆体排量曲线图(如图2所示)。
从图2中可以看出,水泥浆排量曲线比较稳定,纹波为0.05m³/min,基本可以认为是涡轮的偶发跳动或者采集设备的纹波导致,水泥浆的累积流量基本形成一条直线上升。泥浆排量本应该是0m³/min,实际曲线上可以看出很不稳定,从11: 03: 53之后,最大能够达到1.06m³/min,一眼看过去就会感觉是杂乱无章的波形,泥浆的累积流量本应该是一条水平线,结果变成了一条不规则的斜线。
在固井全程的曲线中,也可以发现开始固井的时候,泥浆排量杂波较小,究其原因是刚开始固并时,泥浆管线刚泄压,管线中还是充满了液体,虽然振动强度雷同,但是叶片有阻尼,振幅较小,对其影响也较小。例如曲线图的11;03: 00-11: 03: 53之间的泥浆排量没有杂波。在港1-62-1固井过程中,水泥浆打了413澎,结果本应该是0的泥浆,却走数了23.0m³,其影响可谓巨大,并非通过普通的滤波或切除所能排除,必须执行一个特殊算法。
在固井一个流量计工作另一个流量计停止工作的环境中,由于流量计内叶轮悬空,所产生的干扰信号非常强劲,无法使用普通的滤波方式消除干扰信号,只能通过互斥类型的软件算法来识别出干扰信号,然后整体消除本来就没有浆体流通的流量计的干扰信号。通过实验验证,使用均方差与均值比值算法,能够很好地识别出干扰信号,并且予以剔除。本文依托于渤海钻探固并无线数据采集科研课题研究中遇到的问题,并且通过此方法解决了间题。