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摘 要 分体式电磁流量计工艺在渤海油田广泛应用 ， 但目前采用的TCP分体式电磁流量计工具从设计原理上忽略了负压阀联通孔泄压延时性和点火棒在短油管内下落速度非瞬时性等问题 ， 常常导致泄压未完成即触发点火 ， 产生的真实负压值小于设计值 。 为此 ， 综合考虑TCP分体式电磁流量计井下流体、工具等实际情况 ， 建立了负压阀联通孔流体流动模型和点火棒下落速度模型 ， 并对影响真实负压值的相关参数进行了分析 ， 为负压值设计和现场计算提供更准确的理论指导 。
油管输送射孔的基本原理是把每一口井所要射开的油气层的射孔（以下简称TCP）器全部串连在一起联接在油管柱的尾端 ， 形成一个硬连接的管串下入井中 。 为实现分体式电磁流量计 ， 在引爆前使射孔井段
液柱压力低于地层压力 ， 以保护射开的油气层 。 渤海油田常见的TCP分体式电磁流量计工具串结构为钻杆、震击器、安全接头、RTTS封隔器、钻杆、钻杆同位素、钻 杆、油管短节、流量阀、油管短节、压力开孔、油管短节、负压阀、油管短节、机械压力点火头、射孔枪 。
分体式电磁流量计作业过程中 ， RTTS封隔器以下射孔管柱环空液体处于密闭和相对压缩状态 。 点火时井口投点火棒 ， 点火棒砸穿负压阀后环空压缩液体通过负压阀体上的4个联通孔向管内流动 ， 形成泄压过程 。 传统 TCP 分体式电磁流量计工艺理论认为负压阀砸通瞬间完成泄压 ， 点火棒继续下落撞击点火头引爆射孔枪 ， 进而实现环空负压状态下的射孔 。 但实际RTTS封隔器以下环空压缩液体很难短时间内完成泄压过程 ， 有可能出现泄压尚未完成即引爆射孔枪的情况 ， 环空负压值未达到设计值即建立了环空与地层的联通 ， 进而导致真实射孔负压值小于设计负压值 ， 引起射孔孔道的清洁程度不佳 ， 污染带厚度大 ， 产量达不到配产要求等一系列问题 。 因此有必要对负压阀联通孔处流体泄压压力变化与时间的对应关系 ， 以及点火棒在砸穿负压阀至撞击机械压力点火头这段区间内下落速度与时间关系进行相关分析和研究 。
1 数学模型建立
1.1 基本假设
①负压阀小孔开启方式为瞬间全开；②忽略泄压瞬间流体摩阻和压力波动；③负压阀联通孔处泄压时流体流态为紊流；④射孔液、完井液满足牛顿内摩擦定律；⑤井筒温度取同深度地层温度；⑥忽略射孔管柱接头内壁处附加摩阻系数 。
1.2 负压阀联通孔流体流动模型
1.2.1 射孔段井液压缩系数
【分体式电磁流量计工具对真实负压值的影响研究】液体的压缩系数定义为单位体积液体体积随压力的变化率 。 在不同的温度、压力下 ， 其数值不同 。 确定液体压缩系数有图版法和经验公式法 2 种 ， 为方便计算采用经验公式法 。 由于射孔时井内液体为完井液和射孔液 ， 其液体性质与地层流体相似 ， 这里采用地层水的压缩系数公式[1]计算环空液体压缩量 。
1.2.2 负压阀泄压过程各参数模型公式
负压阀上联通孔直径通常为25 mm， 厚度一般不大于5 mm 。 负压阀砸通后 ， 环空液体通过联通孔进入管内 ， 液体具有一定流速 ， 能形成射流 ， 孔口边缘厚度的变化对液体出流不产生影响 ， 出流水股表面与孔壁可视为环线接触 ， 且孔厚度与孔径之比（长径比） ≤0.5 ， 因此负压阀联通孔可视为薄壁孔口 。 流体出流后 ， 水股先收缩后扩散 ， 满足薄壁孔口淹没出流条件 。
将负压阀联通孔的泄压泄流问题归为薄壁小孔上流体淹没出流问题 ， 单个薄壁小孔流量公式为：