引言

        電磁流量計(jì)測試方法是鋼絲試井工藝的重要一種測試方法，主要應(yīng)用于測調(diào)注水、產(chǎn)液測量、油氣開采等眾多作業(yè)中，在油氣天開發(fā)中起著重要的資料支撐和數(shù)據(jù)分析作用，對于精確調(diào)節(jié)液量、控制流量、保障穩(wěn)定生產(chǎn)有著重要的意義，因此準(zhǔn)確掌握其工作原理，在不同環(huán)境中根據(jù)故障現(xiàn)象精準(zhǔn)掌握故障根源，排除故障因素，是確保油氣穩(wěn)定生產(chǎn)的重要課題。

 

1 電磁流量計(jì)基本原理

        1.1 基本原理 電磁流量計(jì)測量原理利用法拉第電磁感應(yīng)定律。

在非磁性管道中，通過被測介質(zhì)，例如油氣水等具有導(dǎo)電性物質(zhì)，在磁場中來回切割磁感線，從而在閉合回路的磁場兩極間產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢，在固定磁場強(qiáng)度的情況下，電動(dòng)勢大小將與導(dǎo)體（油氣水）的速度、流量成正比，通過確定參數(shù)，便能夠測量準(zhǔn)確流量。

        1.2 主要參數(shù)及公式 在圖 1 中，當(dāng)導(dǎo)電流體以平均流速 V（m/s）通過裝有一對測量電極的一根內(nèi)徑為 D（m）的絕緣管子流動(dòng)時(shí)，并且該管子處于一個(gè)均勻的磁感應(yīng)強(qiáng)度為 B（T）的磁場中。那么，在一對電極上就會(huì)感應(yīng)出垂直于磁場方和流動(dòng)方向的電動(dòng)勢（E）。由電磁感應(yīng)定律可寫做（1）式：

        E=B·D·V（V） （1）

        通常，體積流量可以寫作

      

        由公式（1）和（2）可得到：

        

        因此電動(dòng)勢可表示為：

        

         

        可見，流量與電動(dòng)勢 E 成正比。

1.3 電磁流量計(jì)應(yīng)用中主要特點(diǎn)

1.3.1 應(yīng)用中的優(yōu)點(diǎn)。

        ①電磁流量計(jì)在應(yīng)用過程中，雖然有流量通過，因?yàn)楸O(jiān)測因素只與流量和電磁強(qiáng)度有關(guān)，隨時(shí)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，所以不產(chǎn)生數(shù)據(jù)間歇性變化，不受流體密度、粘度、溫度、壓力和電導(dǎo)率影響，測量結(jié)果精確。

        ②電磁流量計(jì)不對流量產(chǎn)生阻礙作用，因此不會(huì)因?yàn)闇y流量造成油氣生產(chǎn)的壓力損失，能夠保證油氣穩(wěn)產(chǎn)上產(chǎn)。

        ③電磁流量計(jì)的測量通道是孔徑較大的光滑直管，在油氣井測試中不易阻塞，對于注水、注聚合物、粘度高、含小蠟塊的油氣水精均能使用。

        ④電磁流量計(jì)流量可選范圍寬，能夠從 20：1 到 50：1 均能適用，流速測量可在 0.5～10m/s 內(nèi)選定，可以根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小流量。

        ⑤電磁流量計(jì)可測正反雙向流量和測脈動(dòng)流量，口徑范圍大，從幾毫米到 3m。

        ⑥常見的流量計(jì)測量中，由于選材特殊，容易受到井內(nèi)液體、油氣的腐蝕，仕樂克電磁流量計(jì)選材范圍廣，導(dǎo)管能過流量即可，能廣泛應(yīng)用于硫化氫、注水、注聚合物等腐蝕性油氣井生產(chǎn)試井中。

 

1.3.2 應(yīng)用中的缺點(diǎn)。① 電磁流量計(jì)對于導(dǎo)電率很低的液體，如有機(jī)化合物溶劑、氣體、含有較多較大氣泡的液體不能測量。②仕樂克電磁流量計(jì)不能用于較高溫度的液體或溫度很低的液體，高溫容易破壞內(nèi)管內(nèi)襯材料和電氣絕緣材料。

 

2 電磁流量計(jì)試井主要影響因素及處理

2.1 安裝問題及處理方法 

        ①儀表無顯示。電磁流量計(jì)電磁流量傳感器安裝位置不正確引起的故障，例如安裝在易積聚氣體的管系最高點(diǎn)，自上而下的垂直管上。故障處理：依次檢查仕樂克電磁流量計(jì)傳感器安裝位置是否正確，電壓是否符合要求，電源是否接通，電源保險(xiǎn)絲是否完好，顯示器對比度調(diào)節(jié)是否能夠調(diào)節(jié)。

        ②空管報(bào)警。電磁流量計(jì)中內(nèi)管未能清理干凈造成蠟堵、污垢，形成流量計(jì)無法充滿液體。以及流體直接排除，形成測量管未能充滿液體。故障處理：首先檢查內(nèi)管是否清理干凈，其次檢查流體是否充滿傳感器內(nèi)管；然后將 SIG1、SIG2 和 SIGGND 三點(diǎn)短路，如果空管報(bào)警“提示撤消”，說明轉(zhuǎn)換器正常，有可能是被測流體電導(dǎo)率低或空管閾值及空管量程設(shè)置錯(cuò)誤；最后用萬用表測量 DS1 和 DS2 之間的直流電壓，如果大于1V，證明傳感器電極被污染，清洗傳感器電極。

 

        2.2 測量環(huán)境影響因素及處理方法 在測量的環(huán)境中如果出現(xiàn)強(qiáng)電磁波、大型電機(jī)磁場、管道雜散電流干等影響因素時(shí)，將出現(xiàn)電磁波測量前的信號波動(dòng)。故障處理：出現(xiàn)空間其他大型電機(jī)或者大量電流引起的電磁波干擾時(shí)，通常采用單層或多層絕緣外皮包裹，屏蔽電磁來源予以保護(hù)。出現(xiàn)管道雜散電流干擾時(shí)，小電流影響時(shí)，采取良好的單獨(dú)接地保護(hù)；遇到強(qiáng)大的電流，只能將測量管道與流量傳感器進(jìn)行絕緣處理。

 

        2.3 測量過程故障 當(dāng)仕樂克電磁流量計(jì)正確安裝后，調(diào)試并能正常運(yùn)行，此時(shí)出現(xiàn)的測量過程故障主要分為傳感器內(nèi)壁有污染、測量流體含其他雜質(zhì)多、自然雷擊等因素引起的。

 

        2.3.1 傳感器內(nèi)壁有污染。電磁流量計(jì)測量含蠟、注聚合物、注污水井等含雜質(zhì)多的流體時(shí)，經(jīng)過一段時(shí)間測量后，傳感器內(nèi)壁積累污染物，導(dǎo)致電導(dǎo)率太大或太小造成的，電信號出現(xiàn)較大波動(dòng)；若出現(xiàn)附著物為絕緣層，則電極回路將出現(xiàn)斷路，儀表不能正常工作，產(chǎn)生故障。故障處理：及時(shí)清除測量管內(nèi)積累的雜物或污染物。

 

        2.3.2 流體含有其他雜質(zhì)。測量液體含量過多污染顆粒物時(shí)，將出現(xiàn)噪音，使輸出信號產(chǎn)生波動(dòng)。測量的流體中含有較多氣泡時(shí)，隨著氣泡的增加，信號出現(xiàn)波動(dòng)，若形成氣泡層覆蓋整個(gè)電極表面時(shí)，造成電極回路瞬間斷路，輸出信號出現(xiàn)更大的波動(dòng)。故障處理：盡快排出管道內(nèi)部氣體層，或選擇流速較低的較干凈的井進(jìn)行測量，可以待測井進(jìn)行提前洗井，使雜質(zhì)和氣體盡快排出。

 

        2.3.3 電介質(zhì)電極材料選擇不合理。電極材料與被測介質(zhì)選配不合理時(shí)，產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，或者物理性的磁性極化現(xiàn)象時(shí)，將出現(xiàn)測量信號波動(dòng)。故障處理：根據(jù)測量的流體所含的化學(xué)元素和使用手冊正確選配電極材料。

 

        2.3.4 雷電打擊。雷擊容易造成儀表間的線路瞬間出現(xiàn)較大電流或較高電壓，造成儀表損壞，其中主要因素是通過電源線、勵(lì)磁線圈、傳感器與轉(zhuǎn)換器之間的流量信號線等途徑引入。故障處理：做好雷擊的電流轉(zhuǎn)移，在未測量前選擇無雷電天氣測量，在突發(fā)事件時(shí)采用關(guān)閉電源、信號源的方式阻止雷擊。