一种地面嘴损测量装置研制与应用

赵立安，赵跃华，王志愿

(中国石油大港油田测试公司 天津 300280)

0 引 言

桥式偏心分层注水技术[1]是大港油田分层注水主体工艺技术，利用桥式偏心配水器与封隔器配合实现分层注水。桥式偏心配水器通过桥式偏心堵塞器控制各层注入量。桥式偏心堵塞器分固定直径水嘴堵塞器和可调水嘴堵塞器。水嘴嘴损测量执行行业标准《SY/T 5906配水嘴嘴损曲线图版制作方法》[2]，其工艺特点是井下测量，所需设备多，施工作业复杂，可调水嘴开度不准确。针对这些问题研制了地面嘴损测量装置(以下简称测量装置)，利用双传感器压力计实现嘴损压力精确测量并绘制嘴损曲线图版。

1 存在问题分析

根据在用行标《SY/T 5906 配水嘴嘴损曲线图版制作方法》中6条款规定，水嘴嘴损在井下测定，需要通过绞车和专业工具进行投捞堵塞器作业，将不同直径水嘴堵塞器投入配水器中进行测量。

可调水嘴堵塞器水嘴开度需要下入测调仪进行调节[2]。可调水嘴堵塞器的安装及调节[3]参照《SY/T 6797 注水井分层流量实时测调仪》。将测调仪下入井内，与配水器可调水嘴堵塞器对接，地面控制测调仪调节臂，转动可调水嘴堵塞器螺旋机构，从而改变可调水嘴开度[3-5]，如图1所示。

井下堵塞器可调水嘴开度是通过记录调节可调水嘴时间t，计算螺旋机构转动圈数N，来代替不同直径水嘴的，见式(1)。

N=N总×t/T总

(1)

式(1)中，N为实际转动圈数；N总为可调水嘴堵塞器完全打开到完全关闭总圈数；T总为可调水嘴堵塞器完全打开到完全关闭所需时间；t为调节可调水嘴时间。

1-地面控制；2-试验井；3-单芯电缆；4-油管；5-测调仪调节臂；6-测调仪器；7-可调水嘴堵塞器；8-配水器图1 可调水嘴实时测调示意图

这种水嘴嘴损测量方式存在问题有：需要绞车和专用工具进行井下投捞作业，同时压力表在地面，压力表间流体流程较长，存在一定压力损失；需要专用设备将测调仪下入井内与可调水嘴堵塞器对接，由于摩擦和卡顿原因，堵塞器旋转机构旋转圈数与可调水嘴开度对应关系不一定成立。

2 研制重点及技术指标

测量装置主要用于可调水嘴嘴损测量，为承压机械结构。研制要点主要包括：1)方便更换堵塞器；2)可调水嘴调节精准可视；3)压力测量精度高；4)机械结构参数通用；5)承压密封。

结合测试公司现有仪器资源，选定双传感器堵塞式压力计直接测量水嘴前后压力，减少流程压力损失影响，且压力准确度优于0.5级；测量装置实现地面更换堵塞器和可调水嘴开度可视精准调节。

测量装置设计技术指标：

仪器主体外径Φ89 mm；

外接扣型性参数符合73.0 mm平式油管标准[6]；

压力准确度达0.1级；

耐压不低于10 MPa；

符合《大港油田分注井配套工具及测调仪器技术要求》机械参数要求。

3 研制方案实施

3.1 装置设计

地面嘴损测量装置结构如图2所示。该测量装置主要包括测量装置主体、油管四通入水短节和三通出水短节。

1-丝堵；2-四通油管入水短节；3-双传感器堵塞式压力计；4-测量装置主体；5-可调水嘴堵塞器；6-堵塞器压板；7-出水连接管；8-三通出水短节图2 地面嘴损测量装置结构示意图

测量装置主体4外径Φ89 mm，一端为73.0 mm平式油管扣母扣与四通油管扣公扣连接，另一端通过出水连接管与三通出水短节连接，主体内有3个孔，一是贯穿孔，安装可调水嘴堵塞器5；二是盲孔，安装双传感器堵塞式压力计3；三是盲孔，安装出水连接管7。三孔在主体内相互贯通连接。孔径机械参数符合《大港油田分注井配套工具及测调仪器技术要求》规定。

3.2 装置试压

测量装置主体设计完成后，进行了承压耐压检测。10 MPa条件下试压稳定10 min，测量装置无刺漏现象，压力保持稳定不降，试压合格。测量装置试压检测现场及试压曲线如图3所示。

华堂村桃形李种植历史悠久，但普遍种植、销售还不到10年时间.村里在产业引导上也做了一些工作：一是有统一印制的礼盒包装，在水果市场上打出桃形李品牌；二是建有一个桃形李市场，供农户和外地客商交易；三是组织过一些桃形李种植技术的培训.另据村支书介绍，村里还与台湾客商合作开发过桃形李果酒，但因为桃形李淀粉含量少没有成功.

图3 测量装置试压检测现场及试压曲线

3.3 组装使用

测量装置主体组装(参见图2)：可调水嘴堵塞器5安装在测量装置主体4贯穿孔内，堵塞器压板6安装固定在测量装置主体4上，双传感器堵塞式压力计3安装在测量装置主体4注入端盲孔内，出水连接管7一端通过螺纹连接到测量装置主体4出水端盲孔连接，另一端通过螺纹与三通出水短节8连接。

标定车间安装使用(参见图2)：根据流量标定车间测量环境和条件，确定是否需要安装四通油管入水短节2，若需要，将丝堵1和四通油管入水短节2连接。

将四通油管入水短节2与测量装置主体4连接，注水入水管道与四通油管入水短节2连接，出水管道与三通出水短节8连接，完成装置整体连接。

测量装置现场连接安装如图4所示。测量时，手动旋转可调水嘴器螺旋机构,即可精确调节可调水嘴开度。

1-溢流调节阀；2-进口阀门；3-试验井；4-测量装置；5-电磁流量计；6-出口阀门；7-标准计量池图4 测量装置现场连接安装图

4 嘴损测量与图版制作

4.1 测量条件

流量标定供液压力0.45 MPa，供液流量能力40 m3/h、流量测量精度0.5 m3/h；

双传感器堵塞式压力计耐压60 MPa、准确度0.1 级，采样间隔3 s；

堵塞器为可调水嘴堵塞器，编号：××-11-07951；

每点流量测量时间为3 min，每点测量3次。

4.2 现场测量

图5 嘴损压力测试原始曲线(部分)

4.3 图版绘制

水嘴嘴损曲线图版绘制按照SY/T 5906中5条规定进行，测试水嘴流量Q和计算嘴损压差平方根(Δp)1/2，将每个水嘴在每一个点的平均流量作为X轴，对应的嘴损压差平方根作为Y轴，绘制出各种水嘴内径d(圈数)、水嘴流量Q和嘴损压差平方根(Δp)1/2的关系曲线[6]。嘴损测量部分数据见表1，嘴损曲线图版如图6所示。

表1 嘴损测量数据表(部分)

续表

图6 ××-11-07951可调水嘴嘴损曲线图版

4.4 主要应用

根据绘制的水嘴嘴损曲线图版，计算矿场常用注水量、可调水嘴嘴损和圈数关系，见表2。根据分注前水井注入剖面各层注入量和分层配注方案注入量差异，计算二者流量差异[7]，查询嘴损图版或表2，得到流量差异对应压力差即为分注时所需嘴损。嘴损曲线可以确定最小注入压力、分析配注方案和分注工艺可行性、快速指导现场设定可调水嘴圈数，进行直接配水。

表2 常用流量、嘴损和圈数关系表

5 结 论

1)研制成功了地面嘴损测量装置，并进行了现场应用测试，实现了可调水嘴和固定直径水嘴嘴损测量和曲线图版绘制。

2)测量装置采用双传感器电子压力计和地面更换调节工艺，实现地面可调水嘴精细可视调节和精细分级测量，提高了压力测量精度和测量时效。

3)测量装置测得的嘴损曲线可用于配注方案和分注工艺设计，能够快速指导现场直接配水。