摘(zhai)要:針對(dui)目前油(you)田低産(chan)液井數(shu)量增多(duo),測試難(nan)度不斷(duan)變大的(de)🧑🏽🤝🧑🏻問題,研(yan)制一種(zhong)可以在(zai)低流量(liang)下進行(hang)測試的(de)流量測(ce)井儀。在(zai)電導相(xiang)關流量(liang)測量原(yuan)理基礎(chu)上,對儀(yi)器傳⭕感(gan)器結構(gou)進行改(gai)進,用于(yu)低流量(liang)條件的(de)測量♉。對(dui)截面相(xiang)關流量(liang)測井儀(yi)在多相(xiang)流實驗(yan)裝置進(jin)行油水(shui)兩相流(liu)動💋态模(mo)拟實驗(yan)☔，總結出(chu)截面電(dian)導相關(guan)流量測(ce)井儀在(zai)油水兩(liang)相流低(di)流量下(xia)的響應(ying)規律。實(shi)驗數🏃據(ju)分析表(biao)明,截面(mian)電導相(xiang)關流量(liang)測井儀(yi)在油水(shui)兩相📧流(liu)下的 測(ce)量範圍(wei)爲10m3/d以下(xia)。
0引言
低(di)産液井(jing)具有間(jian)歇出液(ye)和産液(ye)量低等(deng)特點,在(zai)對油水(shui)總量和(he)㊙️含水率(lü)的測量(liang)中，需要(yao)對傳統(tong)測量技(ji)㊙️術進行(hang)更新,以(yi)适應低(di)産液井(jing)的測量(liang)。電導相(xiang)關流量(liang)測井儀(yi)單是針(zhen)對油📧田(tian)高含水(shui)開發期(qi)研制的(de)應用于(yu)井下❤️油(you)水兩相(xiang)🔴流流量(liang)測井儀(yi),具有無(wu)可動部(bu)件和阻(zu)流元件(jian)5231、儀表常(chang)數✌️穩定(ding)等優點(dian),已經應(ying)用于✍️現(xian)場，并取(qu)得👨❤️👨了👈良(liang)好的應(ying)用效🆚果(guo)。但電導(dao)相關流(liu)量測井(jing)儀測量(liang)低流💋量(liang)效果不(bu)佳,主要(yao)👌因爲傳(chuan)感器結(jie)構并非(fei)針對低(di)流量🐅設(she)計。
截面(mian)相關流(liu)量計是(shi)在電導(dao)相關流(liu)量測井(jing)儀的基(ji)💁礎.上,對(dui)原傳感(gan)器的結(jie)構進行(hang)了優化(hua)設計,采(cai)用 式測(ce)量🈲方式(shi)降低油(you)水⚽相間(jian)滑脫及(ji)相分布(bu)影響，以(yi)提高油(you)水兩相(xiang)流總流(liu)量✏️相關(guan)測量的(de)有效性(xing),改善在(zai)低流量(liang)範圍的(de)測量效(xiao)果。在多(duo)❗相流模(mo)拟裝置(zhi)上,本文(wen)采用油(you)水兩相(xiang)流開展(zhan)室内動(dong)态實驗(yan),研究截(jie)面🧑🏾🤝🧑🏼相關(guan)流量計(ji)在低流(liu)量(0.5~10m3/d)範圍(wei)内的響(xiang)應規律(lü),爲該儀(yi)器應用(yong)到低流(liu)量情況(kuang)下的生(sheng)産測🐕井(jing)中提供(gong)借鑒。
1儀(yi)器結構(gou)與工作(zuo)原理
1.1傳(chuan)感器結(jie)構
截面(mian)相關流(liu)量計儀(yi)器傳感(gan)器的結(jie)構如圖(tu)1所示,由(you)下至🌈上(shang)依次爲(wei)集流傘(san)、傳感器(qi)及電路(lu)筒。其中(zhong),絕緣筒(tong)的内側(ce)壁上分(fen)别🌈鑲嵌(qian)下遊地(di)電極和(he)上遊地(di)電🏃極,下(xia)遊地電(dian)極和上(shang)遊地電(dian)極均爲(wei)環💛狀金(jin)屬電極(ji)💃，下遊地(di)電💰極與(yu)下遊測(ce)量電極(ji)處于同(tong)一水平(ping)面上，形(xing)成一對(dui)下測量(liang)電極對(dui);上遊地(di)電極與(yu)上遊測(ce)量🥰電極(ji)處于同(tong)一水平(ping)面.上,形(xing)成一對(dui)上測量(liang)電極對(dui)。
1.2儀器測(ce)量原理(li)
當油水(shui)兩相流(liu)體從傳(chuan)感器内(nei)流過時(shi),流體阻(zu)抗的随(sui)機㊙️變化(hua)對作用(yong)在上下(xia)遊傳感(gan)器.上的(de)交變恒(heng)定電.流(liu)産生随(sui)機調制(zhi)作用，上(shang)下遊傳(chuan)感器的(de)輸出會(hui)随着調(diao)制作用(yong)産生相(xiang)應的變(bian)化，由各(ge)自的信(xin)号處理(li)電路解(jie)調出随(sui)機流動(dong)噪聲信(xin)号x(t)和y(t)。2個(ge)傳感器(qi)中的輸(shu)出信号(hao)一緻,隻(zhi)是其中(zhong)一路信(xin)号在時(shi)間上延(yan)💃遲了τo,把(ba)2路流動(dong)噪聲信(xin)号進行(hang)互相關(guan)運算，互(hu)相關函(han)數表達(da)式爲
當(dang)τ=τo時,Rxr(τ)取到(dao)最大值(zhi)1時,即x(t)和(he)y(t)波形一(yi)緻,這個(ge)時候的(de)τ值就🈲是(shi)流體從(cong)上遊流(liu)至下遊(you)對應的(de)渡越時(shi)間。在理(li)想狀态(tai)下☔,流速(su)的表🏒達(da)式爲
V=L/τo（4）
即(ji)爲所求(qiu)的時間(jian)。
儀器工(gong)作時,在(zai)上下遊(you)測量電(dian)極加20kHz頻(pin)率的正(zheng)弦波激(ji)勵信号(hao),得到的(de)噪聲信(xin)号在放(fang)大、解調(diao)及濾波(bo)後🏃🏻♂️,上傳(chuan)至地面(mian)相關信(xin)号處理(li)系統。
儀(yi)器傳感(gan)器絕緣(yuan)筒内徑(jing)設計爲(wei)16mm,絕緣棒(bang).外徑設(she)計爲🈲5mm,根(gen)☀️據經驗(yan)，上下遊(you)電極距(ju)L選擇爲(wei)絕緣筒(tong)内徑d的(de)0.5到2倍爲(wei)宜,這裏(li)選取L的(de)長🌐度爲(wei)10mm。傳感器(qi)截面積(ji)設爲S,流(liu)速v與渡(du)越時間(jian)t成反比(bi)關系,通(tong)過流量(liang)Qv與流速(su)v的關系(xi)Qv=86400vS,可得到(dao)圖2所示(shi)的曲線(xian)圖。由圖(tu)2可以看(kan)出,當流(liu)量小于(yu)10m3/d,傳感器(qi)的響應(ying)比較理(li)想。
2模拟(ni)井實驗(yan)方案
實(shi)驗在多(duo)相流模(mo)拟井上(shang)完成，以(yi)柴油和(he)水作爲(wei)實驗☎️介(jie)質。實驗(yan)流量選(xuan)擇從0.5~10m3/d,流(liu)量點依(yi)次爲0.5.1.2.3.4、5、6.7、8、9m3/d與(yu)10m3/d,含水率(lü)💃🏻選取50%.70%、90%等(deng)3個點(因(yin)模拟井(jing)調‼️節下(xia)限的限(xian)制,0.5m3/d僅采(cai)集了♌含(han)水率50%的(de)數據🈲)。每(mei)次含水(shui)率或者(zhe)流量調(diao)整後,等(deng)待模拟(ni)井筒内(nei)的油水(shui)兩相流(liu)配比穩(wen)定後‼️進(jin)行數據(ju)記錄,記(ji)錄時間(jian).一般爲(wei)10min。使用地(di)面數據(ju)🐉采集單(dan)元進💋行(hang)，上下遊(you)2路流體(ti)流動噪(zao)聲信号(hao)采集及(ji)相關流(liu)速、流量(liang)的處理(li)。
3實驗結(jie)果分析(xi)與處理(li)
如圖3所(suo)示，選取(qu)流量爲(wei)5m3/d、含水率(lü)分别爲(wei)50%與90%的上(shang)下遊曲(qu)線進行(hang)分析。從(cong)圖3中可(ke)以看出(chu),不同含(han)水率下(xia)，測得的(de)上下遊(you)曲線中(zhong)💘,對應響(xiang)應波形(xing)的時間(jian)差是相(xiang)等的。但(dan)是低含(han)🔞水率下(xia)，響應頻(pin)率比較(jiao)🙇🏻高,高含(han)水率下(xia)，響應頻(pin)率比較(jiao)低☔,這就(jiu)說明，這(zhe)種傳感(gan)器獲取(qu)的流量(liang)信息隻(zhi)與時間(jian)有關，而(er)與含水(shui)率的多(duo)少無關(guan)💃🏻。
圖4爲流(liu)量爲0.5.5m3/d和(he)10m3/d時上下(xia)遊響應(ying)相關系(xi)數與渡(du)越時間(jian)的🙇🏻關系(xi)圖💋。爲了(le)避免因(yin)流量增(zeng)加渡越(yue)時間縮(suo)短而引(yin)📞發的采(cai)樣🈲率不(bu)足造成(cheng)信息丢(diu)失,流量(liang)0.5m3/d時采樣(yang)🏃頻率爲(wei)❄️2kHz,采樣點(dian)數爲4096點(dian),流量爲(wei)5m3/d和10m3/d時采(cai)樣頻率(lü)爲8kHz,采樣(yang)點數爲(wei)8192點。
相同(tong)時間内(nei)，流量越(yue)大,獲取(qu)的波形(xing)頻率越(yue)高，渡越(yue)時🥰間越(yue)短。圖🌈4(a)中(zhong)的渡越(yue)時間爲(wei)1382ms,圖4(b)中的(de)渡越時(shi)間爲41.4ms,圖(tu)4(c)中的渡(du)🈚越時間(jian)爲23.9ms。
根據(ju)渡越時(shi)間與流(liu)量關系(xi),将測得(de)渡越時(shi)間換.算(suan)爲流量(liang)數據,得(de)到表1。從(cong)表1中可(ke)以看出(chu)，各個含(han)水率下(xia)的🛀🏻測量(liang)數據與(yu)标準數(shu)據之間(jian)的差别(bie)不大，含(han)水率的(de)影響可(ke)以忽略(lue)不計,第(di)1次測量(liang)數據和(he)第2次測(ce)量數據(ju)之🐉間吻(wen)合比較(jiao)好。對表(biao)1中的數(shu)據進行(hang)分析✔️,得(de)到圖5。圖(tu)5(a)對✍️含水(shui)率50%的各(ge)個流量(liang)數據進(jin)行了拟(ni)合,得到(dao)了拟合(he)💯曲線和(he)方程，在(zai)0.5~10m3/d的🐆線性(xing)度良好(hao)，能達到(dao)0.99,圖5(b)對不(bu)同含水(shui)率❗下的(de)各💜個流(liu)量點進(jin)行重疊(die),可以🏃♀️看(kan)出在不(bu)同含水(shui)率下,各(ge)個流量(liang)點的測(ce)量數據(ju)與🐪複測(ce)數據吻(wen)合,具有(you)很好的(de)重🌈複性(xing)和穩定(ding)性。
根據(ju)實驗測(ce)量結果(guo)可以得(de)出，儀器(qi)在流量(liang)不大于(yu)㊙️10m3/d、含水率(lü)20%~95%時🏃♀️均可(ke)以正常(chang)工作，并(bing)且儀器(qi)受含水(shui)率影響(xiang)不大,線(xian)性度和(he)穩定度(du)十分良(liang)好,測量(liang)結果具(ju)有很好(hao)的重複(fu)性🎯,可以(yi)應用在(zai)低流量(liang)的測量(liang)環境中(zhong)。
4結論
(1)這(zhe)一結構(gou)尺寸的(de)截面電(dian)導相關(guan)流量測(ce)井儀在(zai)油水兩(liang)相流中(zhong)的适用(yong)範圍爲(wei)(0.5~10)m3/d,在這個(ge)區間内(nei),儀器具(ju)有很好(hao)的🆚響應(ying)特性
(2)通(tong)過多次(ci)實驗及(ji)複測,記(ji)錄數據(ju)表明,該(gai)儀器具(ju)有良好(hao)的線性(xing)度、穩定(ding)性與重(zhong)複性,爲(wei)低流量(liang)流量測(ce)❤️量提🆚供(gong)一👉種新(xin)的方法(fa).
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