电磁流量计试井故障判断及处理方法研究

赵跃华

摘 要：大港油田试井作业为油气井有效开发开采提供着重要的资料数据，其中电磁流量计试井在测调工艺的应用中具有重要作用，其流量计的准确性，确保了测调注水的精确性与稳定性。本文主要讨论了电磁流量计试井工艺的工作原理，遇到的问题和解决方法，为今后类似问题的解决提供参考和借鉴。

关键词：电磁流量计;故障判断;处理

0 引言

电磁流量计测试方法是钢丝试井工艺的重要一种测试方法，主要应用于测调注水、产液测量、油气开采等众多作业中，在油气天开发中起着重要的资料支撑和数据分析作用，对于精确调节液量、控制流量、保障稳定生产有着重要的意义，因此准确掌握其工作原理，在不同环境中根据故障现象精准掌握故障根源，排除故障因素，是确保油气稳定生产的重要课题。

1 电磁流量计基本原理

1.1 基本原理 电磁流量计测量原理利用法拉第电磁感应定律。在非磁性管道中，通过被测介质，例如油气水等具有导电性物质，在磁场中来回切割磁感线，从而在闭合回路的磁场两极间产生感应电动势，在固定磁场强度的情况下，电动势大小将与导体（油气水）的速度、流量成正比，通过确定参数，便能够测量准确流量。

1.2 主要参数及公式 在图1中，当导电流体以平均流速V（m/s）通过装有一对测量电极的一根内径为D（m）的绝缘管子流动时，并且该管子处于一个均匀的磁感应强度为B（T）的磁场中。那么，在一对电极上就会感应出垂直于磁场方和流动方向的电动势（E）。由电磁感应定律可写做（1）式：

E=B·D·V（V）         （1）

通常，体积流量可以写作

qv=V（m3/s）       （2）

由公式（1）和（2）可得到：

qv=（m3/s）      （3）

因此电动势可表示为：

E=qv（V）          （4）

当B是个常数时，公式（3）中=k，

公式（3）改写为：qv-kE（m3/s）

可见，流量与电动势E成正比。

1.3 电磁流量计应用中主要特点

1.3.1 应用中的优点。①电磁流量计在应用过程中，虽然有流量通过，因为监测因素只与流量和电磁强度有关，随时产生数据，所以不产生数据间歇性变化，不受流体密度、粘度、温度、压力和电导率影响，测量结果精确。②电磁流量计不对流量产生阻碍作用，因此不会因为测流量造成油气生产的压力损失，能够保证油气稳产上产。③电磁流量计的测量通道是孔径较大的光滑直管，在油气井测试中不易阻塞，对于注水、注聚合物、粘度高、含小蜡块的油气水精均能使用。④电磁流量计流量可选范围宽，能够从20：1到50：1均能适用，流速测量可在0.5～10m/s内选定，可以根据需要扩大和缩小流量。⑤电磁流量计可测正反双向流量和测脉动流量，口径范围大，从几毫米到3m。⑥常见的流量计测量中，由于选材特殊，容易受到井内液体、油气的腐蚀，电磁流量计选材范围广，导管能过流量即可，能广泛应用于硫化氢、注水、注聚合物等腐蚀性油气井生产试井中。

1.3.2 应用中的缺点。① 电磁流量计对于导电率很低的液体，如有机化合物溶剂、气体、含有较多较大气泡的液体不能测量。②电磁流量计不能用于较高温度的液体或温度很低的液体，高温容易破坏内管内衬材料和电气绝缘材料。

2 电磁流量计试井主要影响因素及处理

2.1 安装问题及处理方法 ①仪表无显示。电磁流量计电磁流量传感器安装位置不正确引起的故障，例如安装在易积聚气体的管系最高点，自上而下的垂直管上。故障处理：依次检查电磁流量计传感器安装位置是否正确，电压是否符合要求，电源是否接通，电源保险丝是否完好，显示器对比度调节是否能够调节。②空管报警。电磁流量计中内管未能清理干净造成蜡堵、污垢，形成流量计无法充满液体。以及流体直接排除，形成测量管未能充满液体。故障处理：首先检查内管是否清理干净，其次检查流体是否充满传感器内管;然后将SIG1、SIG2和SIGGND三点短路，如果空管报警“提示撤消”，说明转换器正常，有可能是被测流体电导率低或空管阈值及空管量程设置错误;最后用万用表测量DS1和DS2之间的直流电压，如果大于1V，证明传感器电极被污染，清洗传感器电极。

2.2 测量环境影响因素及处理方法 在测量的環境中如果出现强电磁波、大型电机磁场、管道杂散电流干等影响因素时，将出现电磁波测量前的信号波动。故障处理：出现空间其他大型电机或者大量电流引起的电磁波干扰时，通常采用单层或多层绝缘外皮包裹，屏蔽电磁来源予以保护。出现管道杂散电流干扰时，小电流影响时，采取良好的单独接地保护;遇到强大的电流，只能将测量管道与流量传感器进行绝缘处理。

2.3 测量过程故障 当电磁流量计正确安装后，调试并能正常运行，此时出现的测量过程故障主要分为传感器内壁有污染、测量流体含其他杂质多、自然雷击等因素引起的。

2.3.1 传感器内壁有污染。电磁流量计测量含蜡、注聚合物、注污水井等含杂质多的流体时，经过一段时间测量后，传感器内壁积累污染物，导致电导率太大或太小造成的，电信号出现较大波动;若出现附着物为绝缘层，则电极回路将出现断路，仪表不能正常工作，产生故障。故障处理：及时清除测量管内积累的杂物或污染物。

2.3.2 流体含有其他杂质。测量液体含量过多污染颗粒物时，将出现噪音，使输出信号产生波动。测量的流体中含有较多气泡时，随着气泡的增加，信号出现波动，若形成气泡层覆盖整个电极表面时，造成电极回路瞬间断路，输出信号出现更大的波动。故障处理：尽快排出管道内部气体层，或选择流速较低的较干净的井进行测量，可以待测井进行提前洗井，使杂质和气体尽快排出。

2.3.3 电介质电极材料选择不合理。电极材料与被测介质选配不合理时，产生电化学腐蚀，或者物理性的磁性极化现象时，将出现测量信号波动。故障处理：根据测量的流体所含的化学元素和使用手册正确选配电极材料。

2.3.4 雷电打击。雷击容易造成仪表间的线路瞬间出现较大电流或较高电压，造成仪表损坏，其中主要因素是通过电源线、励磁线圈、传感器与转换器之间的流量信号线等途径引入。故障处理：做好雷击的电流转移，在未测量前选择无雷电天气测量，在突发事件时采用关闭电源、信号源的方式阻止雷击。