摘要(yào):針對目前(qián)油田低産(chǎn)液井數量(liàng)增多,測試(shi)難度不斷(duan)變💜大的問(wèn)題,研制一(yi)種可以在(zài)低流量下(xià)進行🏃🏻測試(shì)的流量測(ce)井儀。在電(dian)導相關流(liú)量測量原(yuan)理基礎上(shàng),對儀器傳(chuán)感器結構(gòu)進行改進(jìn),用于低流(liú)量條件的(de)測量。對截(jie)面相關流(liu)量測井儀(yi)在多相流(liú)實驗🐇裝置(zhi)進行油水(shuǐ)兩相流動(dong)💘态模拟實(shí)驗，總結出(chu)截面電導(dao)相關流量(liàng)測井儀在(zai)油水兩相(xiang)流低流量(liang)下的響應(ying)規律。實驗(yan)數據分析(xī)表明,截面(miàn)電導相關(guan)流量測井(jing)儀在油水(shui)兩相流下(xia)的 測量範(fan)圍🎯爲10m3/d以下(xia)。
0引言
　　低産(chǎn)液井具有(yǒu)間歇出液(ye)和産液量(liang)低等特點(dian),在對油水(shui)總量和🐆含(han)水率的測(ce)量中，需要(yào)對傳統測(cè)量技術進(jin)👈行更新,以(yi)📞适應低産(chǎn)液井的測(ce)量。電導相(xiàng)關流量測(ce)井儀單是(shi)針對油田(tián)高含水開(kāi)發期研制(zhi)的應用于(yú)井下油水(shui)兩相✂️流流(liú)量測井儀(yi),具有無可(kě)動部件和(hé)阻流元件(jiàn)5231、儀表常數(shù)穩定等優(you)點,已經應(yīng)用于現場(chǎng)，并取得了(le)良好的應(ying)用效果。但(dàn)電導相關(guan)流量測井(jǐng)儀測量低(dī)流量效果(guǒ)不佳,主要(yào)👅因爲傳感(gan)器結構并(bìng)非針對低(dī)流量設計(ji)。
　　截面相關(guan)流量計是(shi)在電導相(xiàng)關流量測(ce)井儀的基(ji)礎.上,對原(yuán)傳感器的(de)結構進行(hang)了優化設(shè)計,采用 式(shì)測量方式(shi)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻降低🚩油水(shui)相間滑脫(tuo)及相分布(bù)影響，以提(ti)高油水兩(liǎng)相流總流(liu)量✉️相關測(cè)量的有效(xiào)性,改善在(zài)低流量範(fan)圍的測量(liang)效果。在多(duo)相流模拟(nǐ)裝置上,本(ben)文采用油(you)水🎯兩相流(liu)開展室内(nei)動态實驗(yàn),研究截面(mian)🔴相關流量(liang)計在低流(liu)量(0.5~10m3/d)範圍内(nei)的響應規(gui)律,爲該儀(yi)器應用到(dào)低流量情(qíng)況下的生(sheng)産測井中(zhōng)提供借鑒(jian)。
1儀器結構(gòu)與工作原(yuan)理
1.1傳感器(qi)結構
　　截面(miàn)相關流量(liàng)計儀器傳(chuan)感器的結(jie)構如圖1所(suǒ)示,由下至(zhì)上依次爲(wei)集流傘、傳(chuán)感器及電(diàn)路筒。其中(zhong),絕緣☎️筒的(de)内側壁上(shàng)分别鑲嵌(qiàn)下遊地電(dian)極和上遊(you)地電極,下(xia)遊地電極(jí)和上遊地(di)電極均爲(wèi)環狀金屬(shu)電極，下遊(you)地電極與(yu)下遊🛀🏻測量(liang)電極處于(yú)同一🛀🏻水平(ping)面上❄️，形成(chéng)一對下測(cè)量電極對(duì);上遊地電(dian)極與上遊(yóu)測量電極(ji)處于同一(yi)水平面.上(shàng),形成一對(dui)上測量電(dian)極對。
 
1.2儀器(qi)測量原理(li)
　　當油水兩(liang)相流體從(cong)傳感器内(nei)流過時,流(liu)體阻抗的(de)随機變化(huà)對作用在(zài)上下遊傳(chuan)感器.上的(de)交變恒定(dìng)電.流産生(shēng)随機♋調制(zhi)作用⭕，上下(xia)遊傳感器(qì)的輸出會(huì)随着調制(zhi)作用産生(sheng)相應的變(biàn)化，由各自(zi)的信号處(chu)理電路解(jiě)⛷️調出随機(ji)流動噪聲(sheng)信号x(t)和y(t)。2個(ge)傳感器中(zhōng)的輸出信(xìn)号一緻,隻(zhi)是其中一(yi)路信号🔴在(zài)時間上延(yan)遲了τo,把2路(lù)流動噪聲(shēng)信号進行(háng)互相關運(yùn)算，互相關(guān)函數表達(da)式爲
 
　　當τ=τo時(shi),Rxr(τ)取到最大(da)值1時,即x(t)和(he)y(t)波形一緻(zhì),這個時候(hou)的τ值就🌈是(shi)流💜體從上(shàng)遊流至下(xià)遊對應的(de)渡越時間(jiān)。在理想狀(zhuàng)态下,流速(sù)的表達式(shi)爲
V=L/τo（4）
即爲所(suǒ)求的時間(jian)。
　　儀器工作(zuò)時,在上下(xià)遊測量電(dian)極加20kHz頻率(lǜ)的正弦波(bō)激勵信号(hao)㊙️,得到的噪(zao)聲信号在(zài)放大、解調(diao)及濾波後(hòu),上傳🈲至地(dì)面相關信(xìn)号處⛱️理系(xi)統。
　　儀器傳(chuán)感器絕緣(yuán)筒内徑設(she)計爲16mm,絕緣(yuán)棒.外徑設(she)計💜爲5mm,根據(jù)🤩經驗，上下(xià)遊電極距(ju)L選擇爲絕(jue)緣筒内徑(jing)d的0.5到2倍㊙️爲(wèi)宜🎯,這裏選(xuǎn)取L的長度(du)爲10mm。傳感器(qi)截面積設(she)爲🔱S,流速v與(yu)渡越時🈲間(jiān)t成反比關(guan)系🈲,通過流(liú)量Qv與流速(sù)v的關系Qv=86400vS,可(kě)得⛷️到圖2所(suo)示的曲線(xiàn)圖🐆。由圖2可(kě)以看出,當(dang)流量小于(yu)10m3/d,傳感器的(de)響應比✌️較(jiào)理想。
 
2模拟(ni)井實驗方(fāng)案
　　實驗在(zai)多相流模(mó)拟井上完(wán)成，以柴油(yóu)和水作爲(wèi)實驗介🌂質(zhi)。實驗🔴流量(liàng)選擇從0.5~10m3/d,流(liu)量點依次(cì)爲0.5.1.2.3.4、5、6.7、8、9m3/d與10m3/d,含水(shui)率選取⛱️50%.70%、90%等(deng)3個點(因模(mo)拟井調節(jiē)下限的限(xiàn)制,0.5m3/d僅采集(jí)了🚶含水率(lǜ)50%的數據💁)。每(měi)次含水率(lǜ)或者流量(liàng)調整後,等(děng)待模拟井(jǐng)筒内的油(you)水兩相流(liú)配🌐比穩定(dìng)後👨‍❤️‍👨進行數(shù)據記錄,記(jì)錄時間.一(yī)般爲10min。使用(yong)地面數據(ju)采集單元(yuán)進行，上下(xia)遊2路流體(tǐ)流動噪聲(sheng)信号采集(jí)及相關流(liu)速👈、流量的(de)處理。
3實驗(yan)結果分析(xi)與處理
　　如(rú)圖3所示，選(xuǎn)取流量爲(wèi)5m3/d、含水率分(fèn)别爲50%與90%的(de)上下遊曲(qu)⛷️線進行分(fèn)析。從圖3中(zhōng)可以看出(chū),不同含水(shuǐ)率下，測得(dé)的✏️上下遊(you)曲線中✨,對(dui)應響應波(bō)形的時間(jian)差是相等(deng)的。但是低(di)含水率下(xia)，響應頻👈率(lǜ)比較🏃🏻‍♂️高,高(gao)含水率下(xià)，響應頻率(lü)比較低,這(zhè)就說明，這(zhe)種傳感器(qì)獲取的🌐流(liú)量信息隻(zhi)與時間有(you)關🔆，而與含(han)水率♌的多(duo)少無關☀️。
 
　　圖(tú)4爲流量爲(wèi)0.5.5m3/d和10m3/d時上下(xia)遊響應相(xiàng)關系數與(yǔ)渡越時✌️間(jiān)♻️的關系圖(tu)。爲了避免(mian)因流量增(zēng)加渡越時(shí)間縮短🈲而(er)引發的⁉️采(cǎi)樣率不足(zú)造成信息(xi)丢失,流量(liang)0.5m3/d時采樣頻(pín)率爲2kHz,采樣(yang)點🚶‍♀️數爲4096點(dian),流量爲5m3/d和(he)10m3/d時采🤩樣頻(pín)率爲8kHz,采樣(yang)點數爲💯8192點(dian)。
　　相同時間(jiān)内，流量越(yuè)大,獲取的(de)波形頻率(lǜ)越高，渡越(yue)時間越短(duǎn)。圖4(a)中的渡(du)越時間爲(wèi)1382ms,圖4(b)中的渡(du)越時間爲(wei)41.4ms,圖4(c)中的渡(dù)越時間爲(wei)23.9ms。
 
　　根據渡越(yuè)時間與流(liú)量關系,将(jiāng)測得渡越(yue)時間換.算(suan)爲流量數(shu)據,得到表(biǎo)1。從表1中可(ke)以看出，各(gè)個含水率(lü)🌂下的測量(liàng)🐆數據與标(biāo)✨準數據之(zhī)間的差别(bié)不大，含水(shui)率的影響(xiǎng)可以✨忽略(lue)不計,第1次(ci)測量數據(ju)和第2次測(ce)量數據之(zhi)間吻合比(bi)較好。對表(biao)🐅1中的數據(jù)進行分析(xī)🌏,得到圖5。圖(tu)5(a)對含水率(lǜ)50%的各個流(liú)量數據進(jin)行了拟合(hé),得到了拟(nǐ)合曲線和(hé)方程，在0.5~10m3/d的(de)線性度良(liáng)好，能達到(dao)0.99,圖5(b)對不同(tóng)🐪含水率下(xià)的各個流(liú)量點進行(háng)重疊,可以(yǐ)看出在不(bú)同含水率(lü)下,各個流(liu)量點的測(cè)🏃量數據與(yǔ)複測數據(ju)吻合,具有(you)很好的重(zhòng)🔞複性和穩(wen)定性。
 
　　根據(ju)實驗測量(liang)結果可以(yi)得出，儀器(qi)在流量不(bú)大于10m3/d、含水(shuǐ)💃🏻率🔴20%~95%時均可(kě)以正常工(gong)作，并且儀(yi)器受含水(shui)率影響不(bú)大,線性度(dù)和穩定度(dù)十分良好(hao),測量結果(guo)具有很好(hao)的👉重複性(xìng)♊,可以應🈲用(yong)在低流量(liàng)的測量環(huán)境中㊙️。
4結論(lun)
(1)這一結構(gòu)尺寸的截(jié)面電導相(xiàng)關流量測(cè)井儀在油(yóu)水❓兩相流(liú)中的适用(yong)範圍爲(0.5~10)m3/d,在(zai)這個區間(jian)内,儀器具(jù)有很好的(de)響應特性(xìng)
(2)通過多次(ci)實驗及複(fu)測,記錄數(shu)據表明,該(gāi)儀器具有(yǒu)良好的線(xiàn)✉️性度、穩定(dìng)性與重複(fu)性,爲低流(liú)量流量測(ce)量提🔱供一(yī)種新的方(fang)🛀🏻法.

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