摘要:以油水兩相流的測量為研究內(nèi)容，針對高含水產(chǎn)出井的測試難點，提出了一種基于差壓、電導(dǎo)等多傳感器的測量方案，完成測量油水兩相流流量及含油率的理論可行性。詳細論述了差壓流量計理論基礎(chǔ)，儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計及試驗數(shù)據(jù)分析。
壓差式流量計種類多、應(yīng)用范圍廣，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活中。但將差壓傳感器應(yīng)用在動態(tài)監(jiān)測的產(chǎn)出剖面測井中，還很少見。利用精度佳、分辨率高的差壓傳感器，通過集流器集流，井下產(chǎn)出液沖擊差壓傳感器，差壓傳感器的響應(yīng)信號則包含多相流流動的豐富信息，研究差壓信號波動與多相流流動之間的關(guān)系，不僅可以得到正確的流量信息，還有望得到多相流的含量信息，這樣就可以得到正確的油井分層產(chǎn)量和產(chǎn)油量，為調(diào)剖生產(chǎn)方式提供正確的資料。
1理論基礎(chǔ)
充滿管道的流體，當(dāng)它流經(jīng)管道內(nèi)的節(jié)流件時，流速將在節(jié)流件處形成局部收縮，因而流速增加，靜壓力降低，于是在節(jié)流件前后便產(chǎn)生了壓差。流體流量愈大，產(chǎn)生的壓差愈大，這樣可依據(jù)壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續(xù)性方程(質(zhì)量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎(chǔ)的。壓差的大小不僅與流量有關(guān)，還與節(jié)流裝置形式和管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)(密:度、粘度不同時)有關(guān)，因此，在同樣的流量下，當(dāng)節(jié)流裝置形式和管道內(nèi)流體的物理性質(zhì)不同時，產(chǎn)生的壓差也是不同的。
2儀器結(jié)構(gòu)設(shè)計
2.1儀器設(shè)計
根據(jù)油水兩相流的特點，在儀器的設(shè)計中采用多傳感器方案。采用差壓傳感器、電導(dǎo)傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器，用多個測量數(shù)據(jù)來反映被測流體的流動特征,運用信號處理等技術(shù)，對測量數(shù)據(jù)進行處理，實現(xiàn)對油水兩相流流量和含油率的實時測量。差壓傳感器在機械封裝時應(yīng)注意引壓管的密封和零點漂移，因此選擇有較高響應(yīng)頻率的差壓傳感器，同時盡量縮短引壓管，以減小壓力傳遞過程中的時間滯后。
2.2儀器結(jié)構(gòu)
下井儀器自下而上由電機、集流傘、電導(dǎo)傳感器、差壓傳感器、溫度、壓力傳感器、磁性定位器和遙傳電路組成。
3實驗數(shù)據(jù)分析
3.1單相流體時差壓流量計的響應(yīng)
固定節(jié)流孔(即出液孔)寬度為5mm，在單相水流時，打開集流器集流，差壓傳感器的響應(yīng)值與流量的對應(yīng)關(guān)系如圖1所示。
由圖1可以看出，單相水流時，流量與差壓響應(yīng)值曲線具有很好的指數(shù)關(guān)系，與理論公式相吻合。
3.2密度的響應(yīng)曲線
固定一定長度(儀器設(shè)計的差壓傳感器上下壓力面的導(dǎo)壓孔間距為0.5m)的管段，關(guān)閉集流器，在不同含油率下差壓傳感器的靜差壓響應(yīng)值與含油率的對應(yīng)關(guān)系如圖2所示。
由圖2可以看出，在含油率為75%時出現(xiàn)大的拐點,可以認為是分段線性。
3.3不同含油率下油水兩相流的流量與差壓流量計的響應(yīng)
固定節(jié)流孔(即出液孔)寬度為5mm，在油水兩相流時，打開集流器集流，改變總流量和含油率，差壓傳感器的響應(yīng)值如圖3所示。
由圖3可以看出，在不同總流量和不同的含油率時，都能清晰的找到差壓傳感器的響應(yīng)值。對于比較接近的響應(yīng)值，考慮實際測井時儀器精度的影響，可通過標(biāo)定的含油率靜差壓值區(qū)分開。
4結(jié)束語
1)利用差壓式流量計的測量原理，可正確測量油水兩相流的體積流量，且不受沾污、沙卡的影響。
2)對含油率的計算，因需要確定參數(shù)K的變化規(guī)律，需做油水兩相流不同含率下的詳實標(biāo)定工作。
3)對油氣水三相流的測量，由于在流動過程中流型復(fù)雜、成分多變等原因，有待做更深人的理論研究和試驗。
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