摘要(yao):針對目(mu)前油田(tian)低産液(ye)井數量(liàng)增多,測(ce)試難度(dù)不斷變(bian)大的問(wèn)題,研制(zhì)一種可(ke)以在低(dī)流量下(xià)進行測(cè)試的流(liu)量測井(jing)儀。在電(diàn)導相關(guān)流量測(ce)量原理(li)基礎上(shàng),對儀器(qi)傳感器(qi)結🚩構進(jìn)行改進(jìn),用于低(di)流量條(tiao)件的測(cè)量👨❤️👨。對截(jie)面相關(guan)流量測(ce)井儀在(zài)多相流(liu)實驗💋裝(zhuāng)置進行(háng)油📧水兩(liang)相流動(dòng)态模拟(nǐ)實驗，總(zǒng)結出截(jié)面電導(dǎo)相關流(liú)量測井(jǐng)儀在油(you)水兩相(xiang)流低流(liu)量下的(de)響應規(gui)律。實驗(yan)數據分(fèn)析表明(míng),截面電(dian)導相關(guān)流量測(cè)井儀在(zai)油水兩(liang)相流下(xia)的 測量(liàng)範圍💘爲(wèi)10m3/d以下。
0引(yin)言
低産(chan)液井具(jù)有間歇(xiē)出液和(hé)産液量(liàng)低等特(tè)點,在對(duì)油🌈水總(zong)❌量🚩和含(han)水率的(de)測量中(zhōng)，需要對(duì)傳統測(ce)量技術(shù)進行更(gèng)新,以适(shì)應低産(chǎn)液井的(de)測量。電(diàn)導相關(guan)流量測(cè)井儀單(dān)是針對(dui)油🐇田高(gāo)含水開(kāi)發❌期研(yán)制的應(ying)用于井(jǐng)下油水(shuǐ)兩相🍉流(liú)流量測(ce)井儀,具(jù)有無可(ke)動部件(jiàn)和阻流(liu)元⭐件5231、儀(yi)表常數(shù)穩定等(děng)優點,已(yǐ)經應用(yong)于現場(chǎng)，并取得(de)🐆了良好(hao)的應用(yong)效果。但(dan)電導相(xiàng)關流量(liàng)測井儀(yí)測量低(dī)流量效(xiao)果不佳(jiā),主要🏃♂️因(yin)爲傳感(gan)器結構(gou)并非針(zhen)對低流(liu)量設計(ji)。
截面相(xiàng)關流量(liang)計是在(zai)電導相(xiang)關流量(liàng)測井儀(yí)的基礎(chu).上,對原(yuan)⛷️傳感器(qì)的結構(gou)進行了(le)優化設(she)計,采用(yong) 式測量(liàng)🐉方式🛀降(jiang)低油水(shui)♌相間滑(hua)脫及相(xiang)分布影(yǐng)響，以提(ti)高油水(shui)兩相流(liu)總流量(liàng)✏️相關測(ce)量的有(you)效性,改(gai)善在低(di)流量範(fan)圍的測(cè)量效果(guǒ)。在多相(xiang)流模拟(nǐ)裝置上(shang),本文采(cǎi)用油水(shuǐ)兩相流(liú)開展室(shi)内動态(tai)實驗,研(yán)究截面(miàn)相關流(liú)量計在(zài)低流量(liang)(0.5~10m3/d)範圍内(nei)的響應(yīng)規律,爲(wèi)該儀器(qi)應用到(dào)低流量(liàng)情況下(xià)✌️的生産(chǎn)測井中(zhōng)提供借(jiè)鑒。
1儀器(qì)結構與(yu)工作原(yuan)理
1.1傳感(gan)器結構(gòu)
截面相(xiang)關流量(liàng)計儀器(qì)傳感器(qi)的結構(gòu)如圖1所(suǒ)示,由下(xia)至上⭐依(yī)次爲集(jí)流傘、傳(chuan)感器及(jí)電路筒(tong)。其中,絕(jue)緣筒的(de)内側壁(bì)上分别(bié)鑲嵌下(xià)遊地電(diàn)極和上(shang)遊地電(diàn)極,下遊(you)地電極(jí)和上遊(you)🚶地電極(jí)🔅均爲環(huan)狀金屬(shǔ)電極，下(xia)遊地電(diàn)極與下(xià)遊測量(liàng)電極💰處(chu)于同一(yi)水平面(miàn)上㊙️，形成(cheng)一對下(xia)測量電(diàn)極對♌;上(shang)遊地電(diàn)極與上(shang)遊測量(liang)電極處(chù)于同一(yī)水平面(miàn).上,形成(chéng)一對上(shang)測量電(dian)極對。
1.2儀(yí)器測量(liang)原理
當(dāng)油水兩(liǎng)相流體(ti)從傳感(gan)器内流(liú)過時,流(liu)體阻抗(kang)的随機(jī)變🌂化🆚對(duì)作用在(zai)上下遊(you)傳感器(qì).上的交(jiāo)變恒定(ding)電.流産(chǎn)生🔞随機(ji)💘調制作(zuò)用☀️，上下(xià)遊傳感(gan)器的輸(shū)出會随(sui)着調👨❤️👨制(zhi)作用産(chǎn)生相應(ying)的變化(huà)，由各自(zi)的信号(hào)處理電(dian)路解調(diào)出随機(ji)流動噪(zào)聲信号(hào)x(t)和y(t)。2個傳(chuán)感器中(zhōng)的輸出(chū)信号一(yī)緻,隻是(shi)其㊙️中一(yi)路信号(hao)在時間(jian)上延遲(chi)了τo,把2路(lù)流動噪(zào)聲信号(hào)進行⭕互(hu)相關運(yùn)算，互相(xiang)關函數(shù)表達式(shì)爲
當τ=τo時(shi),Rxr(τ)取到最(zui)大值1時(shi),即x(t)和y(t)波(bo)形一緻(zhi),這個時(shí)候的τ值(zhi)就是😍流(liu)體從上(shàng)遊流至(zhì)下遊對(duì)應的渡(dù)越時間(jian)。在理想(xiǎng)狀态下(xia)🔞,流速的(de)表達式(shì)♋爲
V=L/τo（4）
即爲(wei)所求的(de)時間。
儀(yí)器工作(zuò)時,在上(shang)下遊測(ce)量電極(ji)加20kHz頻率(lü)的正弦(xián)波激勵(li)信号,得(de)到的噪(zao)聲信号(hao)在放大(da)、解調及(jí)濾波後(hou)❌,上傳🌐至(zhì)地面相(xiang)關信号(hao)處理系(xì)統。
儀器(qì)傳感器(qi)絕緣筒(tong)内徑設(shè)計爲16mm,絕(jue)緣棒.外(wai)徑設計(ji)爲5mm,根據(ju)經📱驗，上(shàng)下遊電(diàn)極距L選(xuǎn)擇爲絕(jué)緣筒内(nei)徑d的0.5到(dào)2倍爲宜(yí),這裏選(xuǎn)取L的長(zhang)度爲10mm。傳(chuán)感器截(jie)面積設(she)爲S,流速(su)v與渡越(yuè)時間t成(cheng)反比關(guan)系,通過(guò)流量Qv與(yu)流速v的(de)關系Qv=86400vS,可(kě)得到圖(tú)2所示的(de)曲線圖(tú)。由圖2可(kě)以📐看出(chū),當流量(liàng)小于10m3/d,傳(chuan)感器的(de)響應比(bi)較理想(xiǎng)。
2模拟井(jing)實驗方(fāng)案
實驗(yàn)在多相(xiàng)流模拟(ni)井上完(wán)成，以柴(chái)油和水(shui)作爲實(shí)驗介質(zhì)。實驗流(liú)量選擇(ze)從0.5~10m3/d,流量(liang)點依次(cì)爲0.5.1.2.3.4、5、6.7、8、9m3/d與10m3/d,含(han)水率選(xuan)取50%.70%、90%等3個(gè)點(因模(mo)拟⁉️井調(diào)🛀節下限(xian)的限制(zhì),0.5m3/d僅采集(jí)了含水(shuǐ)率50%的數(shù)據)。每次(cì)含水率(lü)或者流(liu)量調整(zheng)後,等待(dài)🎯模拟井(jing)筒内的(de)油水兩(liǎng)相流配(pei)比穩定(dìng)後進行(hang)數據記(jì)錄,記錄(lù)時間.一(yi)般爲10min。使(shǐ)用地面(miàn)數據采(cai)集單元(yuán)進行，上(shang)下遊2路(lu)流體流(liu)動噪聲(sheng)信号采(cǎi)集及相(xiang)關流速(sù)⛷️、流量的(de)處理。
3實(shí)驗結果(guǒ)分析與(yu)處理
如(ru)圖3所示(shi)，選取流(liú)量爲5m3/d、含(han)水率分(fen)别爲50%與(yu)90%的上下(xia)遊曲線(xian)進行分(fen)析。從圖(tú)3中可以(yǐ)看出,不(bú)同含水(shui)率下，測(cè)得的上(shàng)下遊曲(qu)線中,對(dui)應💛響應(yīng)波形的(de)時間差(chà)是相♻️等(deng)的。但是(shì)低含水(shuǐ)率下，響(xiǎng)應頻率(lǜ)比較高(gāo),高含水(shui)率下，響(xiǎng)應頻率(lü)比較低(dī),這就說(shuo)明♉，這種(zhong)傳感器(qì)獲取的(de)🚶♀️流量信(xìn)息隻與(yǔ)時間有(yǒu)關，而與(yu)含水率(lǜ)的多少(shǎo)無關。
圖(tú)4爲流量(liang)爲0.5.5m3/d和10m3/d時(shi)上下遊(yóu)響應相(xiàng)關系數(shù)與渡越(yue)時間的(de)關系圖(tu)。爲了避(bì)免因流(liú)量增加(jiā)渡越時(shi)間縮短(duǎn)🌈而引🌈發(fā)的采樣(yang)率不足(zú)造成信(xin)息丢失(shī),流量0.5m3/d時(shi)采樣👅頻(pín)率爲2kHz,采(cai)樣點數(shu)爲4096點,流(liú)量爲5m3/d和(hé)10m3/d時采樣(yang)頻率爲(wèi)8kHz,采樣點(diǎn)數爲8192點(dian)。
相同時(shí)間内，流(liu)量越大(da),獲取的(de)波形頻(pín)率越高(gao)，渡越時(shí)間👌越短(duǎn)。圖4(a)中的(de)渡越時(shi)間爲1382ms,圖(tu)4(b)中的渡(dù)越時間(jian)爲41.4ms,圖4(c)中(zhōng)的渡越(yuè)時間爲(wèi)23.9ms。
根據渡(du)越時間(jiān)與流量(liang)關系,将(jiāng)測得渡(dù)越時間(jian)換.算爲(wèi)流量🥰數(shù)據🤟,得到(dao)表1。從表(biǎo)1中可以(yi)看出，各(ge)個含水(shuǐ)率下的(de)🈲測量數(shu)據與标(biāo)🌂準數🈲據(ju)之間的(de)差别不(bú)大，含水(shui)⭐率的影(ying)響可以(yǐ)忽略不(bu)計,第1次(ci)測量數(shù)據和第(di)2次測量(liang)數據之(zhi)🐇間吻合(he)比較好(hǎo)。對表1中(zhōng)的數據(ju)💛進行分(fen)析🔞,得到(dao)圖5。圖5(a)對(duì)🚶含水率(lǜ)50%的各個(gè)流量數(shù)據進行(hang)了拟合(he),得到了(le)拟合曲(qu)線和方(fang)程，在0.5~10m3/d的(de)線性度(du)良好，能(neng)達到0.99,圖(tú)5(b)對不同(tong)♉含水率(lü)下的各(gè)個流量(liàng)點進行(hang)重疊,可(kě)以看出(chu)在不同(tóng)含水率(lǜ)下,各個(ge)流量點(diǎn)的❌測㊙️量(liang)數據與(yu)複測數(shu)據吻合(hé),具有很(hěn)好的重(zhong)複性和(he)穩定性(xìng)。
根據實(shí)驗測量(liàng)結果可(ke)以得出(chu)，儀器在(zài)流量不(bu)大于10m3/d、含(hán)水率20%~95%時(shi)均可以(yi)正常工(gong)作，并且(qiě)儀器受(shòu)含水率(lü)影⚽響不(bú)🧡大,線性(xing)度‼️和穩(wěn)🍉定度十(shi)分良好(hao),測量結(jie)果具有(yǒu)☁️很好的(de)重複性(xing),可以應(ying)用在低(dī)流量的(de)測量環(huan)境中。
4結(jié)論
(1)這一(yī)結構尺(chi)寸的截(jie)面電導(dǎo)相關流(liu)量測井(jǐng)儀在油(yóu)水兩相(xiang)流中的(de)适用範(fan)圍爲(0.5~10)m3/d,在(zai)這個區(qu)間内,儀(yí)器具有(yǒu)很好的(de)響應特(te)性
(2)通過(guo)多次實(shí)驗及複(fú)測,記錄(lù)數據表(biǎo)明,該儀(yí)器具有(you)良好🌍的(de)🐆線性⭐度(dù)、穩定性(xìng)與重複(fu)性,爲低(di)流量流(liu)量測♈量(liang)提供一(yi)種新的(de)方🤞法.
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