摘要(yào):針對目前油(yóu)田低産液井(jing)數量增多,測(cè)試難度不斷(duàn)變大的問題(ti),研制一種可(kě)以在低流量(liàng)下進行測試(shi)的流量測井(jǐng)儀。在電導相(xiàng)關流量測量(liàng)原理基礎上(shàng),對儀器傳感(gǎn)器結構進行(háng)改進,用于低(dī)流量條件的(de)測量。對截面(miàn)相關流量測(ce)井儀在多相(xiang)流實驗🌈裝置(zhi)進行油水兩(liang)相流動🌐态模(mó)拟實驗，總結(jié)出截面⭕電導(dao)相關流量測(ce)井儀在油水(shuǐ)🈲兩相流低流(liú)量下的響應(yīng)規律。實驗數(shu)📞據分析表明(ming),截面🌍電導相(xiang)關流量測井(jǐng)儀在油水兩(liǎng)相流下的 測(cè)量範圍爲10m3/d以(yi)下。
0引言
低産(chan)液井具有間(jiān)歇出液和産(chǎn)液量低等特(te)點,在對油水(shui)總量和👉含水(shuǐ)率的測量中(zhōng)，需要對傳統(tong)測量技術進(jin)行更新,以适(shi)應低産液井(jing)的測量。電導(dao)相關流🚶量測(cè)井儀單是針(zhen)對油田高含(han)水開發📞期研(yan)制的應用于(yú)井下油水兩(liǎng)相流流量測(cè)井儀,具有無(wú)可動部件和(he)阻流元🔅件5231、儀(yí)表常數穩定(ding)等優點,已經(jing)應用于現場(chang)，并取得了✏️良(liang)好的應用效(xiào)🍉果。但電導相(xiang)關流量測井(jǐng)儀測量低流(liu)量效果🔴不佳(jiā),主要因爲傳(chuan)感器結構并(bìng)非針對低流(liú)量✉️設計。
截面(miàn)相關流量計(ji)是在電導相(xiàng)關流量測井(jǐng)儀的基礎.上(shang),對原傳感器(qì)的結構進行(hang)了優化設計(jì),采用 式測量(liàng)方式🤞降低油(yóu)水相間滑脫(tuō)及相分布影(yǐng)響，以提高油(you)水兩相流總(zǒng)流量相關測(ce)量的有⛷️效性(xìng),改善在👉低流(liú)量範圍的測(ce)量效果。在多(duō)💃🏻相流模拟裝(zhuang)置上,本文采(cai)用油水兩相(xiang)流開展室内(nei)動态實驗,研(yán)究截面相關(guan)流量計在低(dī)流量(0.5~10m3/d)範圍内(nei)的響應規律(lü),爲該儀器應(yīng)用到低流量(liang)🈚情況下⭕的生(shēng)産測井中提(tí)供借鑒⭐。
1儀器(qì)結構與工作(zuo)原理
1.1傳感器(qi)結構
截面相(xiang)關流量計儀(yí)器傳感器的(de)結構如圖1所(suǒ)示,由下至💛上(shang)依次🔆爲集流(liú)傘、傳感器及(ji)電路筒。其中(zhong),絕緣筒的内(nei)側壁上分别(bie)鑲嵌下遊地(dì)電極和上遊(yóu)地電極,下遊(you)地電極和上(shàng)遊地電極均(jun1)爲環狀金屬(shǔ)電極👈，下遊地(di)電極與下遊(you)測量電極處(chù)于同一⛱️水平(píng)面上♻️，形成一(yi)對下測量電(dian)極對;上遊地(dì)電極與上遊(you)測量電極處(chu)于同一水平(ping)面.上,形成一(yi)對上測量電(dian)極對。
1.2儀器測(cè)量原理
當油(you)水兩相流體(ti)從傳感器内(nei)流過時,流體(ti)阻抗的随機(jī)🏒變化🔆對作用(yong)在上下遊傳(chuán)感器.上的交(jiao)變恒定電.流(liu)産生随機調(diao)制作用，上下(xià)遊傳感器的(de)輸出會随着(zhe)調制作用🐉産(chan)生相應的變(bian)化，由各自的(de)信号處理電(diàn)路解調出随(suí)機🙇🏻流動噪聲(shēng)信号x(t)和y(t)。2個傳(chuán)感器中的輸(shū)出信号一緻(zhì),隻是其中一(yi)路信号🤩在時(shi)間上延遲了(le)τo,把2路流動😍噪(zao)聲信号進行(hang)⛹🏻♀️互相關運算(suàn)，互相關函數(shù)表達式爲
當(dāng)τ=τo時,Rxr(τ)取到最大(dà)值1時,即x(t)和y(t)波(bo)形一緻,這個(ge)時候的τ值就(jiù)是流體從上(shang)遊流至下遊(yóu)對應的渡越(yuè)時間。在理想(xiang)狀态下,流速(su)的表達式爲(wèi)
V=L/τo（4）
即爲所求的(de)時間。
儀器工(gōng)作時,在上下(xià)遊測量電極(ji)加20kHz頻率的正(zhèng)弦波激💋勵信(xìn)号,得到的噪(zao)聲信号在放(fang)大、解調及濾(lǜ)波後,上傳至(zhi)地面相🛀🏻關信(xin)号處理系統(tǒng)。
儀器傳感器(qì)絕緣筒内徑(jing)設計爲16mm,絕緣(yuán)棒.外徑設計(ji)爲5mm,根據經驗(yan)，上下遊電極(jí)距L選擇爲絕(jue)緣筒内徑d的(de)0.5到2倍爲宜🏃,這(zhe)裏選取L的長(zhǎng)度爲10mm。傳感器(qì)截面積設爲(wei)S,流速v與渡越(yuè)時📞間t成反比(bi)關系,通過流(liú)量Qv與流速v的(de)🧑🏽🤝🧑🏻關系Qv=86400vS,可得💜到(dao)圖2所示的曲(qu)線圖。由圖2可(ke)以看出,當流(liú)量小于10m3/d,傳感(gan)⭐器的響應比(bi)較理想。
2模拟(ni)井實驗方案(an)
實驗在多相(xiàng)流模拟井上(shang)完成，以柴油(yóu)和水作爲實(shi)驗介質。實驗(yan)流量選擇從(cóng)0.5~10m3/d,流量點依次(ci)爲0.5.1.2.3.4、5、6.7、8、9m3/d與10m3/d,含水率(lǜ)選取50%.70%、90%等3個點(diǎn)(因模拟井調(diao)💞節下限的限(xiàn)制,0.5m3/d僅采集了(le)🔞含水率50%的數(shù)據)。每次含水(shui)率或者流量(liang)💯調整後,等待(dài)模拟井筒内(nèi)的油水兩相(xiang)流配比穩定(ding)後進行數據(ju)🔞記錄,記錄時(shi)間.一般爲10min。使(shǐ)用地面數據(jù)采集單元進(jin)行，上下遊2路(lù)流體流動噪(zao)聲信号采集(ji)及相關流速(su)、流量的處理(li)。
3實驗結果分(fèn)析與處理
如(ru)圖3所示，選取(qǔ)流量爲5m3/d、含水(shui)率分别爲50%與(yǔ)90%的上下遊曲(qu)線進行分析(xī)。從圖3中可以(yi)看出,不同含(hán)水率下，測得(de)的📞上下遊曲(qǔ)線中,對應響(xiang)應波形的時(shi)間差是相等(deng)的。但是低含(hán)水率下，響應(ying)頻率比較高(gāo),高含水率下(xià)，響應頻率比(bi)較低,這就說(shuo)明🧡，這種傳感(gan)器獲取的流(liu)量信息隻與(yǔ)時間有關，而(er)與含水率🧑🏾🤝🧑🏼的(de)多少無關。
圖(tu)4爲流量爲0.5.5m3/d和(hé)10m3/d時上下遊響(xiang)應相關系數(shù)與渡越時間(jian)的🌂關系圖。爲(wei)了避免因流(liu)量增加渡越(yuè)時間縮短而(ér)引發的✌️采樣(yàng)率不足造成(cheng)信息丢失,流(liu)量0.5m3/d時采樣頻(pín)率爲2kHz,采樣點(diǎn)🔱數爲4096點,流量(liàng)爲5m3/d和10m3/d時采🧑🏾🤝🧑🏼樣(yang)頻率爲8kHz,采樣(yang)點數爲8192點。
相(xiang)同時間内，流(liú)量越大,獲取(qu)的波形頻率(lü)越高，渡越時(shi)間越短。圖4(a)中(zhong)的渡越時間(jiān)爲1382ms,圖4(b)中的渡(du)越時間爲41.4ms,圖(tú)4(c)中的渡☁️越時(shi)間爲23.9ms。
根據渡(dù)越時間與流(liú)量關系,将測(cè)得渡越時間(jian)換.算爲流量(liàng)數據,得到表(biǎo)1。從表1中可以(yǐ)看出，各個含(hán)水率🌈下的測(cè)量數據與标(biāo)準數據之間(jian)的差别不大(da)，含水率的影(ying)響可以忽略(lue)不㊙️計,第1次測(cè)量數據和第(di)2次測量數據(ju)之間吻合比(bǐ)較好。對表1中(zhōng)的數據進行(háng)分析👈,得到圖(tu)5。圖5(a)對含水率(lü)50%的各🌈個流量(liang)數據✨進行了(le)拟合,得到了(le)拟合曲💋線和(he)方程，在0.5~10m3/d的線(xian)性度良好，能(neng)達到0.99,圖5(b)對不(bu)同👅含水率下(xià)的各👣個流量(liàng)點👈進行重疊(dié),可以看出在(zai)不同含水率(lǜ)🎯下,各個流量(liang)點的✍️測量數(shù)據與複測數(shù)據吻合,具有(yǒu)很好的重複(fú)性和穩定性(xìng)。
根據實驗測(cè)量結果可以(yǐ)得出，儀器在(zai)流量不大于(yú)10m3/d、含水率20%~95%時均(jun)可以正常工(gōng)作，并且儀器(qì)受含水率影(ying)響不大,線性(xing)度和穩定度(dù)十分良好,測(cè)量結果具有(yǒu)很好的重複(fú)性,可以應用(yòng)在低流量的(de)測量環境中(zhong)。
4結論
(1)這一結(jié)構尺寸的截(jié)面電導相關(guān)流量測井儀(yí)在油⁉️水👈兩相(xiàng)流中的适用(yòng)範圍爲(0.5~10)m3/d,在這(zhè)個區間内,儀(yí)器具有很好(hǎo)的🚶♀️響應特性(xìng)
(2)通過多次實(shí)驗及複測,記(ji)錄數據表明(míng),該儀器具有(you)良好的線性(xìng)度、穩定性與(yǔ)重複性,爲低(di)流量流量測(ce)量提供一種(zhǒng)新的方法.
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