渦輪流量測井儀

渦輪流量測井儀，在鑽孔中套用的一種最經典的流量儀。渦輪在流動的流體推動下會發生轉動，轉速和流體的流速成比例。測量渦輪的轉速就可以確定流速。

基本介紹

• 中文名：渦輪流量測井儀
• 外文名：turbine flowlogging instrument；turbine flow well logging tool
• 套用：鑽孔
• 作用：確定流速

流量測井儀

流量測井儀是一種測定鑽孔中各不同深度的橫截面上的縱向流量的儀器。從1960年我國第一台流量測井儀問世以來,幾經改進,已日趨完善。先期的流量測井儀只能用之於點測,到1974年時已可用之於連續測量,並獲得了比較成功的資料,MDS-I型儀器除了可用於點測和連續測量之外,還可同時進行井徑測量。這樣,就能夠消除井徑和轉速分別測量時所產生的深度誤差,提高了資料的解釋精度,同時,有可能在施測過程中及時將轉速訊號直接轉換為流量訊號,使資料更直觀,更易於現場分析,加強施測效果。流量測井儀包括井上和井下兩個部分,其間用電纜連線。井下部分主要由訊號發生器,保護裝置及定位裝置組成,定位裝置用來使探頭的位置大體上居於過水斷面的中心部分。井上部分包括供電電源、訊號接收、記錄等部分。

流量測井儀仍多採用葉輪來產生訊號,對其它形式如熱敏、速度水頭的測量也曾進行過試驗,但尚未取得較好的效果。利用葉輪雖然存在轉動慣性問題,但由於鑽孔中的縱向水流一般不會出現頻繁的、方向突然相反的變化,同時由於葉輪重量校輕,慣量較小,水的枯滯阻力很快會克服掉葉輪的轉動慣性的影響,所以從較長期的實踐看來,葉輪的轉動慣性對測量成果的影響甚微,可忽略不計。

葉輪的製作除考慮堅固耐用外,重心必須通過轉動軸,以利提高靈敏度和克服慣性。由於葉輪的轉速直接反映了它的直徑范田內的水流速度的大小,故葉輪的直徑不宜過小。製作葉輪的材料的選擇最好使葉輪的比重接近於1,這樣有利於減少軸承與軸尖之間的正壓力,從而提高葉輪的靈敏度,減輕軸及軸承的磨損。如果主要從提高儀器的靈敏度,當水是從下向上流動時葉輪的材料比重宜稍大於水的比重;反之,宜稍小於水的比重同時,還要求葉輪上部和下部儘量能對稱。葉片的角度一般多採用45°,當水流流速很高時,可以增大葉片傾角。葉輪的各個葉片在平面上的投影應組成一完整的圓,不宜有空缺或重疊。葉輪轉動時訊號的產生和傳遞方式可分為接觸式、光電式及水阻阻差式、磁簧式等。

流量測井儀測量方法

流量測井儀仍多採用葉輪軸旋轉來產生訊號。其他如用熱敏、電磁、速度水頭、中子示蹤等產生訊號的方法,在流量測井儀中也都被研究和套用過,且各有其優點。但總的說來,其性能都不如用旋轉葉輪產生的訊號穩定可靠和套用範圍較廣。旋轉葉輪雖然也存在軸摩擦阻力、轉動慣性等缺點,但可以通過加工工藝使摩擦阻力減到最低限度,水的阻尼也可以基本克服葉輪慣性,因而仍能獲得較滿意的效果。

流量測井是測量鑽井中的縱向水流流量。因此,流量測井必須在有縱向水流的鑽井(如抽水井、注水井、自溢井或揭穿兩個以上不同水位的含水層的井)中進行。

為了使流量測井的成果能真實地反映鑽孔中各含水層的自然滲透性能,鑽孔在進行正式抽(注)水和流量測井以前,必須採用多種有效方法(如活塞洗井法、反覆抽停洗井法、液化CO2洗井法、化學劑洗井法等)對井壁反覆清洗,直至水色澄清,重新開泵時也無渾濁現象時為止。必須牢記,只有徹底清除了鑽進時岩粉或泥漿對井壁堵塞作用的影響,才能保證抽(注)水試驗和流量測井成果的正確性,切忽掉以輕心。

鑽孔結構和抽(注)水設備的規格、下入深度和裝配方式,必須保證井下探測器(探頭)的上下方便。對井壁不安全孔段,必須用篩管護壁,媂管內壁必須光滑無阻。流量測井時如發現孔內有坍塌、掉塊、縮徑、堵塞等現象,必須及時處理。

施測方法有點測及連續測量兩種:

(1)點測方法是在施測孔段上選擇若干測點,分別將井下探測器靜置在這些測點上,觀測葉輪的轉速。根據這些點的觀測資料,可以速成轉速隨深度變化曲線n=f(h)。點測法的優點是施測方法和儀器設備都很簡單,便於廣泛套用。因此,國內外多套用此法。缺點是施測速度太慢、費時太多,只適用於揭露含水層層數不多的淺孔;而且由於所獲資料不連續,因而其成果質量較之連續測量成果尚有遜色。

(2)連續測量方法是以常速(或接近常速)提升或下放井下探測器連續進行測量。直接得到的是轉速幅值隨深度的變化曲線L=f(h)。

套用

廣泛使用的非集流式流量測井儀主要有:中國煤炭地質局物探公司生產的MDS-1型流量測井儀,上海地質儀器廠生產的SLJ-1型並中流量儀,武漢勘察研究總院生產的RM-2型地下水流速儀(測量範圍0.2~80mL/s,測量深度為1000m,交直流兩用),重慶地質儀器廠生產的LY-1型渦輪流量測井儀,上海地學儀器研究所生產的JWL-1型渦輪流量測井儀和JDC-1型電磁流量測井儀等。

渦輪流量測井儀

上海地學儀器研究所生產的JWL-1型渦輪流量測井儀與數字測井系統配套使用。中國煤炭地質局物探研究所改進的MDS-1型流量測井儀,除將葉輪的感測器由磁簧式感測器改為光電式感測器,克服了因磁鐵吸引鐵粉影響葉輪的靈敏度問題,還對地面儀器進行了改進,能同時適應模擬與數字測井系統測量。

測量技術要求

(1)用於定量計算時,每12個月刻度一次流量測井儀。選擇3種直徑不同、長度大於5m的鋼管,多次(至少3次)改變注水量,確定轉速、孔徑和流量之間的關係;與精度為1%的流量計比較,相差不大於2%。

(2)流量測井應由水文、測井人員共同作出設計,並按設計施工。

(3)按解決地質任務不同,可施行簡易流量測井和常規流量測井。測量方式可採用點測、連續測量和定點持續測量。

(4)抽、注水前應測量井徑(指流量儀不帶井徑測量時使用多臂井徑儀)和自然條件下的流量。

(5)在每次水位降低(或抬高)時,應分別測量提升和下放時的曲線。

(6)簡易流量測井可在一次水位降低(或抬高)時測量,自然條件下有井液縱向水流的鑽孔可直接測量。

(7)常規流量測井應在抽(注)水量、水位穩定後測量流量,測量次數應與抽水次數一致。