单芯集流式电磁流量仪器研制

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[摘 要]现有集流式电磁流量为三芯结构：一芯为测量电路供电，同时录取井温、CCL、压力数据；二芯电磁流量供电并录取流量数据；三芯伞电机控制。该仪器必须要求三芯电缆才能满足测试要求，鉴于油田测试行业大都使用单芯电缆，致使该仪器有进一步改进的必要。通过对现有仪器的学习、分析，对仪器进一步完善，真正实现电磁流量单芯结构：正电压测量电路供电，同时录取所需测量参数；同时，通过采用继电器控制电路模块设置不同的电压门槛，改变输出电路电压高低与极性，实现伞的有效开关，满足单芯测试要求。该仪器性能稳定、操作简单、易学，自投入使用以来，累计完成50井次。

[关键词]单芯、曼码、集流式、电磁流量

中图分类号：F119 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）16-0075-01

前言

目前使用的集流式电磁流量为三芯结构，其操作软件多、流程复杂、测试的流量数据容易受电缆长度的干扰；同时，鉴于油田测试行业测井班组大部分为单芯电缆，致使仪器的通用性不高。为解决生产实际需要迫切对现有仪器进一步改进，通过对原有仪器的学习、分析，采用继电器单相设置电压门槛的方式，有效实现单相负电压对伞电机的控制。至此，采用正电压测量各测量参数，负电压控制伞电机的开关，真正实现集流式电磁流量的单芯测量。该仪器操作简单、易学，具有单芯、三芯通用的特性，满足油田测试行业班组的生产实际，大大提高仪器的利用率。

文章依次从仪器长度的改进、单芯正电压测量的实现、单芯负电压电机控制电路的实现以及仪器的使用效果等方面进行一一介绍：

一、仪器长度的改进

仪器总长由原来的290mm减少到现有230mm，主要去掉无用部分（原四参数短节的光电倍增管部分）以及取消电磁流量与遥测短节的连接转换头，有效的缩短了仪器长度，大大降低仪器在测试过程中遇阻、遇卡的几率。

二、单芯正电压测量的实现

将流量负脉冲信号通过一定方式的转化、编码转化为标准的方波形式之后再通过单片机与其他参数一起编译成曼码形式上传地面系统。

首先，通过电感、电阻以及整流二极管的有效组合，实现四参数短节在给电磁流量供电的同时不对流量脉冲信号造成干扰，实现供电、干扰信号的有效隔离；其次，通过对电磁流量负脉冲信号进行：隔直、放大、取反、整形等方式，使其转换为标准的方波形式；最后，通过单片机的频率记数与编码功能，将井温、压力、流量以及磁定位数据编译成曼码形式统一上传地面系统，真正实现测量参数的单芯结构。

三、单芯负电压伞电机控制电路的实现（如图1电机控制所示）

设计由继电器控制的电机控制模块，采用单极性负电控制，有效避免与测量电路电压冲突，设置电压小于-50V时电路输出正电压，电压值为实际电压的绝对值，电机正转开伞；电压高于-70V时电路输出负

四、单芯集流式电磁流量使用效果

（1）为保证仪器的测量效果，我们对仪器各测量参数进行了一一标定，流量标定如图2所示：

通过对流量数据的线性回归显示明显看出，流量的线性较好满足测试精度要求。

（2）测井实例分析

通过对杏XX井流量测井曲线资料分析知，仪器稳定性高、流量曲线特征明显，该井配注总量约为20.5方（实际水表读数），实测为19.64方，测量误差为4.2%，满足测试资料对仪器的精度要求（如表2）。

结论

通过对原有集流式电磁流量仪器的学习、分析，真正实现集流式电磁流量单芯测量；该仪器不仅具有老仪器的所有测试功能，同时有效解决了油田测试行业单芯电缆集流式电磁流量测量难题。

（1）单芯集流式电磁流量自投入使用以来，累计测量50井次，测试效果良好；

（2）从三芯到一芯，成功解决油田测试行业对单芯电缆测试需求，大大提高仪器的通用性；

（3）单芯仪器大大简化了测试的操作流程，便于操作员学习、使用；

（4）仪器将电磁流量数据通过整形、编码，统一由单片机编译、曼码发送，大大降低了电缆长度对流量数据的干扰；

（5）经过简单调整流量短节可与其他形式的流量短节替换（非集流电磁流量、超声流量），可实现其他项目的测试工艺。

参考文献

[1] 林荣祥.方波励磁电磁流量计[J]：化工自动化及仪表，1981年05期.

[2] 那嗣诚.电磁流量计在水计量中的应用[J]：云南冶金，1983年01期.

[3] 谢辉.单片机原理与应用教学改革探讨[J]：中国科技信息，2005年24期.