為了提高注入剖面聚合物測量的精確度，20世紀(jì)90年代以來我國各大油田相繼引進(jìn)同位素示蹤儀、渦輪流量計(jì)、超聲波流量計(jì)等多種流量測井儀，在很大程度上提高了測井資料的真實(shí)度，但由于實(shí)際情況的復(fù)雜，在應(yīng)用中亦產(chǎn)生諸多問題。如使用渦輪流量計(jì)測井時(shí)，注入聚合物溶液黏度越高，測量誤差就越大；同位素示蹤法受地層污漬、地層孔道等因素影響很大，測試結(jié)果不能使人滿意。而井下電磁流量計(jì)的使用則可以有效地克服上述問題。

 

1 電磁流量計(jì)工作原理

       電磁流量計(jì)的特點(diǎn)是壓損小，可測的流量范圍比較大；而且，最大流量和最小流量的比值可以在20∶1以上，適用的工業(yè)管徑范圍比較寬，最大可達(dá)3 m 。輸出的信號與被測流量成線性關(guān)系，精確度比較高，可測量電導(dǎo)率≥1 μs/cm 的酸、堿、鹽溶液，水、污水、腐蝕性液體以及泥漿、礦漿的流體流量。但它不能測量氣體、蒸汽以及純凈水的流量。

 

       在電磁流量計(jì)中，測量管內(nèi)的導(dǎo)電介質(zhì)相當(dāng)于法拉第試驗(yàn)中的導(dǎo)電金屬桿，上下兩端的兩個(gè)電磁線圈產(chǎn)生恒定磁場，使導(dǎo)體在磁場中進(jìn)行切割磁力線運(yùn)動時(shí)產(chǎn)生感應(yīng)電勢。同理，流體在磁場中做垂直流動，當(dāng)切割磁感應(yīng)力線時(shí)就會在管道兩邊的電極上產(chǎn)生出感應(yīng)電勢來。感應(yīng)電勢的大小由下式確定

       E x =BDv （1）

       式中 E x 為感應(yīng)電勢 （V）； B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度（T）； D 為管道內(nèi)徑 （m）； v 為液體的平均流速（m /s）。

 

       體積的流量計(jì)算是將流體的流速與管道截面積相乘，將式（1）代入該公式得出

       Q v =(πD/4B)E x （2）

 

       因此可知，在管道直徑 D 確定的情況保持磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 不變的時(shí)候，被測體積流量與感應(yīng)電勢呈現(xiàn)出一種線性關(guān)系。如果在管道的兩側(cè)各插入一根電極，就可直接引入感應(yīng)電勢 E x ，測量此電勢的大小，就可以求出體積流量。

 

2 井下四電極電磁流量計(jì)應(yīng)用分析

       井下使用的四電極電磁流量計(jì)主要包括井下儀器和地面儀器兩個(gè)組成部分，其中井下儀器處于核心地位。井下儀器主要由磁性定位器、扶正器、電路筒、電極筒等部分構(gòu)成。電路筒和電極筒主要用于測量和處理流量信號，它們是流量計(jì)的核心部分。電極筒引出和被測量正比的感應(yīng)電勢信號。其采用非導(dǎo)磁的不銹鋼材料制成，且要與襯里保持齊平，便于流體在流過的時(shí)候不受到阻礙。流量計(jì)應(yīng)垂直于管道方向進(jìn)行安裝，防止沉淀物沉積。磁性定位器用于確定流量計(jì)在井下的位置；上下扶正器固定流量計(jì)于套管中央的位置。地面儀器主要由計(jì)算機(jī)和數(shù)據(jù)回放線組成。計(jì)算機(jī)內(nèi)置應(yīng)用程序，控制測量數(shù)據(jù)的回放及存儲處理。數(shù)據(jù)回放線用于井下儀器和計(jì)算機(jī)通訊，實(shí)現(xiàn)井下儀器存儲數(shù)據(jù)的接收工作，畫出測試卡片，用人機(jī)對話的方式完成數(shù)據(jù)處理和測試成果輸出 。

 

       當(dāng)管道中的導(dǎo)電液體通過仕樂克電磁流量計(jì)時(shí)，由于被測液體在磁場中做一種切割磁力線形式的運(yùn)動，在導(dǎo)體中就會產(chǎn)生出感應(yīng)電壓來。在具體測量流量時(shí)，因?yàn)橐肓说皖l磁電流，在流體流動的管道截面上產(chǎn)生一個(gè)磁場，而流體以垂直于流動方向的運(yùn)動模式流過了該磁場，會讓導(dǎo)電性液體的流動感應(yīng)出一個(gè)與平均流速成正比的電壓來，其感應(yīng)電壓信號可以通過固定在測量管管壁上的兩個(gè)與液體直接接觸的電極檢測出來，再通過電路處理單元進(jìn)行放大、采樣和抗干擾等相應(yīng)處理后，就會獲得與流量值呈良好線性關(guān)系的具體信號。

 

3 應(yīng)用效果

       使用電磁流量計(jì)測量注入剖面，不僅不受注入液密度和粘度的影響，而且可靠耐用、準(zhǔn)確性好、實(shí)效高，對測試環(huán)境亦無放射性污染。流量計(jì)對于不同射開厚度的油層，或是同一油層，由于物性的差異會造成不同的吸液狀況，而電磁流量計(jì)測井卻能客觀真實(shí)地反映出其吸液的狀況。電磁流量計(jì)測井對厚油層能夠進(jìn)行細(xì)分解釋，顯示出厚油層吸入聚合物的所在位置，以及吸入聚合物的厚度 [3] 。電磁流量計(jì)在測井時(shí)，還可以反映出注聚合物的驅(qū)油效果。

 

       對于出廠檢定合格的電磁流量計(jì)，在具體的應(yīng)用中它的準(zhǔn)確度會受到很多因素的影響，包括感應(yīng)電動勢、磁場強(qiáng)度、測量管等。在實(shí)際測井中產(chǎn)生誤差因素主要有以下幾個(gè)方面:

 

3.1 流場狀況引起的誤差

被測介質(zhì)在流量計(jì)的管內(nèi)流動時(shí)，由于受到管路條件的影響，當(dāng)電磁流量計(jì)的上游出現(xiàn)節(jié)門、三通等金屬管道的相應(yīng)管件時(shí)，或是因?yàn)榫S護(hù)不到位造成異物進(jìn)入了管路，就會對測量造成干擾，主要是對流量計(jì)的流速分布形成了影響，流量計(jì)測量的準(zhǔn)確度不再精確。所以在測量的時(shí)候，應(yīng)將流量計(jì)盡量遠(yuǎn)離流量調(diào)節(jié)閥門。

 

3.2 工作介質(zhì)方面造成的誤差

       在使用電磁流量計(jì)對一些特殊的介質(zhì)進(jìn)行檢測（例如對一些液態(tài)的化工產(chǎn)品或者是特殊處理的水等液體進(jìn)行檢測）時(shí)，一般情況下介質(zhì)在工作時(shí)會經(jīng)常產(chǎn)生結(jié)晶，不僅會影響到對電極的測量，也會在金屬管道內(nèi)形成淤積，造成流量計(jì)內(nèi)徑的改變。另外，對一些附著沉淀物的流體進(jìn)行測量時(shí)，由于電極表面的污染，經(jīng)常會有引起零點(diǎn)變動情況的出現(xiàn)。所以，在一些特殊的場合應(yīng)用仕樂克電磁流量計(jì)測量時(shí)，要做到加開清洗孔，清洗金屬管道，或是對流量計(jì)不定期進(jìn)行清洗；同時(shí)在測量時(shí)，要使流經(jīng)流量計(jì)的介質(zhì)保證足夠大的流速，避免污染物的沉積。有條件的場合，要選用具有電極自清理功能的電容式等新型電磁流量計(jì)來避免這些不必要的影響。

 

3.3 安裝不當(dāng)及現(xiàn)場條件不當(dāng)造成的誤差

       （1）傳感器外殼未接地出現(xiàn)的誤差。一般情況下，傳感器都是在金屬管道上進(jìn)行安裝，并且金屬管道都是在地下，很多人因此認(rèn)為對于儀表的外殼就不需要再做接地處理了。但是，這么操作卻是忽略了兩個(gè)重要問題：一方面是金屬管道都做了防腐蝕處理，金屬管道與地不能大面積接觸；二是傳感器一般都由膠皮墊連接著法蘭而與金屬管道分隔開，所以造成了傳感器的接地電阻大大增加，影響了流量計(jì)的測量結(jié)果，進(jìn)而形成了誤差。另外，由于電動勢檢測一般均為幾毫伏左右，這也容易造成雜散電流對檢測結(jié)果的影響。

 

       （2）干擾環(huán)境下的輸出信號誤差分析。對于一般的電磁流量計(jì)來說，傳感器即電極與轉(zhuǎn)換器之間的連接電纜應(yīng)做到盡可能短。因?yàn)閭魉托盘柕碾娎|過長，電纜本身的分布電容造成的負(fù)載效應(yīng)就會引起較大的測量誤差，同時(shí)也對信號受到干擾的幾率大大增加。在測量時(shí)，還要注意到走線方面，務(wù)必做到信號線與電源線分開走線，這樣就能防止產(chǎn)生“寄生電容”的干擾。目前很多場合已經(jīng)用上了數(shù)字輸出儀表，以求獲得最為準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。

       （3）強(qiáng)電、強(qiáng)磁環(huán)境下的誤差分析。流量計(jì)工作環(huán)境方面，要注意盡可能地與強(qiáng)電、強(qiáng)磁等設(shè)備的距離遠(yuǎn)一些。由于仕樂克電磁流量計(jì)在接地后， 其周邊的附近如果也有一些其他的強(qiáng)電、強(qiáng)磁等設(shè)備也在接地，會造成流量計(jì)產(chǎn)生接地壓降，使電磁流量計(jì)接地電位變化，進(jìn)而對測量結(jié)果形成誤差。另外，流量計(jì)如果是在非常強(qiáng)的磁場下工作，比如變壓器等強(qiáng)電磁設(shè)備附近使用，周邊磁場環(huán)境的強(qiáng)度超過流量計(jì)電磁兼容的幅度時(shí)，會對測量結(jié)果的準(zhǔn)確性造成很大的影響。