摘要(yao):針對(dui)目前(qian)油田(tian)低産(chan)液井(jing)數量(liang)增多(duo),測試(shi)難度(du)不斷(duan)變大(da)的問(wen)題,研(yan)制一(yi)種可(ke)以在(zai)低流(liu)量下(xia)進行(hang)測試(shi)㊙️的流(liu)量測(ce)井儀(yi)。在電(dian)導相(xiang)關流(liu)量測(ce)量原(yuan)理基(ji)礎上(shang),對儀(yi)器傳(chuan)感器(qi)結構(gou)進行(hang)改進(jin),用于(yu)低流(liu)量條(tiao)件的(de)測量(liang)。對截(jie)面相(xiang)關流(liu)量測(ce)井儀(yi)在多(duo)相流(liu)實驗(yan)裝置(zhi)進行(hang)油水(shui)兩相(xiang)流動(dong)💜态模(mo)拟實(shi)驗，總(zong)結出(chu)截面(mian)⛱️電導(dao)相關(guan)流🐉量(liang)💛測井(jing)儀在(zai)油水(shui)🛀兩相(xiang)流低(di)流量(liang)下的(de)響應(ying)規律(lü)。實驗(yan)數據(ju)分析(xi)表明(ming),截面(mian)電導(dao)相關(guan)流量(liang)測井(jing)儀在(zai)油水(shui)兩相(xiang)流下(xia)的 測(ce)量範(fan)圍爲(wei)10m3/d以下(xia)。
0引言(yan)
　　低産(chan)液井(jing)具有(you)間歇(xie)出液(ye)和産(chan)液量(liang)低等(deng)特點(dian),在對(dui)油水(shui)總量(liang)和含(han)水率(lü)的測(ce)量中(zhong)，需要(yao)對傳(chuan)統測(ce)量技(ji)術進(jin)行更(geng)新,以(yi)适應(ying)低産(chan)液井(jing)的測(ce)量。電(dian)導相(xiang)關流(liu)量測(ce)井儀(yi)單是(shi)針對(dui)油田(tian)高含(han)水開(kai)發期(qi)研制(zhi)的應(ying)用于(yu)井下(xia)油水(shui)兩相(xiang)流流(liu)量測(ce)井儀(yi),具有(you)無可(ke)動部(bu)件和(he)阻流(liu)元件(jian)5231、儀表(biao)常數(shu)穩定(ding)等優(you)點,已(yi)經應(ying)用于(yu)現場(chang)，并取(qu)得了(le)良好(hao)的應(ying)用效(xiao)果。但(dan)電導(dao)相關(guan)流量(liang)測井(jing)儀測(ce)🈲量低(di)流量(liang)效果(guo)不佳(jia),主要(yao)因爲(wei)傳感(gan)器結(jie)構并(bing)非針(zhen)對低(di)流量(liang)設計(ji)。
　　截面(mian)相關(guan)流量(liang)計是(shi)在電(dian)導相(xiang)關流(liu)量測(ce)井儀(yi)的基(ji)礎.上(shang),對🔞原(yuan)傳感(gan)器的(de)結構(gou)進行(hang)了優(you)化設(she)計,采(cai)用 式(shi)測量(liang)方式(shi)降低(di)油水(shui)相間(jian)滑脫(tuo)及相(xiang)分布(bu)影響(xiang)，以提(ti)高油(you)水兩(liang)相流(liu)總流(liu)量相(xiang)關測(ce)量的(de)有效(xiao)性,改(gai)善在(zai)低流(liu)量範(fan)圍的(de)測量(liang)效果(guo)。在多(duo)相流(liu)模拟(ni)裝置(zhi)上,本(ben)🤞文采(cai)用油(you)水兩(liang)相流(liu)開展(zhan)室内(nei)動态(tai)實驗(yan),研究(jiu)截面(mian)相關(guan)流量(liang)計在(zai)🛀🏻低流(liu)量(0.5~10m3/d)範(fan)圍内(nei)📐的響(xiang)應規(gui)律,爲(wei)該儀(yi)器應(ying)用到(dao)低流(liu)量情(qing)況下(xia)的生(sheng)産測(ce)井中(zhong)提供(gong)借鑒(jian)。
1儀器(qi)結構(gou)與工(gong)作原(yuan)理
1.1傳(chuan)感器(qi)結構(gou)
　　截面(mian)相關(guan)流量(liang)計儀(yi)器傳(chuan)感器(qi)的結(jie)構如(ru)圖1所(suo)示,由(you)下至(zhi)🔞上依(yi)次💞爲(wei)集流(liu)傘、傳(chuan)感器(qi)及電(dian)路筒(tong)。其中(zhong),絕緣(yuan)筒的(de)内側(ce)壁上(shang)♉分别(bie)鑲嵌(qian)🏃‍♂️下遊(you)地電(dian)極和(he)上遊(you)地電(dian)極,下(xia)遊地(di)電極(ji)和上(shang)遊地(di)電極(ji)均爲(wei)環狀(zhuang)金屬(shu)電極(ji)，下遊(you)地電(dian)極與(yu)下遊(you)測量(liang)電極(ji)處于(yu)同一(yi)水平(ping)面上(shang)，形成(cheng)一對(dui)下測(ce)量電(dian)極對(dui);上遊(you)地電(dian)極與(yu)上遊(you)測量(liang)電極(ji)處于(yu)同一(yi)水平(ping)面.上(shang),形成(cheng)一對(dui)上測(ce)量電(dian)🈲極對(dui)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
 
1.2儀器(qi)測量(liang)原理(li)
　　當油(you)水兩(liang)相流(liu)體從(cong)傳感(gan)器内(nei)流過(guo)時,流(liu)體阻(zu)抗的(de)随機(ji)變化(hua)對作(zuo)用在(zai)上下(xia)遊傳(chuan)感器(qi).上的(de)交變(bian)恒定(ding)電.流(liu)⁉️産生(sheng)随機(ji)💘調制(zhi)🌈作用(yong)，上下(xia)遊傳(chuan)感器(qi)的輸(shu)出會(hui)随着(zhe)調制(zhi)作用(yong)産生(sheng)相應(ying)的變(bian)❄️化，由(you)各🔞自(zi)的信(xin)号處(chu)✔️理電(dian)路解(jie)調出(chu)随機(ji)流動(dong)噪聲(sheng)信号(hao)x(t)和y(t)。2個(ge)傳感(gan)器中(zhong)的輸(shu)出信(xin)号一(yi)緻,隻(zhi)是其(qi)中一(yi)路信(xin)号在(zai)時間(jian)上延(yan)遲了(le)τo,把2路(lu)流動(dong)🎯噪聲(sheng)信号(hao)進行(hang)互相(xiang)關運(yun)算，互(hu)🈲相關(guan)函數(shu)表達(da)式爲(wei)
 
　　當τ=τo時(shi),Rxr(τ)取到(dao)最大(da)值1時(shi),即x(t)和(he)y(t)波形(xing)一緻(zhi),這個(ge)時候(hou)的τ值(zhi)就是(shi)流體(ti)從上(shang)遊流(liu)至下(xia)遊對(dui)應的(de)渡越(yue)時間(jian)。在理(li)想狀(zhuang)态下(xia),流速(su)的表(biao)達式(shi)爲
V=L/τo（4）
即(ji)爲所(suo)求的(de)時間(jian)。
　　儀器(qi)工作(zuo)時,在(zai)上下(xia)遊測(ce)量電(dian)極加(jia)20kHz頻率(lü)的正(zheng)弦波(bo)激勵(li)信号(hao),得到(dao)的噪(zao)聲信(xin)号在(zai)放大(da)、解調(diao)及濾(lü)波後(hou),上傳(chuan)🏃‍♂️至地(di)面相(xiang)關信(xin)号處(chu)理系(xi)統。
　　儀(yi)器傳(chuan)感器(qi)絕緣(yuan)筒内(nei)徑設(she)計爲(wei)16mm,絕緣(yuan)棒.外(wai)徑設(she)計爲(wei)5mm,根據(ju)經驗(yan)，上下(xia)遊電(dian)極距(ju)L選擇(ze)爲絕(jue)緣筒(tong)内徑(jing)d的㊙️0.5到(dao)2倍爲(wei)宜,這(zhe)裏🥵選(xuan)取L的(de)長度(du)爲10mm。傳(chuan)感器(qi)截面(mian)積設(she)爲S,流(liu)速v與(yu)渡越(yue)時間(jian)t成反(fan)比關(guan)系🥵,通(tong)過流(liu)量Qv與(yu)流速(su)v的關(guan)系Qv=86400vS,可(ke)得到(dao)圖2所(suo)示的(de)曲線(xian)圖。由(you)圖2可(ke)以㊙️看(kan)出,當(dang)流量(liang)小于(yu)10m3/d,傳感(gan)器的(de)響應(ying)比較(jiao)理想(xiang)。
 
2模拟(ni)井實(shi)驗方(fang)案
　　實(shi)驗在(zai)多相(xiang)流模(mo)拟井(jing)上完(wan)成，以(yi)柴油(you)和水(shui)作爲(wei)實驗(yan)介質(zhi)。實驗(yan)流量(liang)選擇(ze)從0.5~10m3/d,流(liu)量點(dian)依次(ci)爲0.5.1.2.3.4、5、6.7、8、9m3/d與(yu)10m3/d,含水(shui)率💋選(xuan)取🔞50%.70%、90%等(deng)3個點(dian)(因模(mo)拟井(jing)調節(jie)下限(xian)的限(xian)制,0.5m3/d僅(jin)采集(ji)了含(han)水率(lü)50%的數(shu)據)。每(mei)次含(han)🙇🏻水率(lü)或者(zhe)流量(liang)調整(zheng)後,等(deng)待模(mo)拟井(jing)筒内(nei)的油(you)水兩(liang)相流(liu)配比(bi)穩定(ding)後進(jin)行數(shu)據記(ji)錄,記(ji)錄時(shi)間.一(yi)般爲(wei)10min。使用(yong)地面(mian)數據(ju)采集(ji)單元(yuan)進行(hang)，上下(xia)遊2路(lu)🙇🏻流體(ti)流動(dong)噪聲(sheng)信号(hao)采集(ji)及相(xiang)關流(liu)速、流(liu)量的(de)處理(li)。
3實驗(yan)結果(guo)分析(xi)與處(chu)理
　　如(ru)圖3所(suo)示，選(xuan)取流(liu)量爲(wei)5m3/d、含水(shui)率分(fen)别爲(wei)50%與90%的(de)上下(xia)遊曲(qu)線進(jin)行分(fen)析。從(cong)圖3中(zhong)可以(yi)看出(chu),不同(tong)含水(shui)率下(xia)，測得(de)的上(shang)下遊(you)曲線(xian)中,對(dui)應響(xiang)應波(bo)形的(de)時間(jian)差是(shi)相♊等(deng)的。但(dan)是低(di)含⛹🏻‍♀️水(shui)率下(xia)，響應(ying)頻率(lü)比較(jiao)高,高(gao)含水(shui)率下(xia)，響應(ying)頻率(lü)比較(jiao)低,這(zhe)就說(shuo)明，這(zhe)種傳(chuan)感✏️器(qi)獲取(qu)的📞流(liu)量信(xin)息隻(zhi)與時(shi)間有(you)關，而(er)與含(han)水率(lü)的多(duo)少無(wu)關‼️。
 
　　圖(tu)4爲流(liu)量爲(wei)0.5.5m3/d和10m3/d時(shi)上下(xia)遊響(xiang)應相(xiang)關系(xi)數與(yu)渡越(yue)時間(jian)的關(guan)系圖(tu)🤩。爲了(le)避免(mian)因流(liu)量增(zeng)加渡(du)越時(shi)間縮(suo)短而(er)引🌐發(fa)的采(cai)樣率(lü)不足(zu)造成(cheng)信息(xi)丢失(shi),流量(liang)0.5m3/d時采(cai)樣頻(pin)率爲(wei)👣2kHz,采樣(yang)點數(shu)爲4096點(dian),流量(liang)爲✔️5m3/d和(he)10m3/d時采(cai)樣頻(pin)率爲(wei)8kHz,采🏃‍♀️樣(yang)點數(shu)爲8192點(dian)。
　　相同(tong)時間(jian)内，流(liu)量越(yue)大,獲(huo)取的(de)波形(xing)頻率(lü)越高(gao)，渡越(yue)時間(jian)⛹🏻‍♀️越短(duan)⚽。圖4(a)中(zhong)的渡(du)越時(shi)間爲(wei)1382ms,圖4(b)中(zhong)的渡(du)越時(shi)間爲(wei)41.4ms,圖4(c)中(zhong)的渡(du)越時(shi)🈚間爲(wei)23.9ms。
 
　　根據(ju)渡越(yue)時間(jian)與流(liu)量關(guan)系,将(jiang)測得(de)渡越(yue)時間(jian)換.算(suan)爲流(liu)量數(shu)據,得(de)到表(biao)1。從表(biao)1中可(ke)以看(kan)出，各(ge)個含(han)水率(lü)下的(de)🚶測量(liang)數據(ju)與标(biao)準數(shu)🔞據之(zhi)間的(de)差别(bie)不大(da)，含水(shui)率的(de)影響(xiang)可以(yi)忽略(lue)不計(ji),第1次(ci)測量(liang)數據(ju)和第(di)2次測(ce)🔞量數(shu)據之(zhi)間吻(wen)合比(bi)較好(hao)。對表(biao)1中的(de)數據(ju)進行(hang)分析(xi)👨‍❤️‍👨,得到(dao)圖5。圖(tu)5(a)對含(han)水率(lü)50%的各(ge)個流(liu)量數(shu)據進(jin)行了(le)拟合(he)♉,得到(dao)了拟(ni)合曲(qu)線和(he)方程(cheng)，在0.5~10m3/d的(de)線性(xing)度良(liang)好，能(neng)達到(dao)0.99,圖5(b)對(dui)不同(tong)💜含水(shui)率下(xia)的各(ge)個流(liu)量點(dian)✌️進行(hang)重疊(die),可以(yi)看出(chu)在不(bu)同含(han)水率(lü)下,各(ge)個流(liu)量點(dian)的測(ce)♊量數(shu)據與(yu)複測(ce)數據(ju)吻合(he),具有(you)很好(hao)的重(zhong)複性(xing)和穩(wen)定性(xing)。
 
　　根據(ju)實驗(yan)測量(liang)結果(guo)可以(yi)得出(chu)，儀器(qi)在流(liu)量不(bu)大于(yu)10m3/d、含水(shui)率20%~95%時(shi)均可(ke)以正(zheng)常工(gong)作，并(bing)且儀(yi)器受(shou)含水(shui)率影(ying)響不(bu)大,線(xian)性度(du)和穩(wen)定度(du)十分(fen)良好(hao),測量(liang)結果(guo)具有(you)很好(hao)的重(zhong)複性(xing),可以(yi)應用(yong)在低(di)流量(liang)的😄測(ce)量環(huan)境中(zhong)。
4結論(lun)
(1)這一(yi)結構(gou)尺寸(cun)的截(jie)面電(dian)導相(xiang)關流(liu)量測(ce)井儀(yi)在油(you)👨‍❤️‍👨水兩(liang)相流(liu)中的(de)适用(yong)範圍(wei)爲(0.5~10)m3/d,在(zai)這個(ge)區間(jian)内,儀(yi)器具(ju)有很(hen)好的(de)響應(ying)特性(xing)
(2)通過(guo)多次(ci)實驗(yan)及複(fu)測,記(ji)錄數(shu)據表(biao)明,該(gai)儀器(qi)具有(you)良好(hao)的線(xian)性✉️度(du)、穩定(ding)性與(yu)重複(fu)性,爲(wei)低流(liu)量流(liu)量測(ce)👄量提(ti)供一(yi)種新(xin)的方(fang)法.

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