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(duan)變大的問題(tí),研制一種可(kě)以在低流量(liang)下進行測試(shì)的流🙇🏻量測井(jǐng)儀。在電導相(xiàng)關流量測量(liang)原理基礎上(shang),對儀器傳🐅感(gan)器結構進行(háng)改進,用于低(di)流量條件的(de)測量‼️。對截面(mian)相🚩關流量測(cè)井儀在多相(xiang)流實驗裝置(zhi)進行油水兩(liǎng)相流動态模(mo)拟實驗💃，總結(jie)出截面🏃🏻電導(dǎo)相關流量測(cè)井儀在油水(shuǐ)兩相流低流(liu)量下的響應(ying)規律。實驗數(shù)據分析表明(míng),截面電導相(xiàng)關流量測井(jing)儀在油水兩(liǎng)相流下的 測(ce)量範圍🌍爲10m3/d以(yǐ)下。
0引言
　　低産(chan)液井具有間(jiān)歇出液和産(chan)液量低等特(tè)點,在對油水(shuǐ)😄總☀️量和含水(shuǐ)率的測量中(zhong)，需要對傳統(tong)測量技術進(jin)行更新,以适(shì)應低産液井(jǐng)的測量。電導(dǎo)相關流量測(cè)井儀單是針(zhen)對油田高含(han)水開發期研(yán)制的應用于(yú)井下油水兩(liang)相㊙️流流量測(ce)🌂井儀,具有無(wu)可動部🤟件和(he)阻流元件5231、儀(yi)表常數穩定(dìng)等優點💔,已經(jing)應用于現場(chǎng)，并取得了良(liáng)好的應用效(xiào)果。但電導相(xiàng)關流量測井(jing)儀測量低流(liu)量效果不佳(jia),主要因爲傳(chuán)感器結☂️構并(bing)非針對低流(liú)量設計。
　　截面(miàn)相關流量計(jì)是在電導相(xiàng)關流量測井(jing)儀的基礎.上(shàng),對原傳感器(qì)的結構進行(háng)了優化設計(ji),采用 式測量(liang)🈲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(cè)👣量的有效性(xìng),改善在低流(liu)量範㊙️圍的測(ce)量效果。在多(duō)相流模拟🐇裝(zhuang)置上,本文采(cǎi)用油水兩相(xiang)流開展室内(nei)動态實驗,研(yan)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(lǜ),爲該儀❌器應(yīng)用到低流量(liang)情況下的生(sheng)産測井中提(tí)供借鑒。
1儀器(qì)結構與工作(zuò)原理
1.1傳感器(qi)結構
　　截面相(xiàng)關流量計儀(yi)器傳感器的(de)結構如圖1所(suǒ)示,由下至上(shang)依次爲集流(liu)傘、傳感器及(jí)電路筒。其中(zhōng),絕緣🧑🏾‍🤝‍🧑🏼筒的✨内(nèi)側🌈壁上分别(bié)鑲嵌下遊地(dì)電極和上遊(you)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(chu)于同一水平(píng)面上，形成一(yī)對下測量電(diàn)極對;上遊地(di)電極與上遊(yóu)測量電極處(chu)于同一水平(píng)面.上,形成⁉️一(yī)對上測量電(diàn)❗極對。
 
1.2儀器測(ce)量原理
　　當油(you)水兩相流體(tǐ)從傳感器内(nèi)流過時,流體(tǐ)阻抗的🏒随機(ji)變化對作用(yòng)在上下遊傳(chuan)感器.上的交(jiāo)變恒定電.流(liu)産生随機🔴調(diao)制作用🏃‍♂️，上下(xia)遊傳感器的(de)輸出會随着(zhe)調制作用産(chan)生相應的變(biàn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻化，由各自的(de)信号處理電(diàn)路解調出随(sui)機流動噪聲(sheng)信号x(t)和y(t)。2個傳(chuan)感器中的輸(shū)出信号一緻(zhì),隻是其🤞中一(yī)路信号👄在時(shí)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(shu)表達式爲
 
　　當(dang)τ=τo時,Rxr(τ)取到最大(da)值1時,即x(t)和y(t)波(bo)形一緻,這個(ge)時候的τ值就(jiu)是☁️流體✂️從上(shang)遊流至下遊(yóu)對應的渡越(yue)時間。在理想(xiang)狀态下,流速(sù)的表達式爲(wei)
V=L/τo（4）
即爲所求的(de)時間。
　　儀器工(gōng)作時,在上下(xia)遊測量電極(jí)加20kHz頻率的正(zheng)弦波激勵信(xìn)号,得到的噪(zào)聲信号在放(fàng)大、解調及濾(lǜ)波後,上傳至(zhì)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(jì)爲5mm,根據經驗(yàn)，上下遊電極(ji)距L選擇爲絕(jué)緣筒内徑d的(de)0.5到2倍爲宜,這(zhè)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(yue)時💜間t成反比(bǐ)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(gǎn)器的響應比(bǐ)較理想。
 
2模拟(nǐ)井實驗方案(an)
　　實驗在多相(xiang)流模拟井上(shàng)完成，以柴油(you)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(shu)據)。每次含水(shuǐ)率或者流量(liàng)調整後,等待(dai)模拟井筒内(nei)的油水兩相(xiang)流配比穩定(dìng)後進行數據(ju)記錄,記錄時(shí)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(lu)流體流動噪(zao)聲信号采集(jí)及相關流速(su)、流量的處理(li)。
3實驗結果分(fen)析與處理
　　如(ru)圖3所示，選取(qu)流量爲5m3/d、含水(shui)率分别爲50%與(yǔ)90%的上下遊曲(qǔ)線🧑🏾‍🤝‍🧑🏼進行分析(xī)。從圖3中可以(yǐ)看出,不同含(han)水率下，測得(de)的上下遊曲(qǔ)線中,對應響(xiang)應波形的時(shí)間差是相等(děng)的。但是低含(han)水率下，響應(ying)頻率比較👅高(gāo),高含水率下(xià)，響應頻率比(bǐ)較低,這就說(shuō)明，這種傳感(gan)器獲取的流(liú)量信息隻🔴與(yǔ)時間有關，而(ér)與含水率的(de)多少無關♍。
 
　　圖(tú)4爲流量爲0.5.5m3/d和(he)10m3/d時上下遊響(xiang)應相關系數(shu)與渡越時間(jian)的關系圖。爲(wei)了避免因流(liú)量增加渡越(yuè)時間縮短而(er)引🐇發的采樣(yang)率不足造成(cheng)信息丢失,流(liu)量0.5m3/d時采樣頻(pin)率爲2kHz,采樣點(diǎn)數爲4096點,流量(liàng)爲5m3/d和10m3/d時采樣(yàng)頻率爲8kHz,采樣(yàng)點數爲8192點。
　　相(xiang)同時間内，流(liú)量越大,獲取(qǔ)的波形頻率(lü)越高，渡越時(shí)間越短。圖4(a)中(zhong)的渡越時間(jian)爲1382ms,圖4(b)中的渡(dù)越時間爲41.4ms,圖(tú)4(c)中的渡✍️越時(shí)間爲23.9ms。
 
　　根據渡(du)越時間與流(liu)量關系,将測(cè)得渡越時間(jiān)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(han)水率下的測(ce)量數據與标(biao)準數💃🏻據之間(jian)的差别不大(da)，含水率的影(yǐng)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(jù)之間吻合比(bǐ)較好。對表㊙️1中(zhong)的數據進行(háng)分析,得到圖(tú)5。圖5(a)對含水率(lü)50%的各個流量(liàng)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(bú)同含水率下(xià)的各💚個流量(liang)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(xing)。
 
　　根據實驗測(ce)量結果可以(yi)得出，儀器在(zài)流量不大于(yú)⭐10m3/d、含⁉️水🙇‍♀️率20%~95%時均(jun1)可以正常工(gong)作，并且儀器(qi)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(you)很好的重複(fu)性,可以應用(yong)在低🍓流量的(de)測量環境中(zhōng)🐕。
4結論
(1)這一結(jié)構尺寸的截(jie)面電導相關(guān)流量測井儀(yí)在油水兩♈相(xiang)📐流🍉中的适用(yong)範圍爲(0.5~10)m3/d,在這(zhè)個區間内,儀(yi)器具有很好(hǎo)的響應特性(xìng)
(2)通過多次實(shi)驗及複測,記(jì)錄數據表明(míng),該儀器具有(yǒu)良好👨‍❤️‍👨的線💘性(xing)💘度、穩定性與(yu)重複性,爲低(di)流量流量測(cè)量提供一種(zhǒng)新的方法.

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