22Y-F1型伞式流量仪的改进

　　环空测井技术作为近十几年才创新、发展起来的一种新型油井测试工艺，在获取油井产液剖面和吸水剖面等的动态监测资料的过程中立下了汗马功劳[1]。但随着油井开发时间的增加，油管和套管受到的腐蚀也会逐年加重，从而使它们之间的环形空间逐渐减小，大直径的环空测井仪器在下井过程中遇阻情况也越来越频繁，于是直径22mm、21mm的测井仪器应运而生。仪器直径的减小，必然对传感器提出了更高的要求，特别是对伞式涡轮流量仪的影响最为明显。下面将介绍22Y- F1型伞式流量仪及其改进措施。

　　1 22Y- F1型伞式流量仪

　　1.1 22Y- F1型伞式流量仪介绍

　　22Y- F1型伞式流量仪为遥测式 ，它的最大直径为22mm，最高耐压为60MPa，最高耐温为175℃，它是由集流布伞和流量仪组成。布伞的作用是用来集流，将整个井筒的液体集中到一个较小截面的流道中，然后通过涡轮式流量仪测出其流量的大小。

　　1.2 22Y- F1型伞式流量仪的缺点

　　22Y- F1型仪器具有直径较小，柔性更好，下井遇阻几率减小等优点，但在设计时仍然存在一些问题，主要有以下缺点：

　　(1)流量仪的涡轮直径较小，致使启动排量变大：在设计22Y- F1型仪器时，由于空间上的限制，其流量仪的涡轮直径较26Y- F2型仪器要小2～ 3mm，因此会大大影响其灵敏性及启动排量(后面将对其进行理论分析)。

　　(2)布伞容易损坏：由于22Y- F1型金属集流伞无法收拢，因此设计时只能用布伞结构，而布伞在下井时，特别是在下井速度较大(V>2000m/h)时，伞筋容易受到撞击而被扯出，伞头在没有伞筋保护的情况下就会被磨坏，甚至被扯破，进而影响测井的成功率。

　　2 22Y- F1型伞式流量仪的改进

　　2.1流量仪的改进

　　对流量仪的改进主要体现在对涡轮流量计的改进上。涡轮流量计是应用流体动量矩原理实现流量测量的[2]。由动量矩定理可知，当涡轮旋转时，它的运动方程为

　　式中：J为涡轮的转动惯量;dω/dt为涡轮旋转角加速度;T为推动涡轮旋转的力矩，即驱动力矩;∑Ti为阻碍涡轮旋转的各种阻力矩。

　　涡轮起动后，管内流体的流量不随时间变化，即作定量流动，即涡轮以稳定的角速度旋转，此时

　　因此稳定流动时，驱动力矩与各种阻力矩相平衡。根据文献[2]可知，在层流状态时涡轮所受到的驱动力矩为：

　　其中：C1为修正系数;θ为叶片与轴线之间的夹角;r为涡轮叶片的平均半径;ρ为流体密度;A为流道的面积;Q为流量;ω为涡轮的旋转角速度。