注水测调流量计位置及结构对测量影响分析

桂鹏飞 张继斌 何文辉 刘 毅 李文东

(中国石油集团测井有限公司 生产测井中心，西安 710200）

注水是油田开发中一种补充地层能量的方法，它是维持油田长期高产稳产的关键一步。目前，油田使用的分层注水就是用封隔器把吸水能力差别较大的层分隔开来，采用可调水嘴分别注水。每层注水量的测量主要采用的是下入流量计，通过测量管柱内水的流速来计算流量。由于管柱内流量计的下入会改变水流的流态，测量的流速一般不是管柱内真实的水流速度，因此计算的每层注入量与实际的注入量有较大的误差。本文以常用的超声流量计为例，通过流态仿真分析，研究流量计在管柱中状态对测量水流速度的影响。

1 超声流量计算的原理

超声波流量计属于非接触式测量仪表，对流体流动无干扰、无阻力，不产生压力损失，受介质物理性质的限制少，适应性强，一般采用时差法原理来测量。超声波在顺流与逆流中传播速度之差与介质流速有关，测得介质流速即可得出流量[1-2]。超声波在顺、逆流中传播情况如图1所示。

图1 超声波传播示意图

设静止流体中的声速为c，流体流速为v，流体静止时超声轨迹与管道轴线之间的夹角为θ,管道直径为d。

1.1 顺流传播时间

顺流传播时间为：

1.2 逆流传播时间

逆流传播时间为：

式中，τ为超声波在管壁内和电脉冲信号在电路中传输所产生的滞后时间的总和。

1.3 时间差

时间差为：

式（3）可转化为：

1.4 流量公式

流量公式为：