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差压式孔板流量计测量油水两相流流量及含油率的可行性研究

作者: 来源: 发布时间:2017-10-21 10:01:56
        摘要:本文以油水两相流的测童为研究内容,针对高含水产出井的浏试难点,提出了一种基于差压、电导等多传感器的测量方案,完成侧童油水两相流流全及含油率的理论可行性。详细论迷了差压式孔板流量计理论基础,仪器结构设计及试验数据分析。
 
        压差式孔板流量计种类多、应用范围广,已经被广泛应用于生产生活中。但将差压传感器应用在动态监测的产出剖面测井中,还很少见。利用高精度、高分辨率的差压传感器,通过集流器集流,井下产出液冲击差压传感器,差压传感器的响应信号则包含多相流流动的丰富信息,研究差压信号波动与多相流流动之间的关系,不仅可以得到准确的流最信息,还有望得到多相流的含量信息,这样就可以得到准确的油井分层产量和产油量,为调剖生产方式提供准确的资料。
 
1、理论基础
        充满管道的流体,当它流经管道内的节流件时,流速将在节流件处形成局部收缩,因而流速增加,静压力降低,于是在节流件前后便产生了压差。流体流量愈大,产生的压差愈大,这样可依据压差来衡量流量的大小。这种测量方法是以流动连续性方程(质量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)为基础的。压差的大小不仅与流量有关,还与节流装置形式和管道内流体的物理性质(密度、粘度不同时)有关,因此,在同样的流量下,当节流装置形式和管道内流体的物理性质不同时,产生的压差也是不同的。
 
2、仪器绪构设计
2.1仪器设计
        根据油水两相流的特点,在仪器的设计中采用多传感器方案。采用差压传感器、电导传感器、温度传感器、压力传感器,用多个测量数据来反映被测流体的流动特征,运用信号处理等技术,对测量数据进行处理,实现对油水两相流流量和含油率的实时测量。差压传感器在机械封装时应注意引压管的密封和零点漂移,因此选择有较高响应频率的差压传感器,同时尽量缩短引压管,以减小压力传递过程中的时间滞后。
 
2.2仪器结构
        下井仪器自下而上由电机、集流伞、电导传感器、差压传感器、温度、压力传感器、磁性定位器和遥传电路组成。
 
3、实验数据分析
3、1单相流体时差压孔板流量计的响应
固定节流孔(即出液孔)宽度为5mm,在单相水流时,打开集流器集流,差压传感器的响应值与流量的对应关系如图1所示。
图1单相水流时差压响应平均值与流量的对应关系
        由图1可以看出,单相水流时,流量与差压响应值曲线具有很好的指数关系,与理论公式相吻合。
 
3.2密度的响应曲线
        固定一定长度(仪器设计的差压传感器上下压力面的导压孔间距为0.5m)的管段,关闭集流器,在不同含油率下差压传感器的静差压响应值与含油率的对应关系如图2所示。
图}}含油率与静差压响应值对应关系
由图2可以看出,在含油率为75%时出现大的拐点,可以认为是分段线性。
 
3.3不同含油率下油水两相流的流量与差压孔板流量计的响应
        固定节流孔(即出液孔)宽度为5mm,在油水两相流时,打开集流器集流,改变总流量和含油率,差压传感器的响应值如图3所示。
图3不同流量和含油率下与差压传感器响应值的对应曲线
        由图3可以看出,在不同总流量和不同的含油率时,都能清晰的找到差压传感器的响应值。对于比较接近的响应值,考虑实际测井时仪器精度的影响,可通过标定的含油率静差压值区分开。
 
4、结束语
        1)利用差压式孔板流量计的测量原理,可精确测量油水两相流的体积流量,且不受沾污、沙卡的影响。
        2)对含油率的计算,因需要确定参数K的变化规律,需做油水两相流不同含率下的详实标定工作。
        3)对油气水三相流的测量,由于在流动过程中流型复杂、成分多变等原因,有待做更深人的理论研究和试验。

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