电控存储式注聚井分层粘度仪.pdf

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1、第８期刘伟等．电控存储式注聚井分层粘度仪８０９电控存储式注聚井分层粘度仪刘伟周志全刘志杰（东北石油大学电气信息工程学院，黑龙江大庆１６３３１８）摘要在研究传统旋转法测量流体粘度的基础上，结合我国目前注聚井井下聚合物溶液粘度无法测量的具体情况，提出了一种以单片机为控制核心的新式井下粘度仪设计方案，具体阐述了硬件电路设计和软件程序设计。实验结果表明：该仪器达到了要求的测量精度。关键词粘度仪注聚井单片机中图分类号ＴＨ８３６文献标识码Ａ文章编号１０００-３９３２（２０１６）０８-０８０９-０５随着油田石油储量的逐年减少，聚合物驱油物体的转矩或转速改变。因此通过转矩或转速可

2、［４］技术现已成为我国各主力油田提高采收率的主要以间接测得液体的粘度。鉴于扭矩传感器的尺方法之一。其中聚合物驱油液的粘度是影响驱油寸较大，很难从配注器测试孔进入且价格昂贵，笔效率的关键因素，可以认为聚合物驱油液粘度越者提出了一种新式旋转法测粘度的方案，即通过高，采收率提高值就越高。但驱油液的粘度被提测量恒定电压下直流电机所消耗的电流间接反映高到某一特定值后，提高采收率的能力会变差，此转矩进而计算粘度。时若继续提高驱油液的粘度将造成聚合物的浪旋转粘度计的基本结构如图１所示。外筒半费。因此驱油液的粘度要控制在一个合理的范围径为Ｒ，将液体装于外筒并使外筒固定；把半径ａ［

3、１］内，才能达到最佳的驱油效果。然而聚合物溶为Ｒ的可旋转空心圆筒（内筒）浸入液体并使它ｉ液的粘度很不稳定，注入到井下后会受到地层温与外筒同轴，进入深度为ｈ。假设待测液体为牛［５］度、地层压力及ｐＨ值等因素的影响，造成粘度损顿流体，圆筒表面光滑无摩擦。失，往往不能达到预期的驱油效果，严重影响采收率，所以对井下聚合物溶液粘度的监测至关重要。此外，大庆油田等主力油田多为陆相沉积的砂体油田，属于非均质多油层砂岩油藏，此类油田需要采取聚合物分层注入的技术来缓解层间矛［２］盾。随着聚合物驱油的深入，油层纵向上层数多、层段长，非均质性强，层间干扰严重，使得井下注聚液粘度分层测试

4、难度进一步加大。目前油田图１旋转粘度计的基本结构注聚井利用现有技术，只能重新从井下提取样本当以角速度ω旋转内筒时，待测液体在筒内［３］到地面测量。由于取样过程操作程序繁杂且具的流动方式呈层流状态。此时，在距离圆筒中心ｒ有延迟性，使得测量准确性降低，效率降低，造成处液体的旋转角速度为ω，线速度为ｖ，则在ｒ＋ｄｒ人力、物力的巨大浪费。为了进一步掌握注聚井处液体的线速度为：的动静态资料，完善聚合物驱油技术，需要开展注ｖ＋ｄｖ＝（ω＋ｄω）（ｒ＋ｄｒ）＝ｒω＋ｒｄω＋ωｄｒ＋ｄｒｄω（１）聚井井下分层粘度测试技术的研究。为此笔者开式（１）中ｄｒｄω项非常小，可以忽略，且ｖ

5、＝发研制了一种电控存储式注聚井分层粘度仪。ｒω，因此线速度增量为：１测量原理ｄｖ＝ｒｄω＋ωｄｒ（２）把某刚性物体沉入到液体中，并使两者或者其中之一转动时，物体会受到粘滞阻力作用，迫使收稿日期：２０１６-０６-１７（修改稿）８１０化工自动化及仪表第４３卷则速度梯度为：ｔ———绝对温度。ｄｖｄω实际测量时，只需把采集的电流、电压和温度＝ｒ＋ω（３）ｄｒｄｒ值导入数据回放软件即可得到修正后的粘度。由于ω是刚性旋转体的角速度，它不产生任２总体方案设计ｄω何剪切运动，剪切运动仅由ｒ引起，剪切速率γ首先由地面工作人员通过操作电缆投放车、ｄｒ地面控制箱、仪器定位投放打捞器及机

6、械丢手等可由此项表示。将粘度仪送达指定深度油层，通过电缆控制丢手在半径ｒ和ｒ＋ｄｒ处形成的两液层之间的剪［６］定位支臂张开实现定位。然后通过控制丢手内切应力为：部电机旋转使丢手连接套与粘度仪分离，将粘度ＦＭＭτ＝＝＝（４）Ｓｒ２πｈｒ２仪留在井中，并将电缆和连接套收回，仪器井下投２πｒｈ式中Ｆ———粘性力，Ｎ；放定位过程结束。定时模块开始工作，当到达预Ｍ———粘性力矩，Ｎ·ｍ；设时间时，粘度仪控制模块输出信号，控制留在井２Ｓ———半径为ｒ的液体圆筒表面积，ｍ。下的坐封电机正转，通过传动轴带动推拉杆沿轴由牛顿粘性定律τ＝ηγ可知：向运动，促使滑动外套运动压缩皮碗，皮

7、碗压缩后ｄωＭ封住上下封隔器上的测试孔，实现仪器的坐封。ｒ＝（５）ｄｒ２２πｒｈη完成坐封后，单片机内部定时器工作，每隔５ｍｉｎ对式（５）积分可得到粘度η：发出一次信号，控制测量电机带动旋转探头旋转Ｍ１１η＝（２－２）（６）５ｍｉｎ，同时电流检测模块开始工作，并把电流值存４πｈωＲＲｉａ储到存储模块中。测量结束时坐封电机反转解封对于单圆筒结构式的旋转粘度计，由于外筒２２粘度仪，下入打捞器捞出粘度仪，提取数据并进行的半径比内筒的半径大许多，即ＲａＲｉ，可忽略２数据处理，实现粘度回放。式（６）中的１／Ｒ项，得：ａ２．１各模块硬件设计Ｍη＝（７）２粘度仪以ＳＴＣ１２Ｌ

8、Ｅ５６１６