摘(zhāi)要:針(zhēn)對(duì)目前(qián)油田低産液(yè)井數量增多(duō),測試(shì)難度不(bú)斷變大的問(wèn)題,研制一(yī)種可以在低流(liú)量下(xià)進行(háng)測試(shì)的流量測(cè)井儀。在電(diàn)導(dǎo)相關流(liú)量測量(liàng)原(yuán)理基(jī)礎上,對儀器傳(chuán)感器結構進(jìn)行改進(jìn),用于低流(liú)量條件(jiàn)的(de)測量(liàng)。對截(jié)面相關流(liú)量(liàng)測(cè)井(jǐng)儀(yí)在多(duō)相流(liú)實驗裝置進行(háng)油(yóu)水兩相(xiàng)流動态(tài)模拟實(shí)驗，總結出截面(miàn)電導(dǎo)相關流量(liàng)測井儀在(zài)油(yóu)水(shuǐ)兩相(xiàng)流(liú)低(dī)流量下的響應(yīng)規律(lǜ)。實驗數據分析(xī)表明,截面電導(dǎo)相關流量測井(jǐng)儀在(zài)油(yóu)水(shuǐ)兩相(xiàng)流下的 測量範(fàn)圍爲(wèi)10m3/d以(yǐ)下。
0引言
　　低産(chǎn)液(yè)井具有(yǒu)間歇(xiē)出液和産液量低等(děng)特點(diǎn),在對油水總量(liàng)和含水率的測(cè)量中(zhōng)，需(xū)要(yào)對傳(chuán)統測量技術進(jìn)行更新,以适應(yīng)低産液(yè)井的測(cè)量。電(diàn)導相關流(liú)量測井儀(yí)單是(shì)針對油田(tián)高(gāo)含(hán)水開(kāi)發期研制(zhì)的應(yīng)用(yòng)于井下(xià)油水(shuǐ)兩相流流(liú)量測井儀(yí),具有(yǒu)無可(kě)動部件(jiàn)和阻流元件(jiàn)5231、儀表(biǎo)常數穩定(dìng)等優(yōu)點,已經應用于(yú)現場，并(bìng)取(qǔ)得了(le)良好的應用效果。但(dàn)電導(dǎo)相關(guān)流量測(cè)井儀測(cè)量低流量效果(guǒ)不(bú)佳,主(zhǔ)要因爲(wèi)傳感(gǎn)器結構并(bìng)非針對(duì)低(dī)流量(liàng)設計(jì)。
　　截(jié)面相關(guān)流量計(jì)是在電(diàn)導相關流量測(cè)井儀的(de)基(jī)礎.上(shàng),對原傳感(gǎn)器的(de)結構進行(háng)了優化設計,采用 式(shì)測量方式降低(dī)油水相(xiàng)間(jiān)滑脫(tuō)及相分布影響(xiǎng)，以提高(gāo)油水兩(liǎng)相流總流(liú)量相(xiàng)關測(cè)量(liàng)的有效(xiào)性,改善(shàn)在低(dī)流(liú)量範(fàn)圍的(de)測量效果。在(zài)多(duō)相流模拟(nǐ)裝置(zhì)上,本(běn)文采用油(yóu)水兩相流(liú)開展室内(nèi)動态實驗,研究(jiū)截面相關流量(liàng)計在低(dī)流(liú)量(0.5~10m3/d)範(fàn)圍内的響應規(guī)律,爲該儀器應用到低流量情(qíng)況下的生(shēng)産測井中(zhōng)提供借鑒(jiàn)。
1儀器結構與工(gōng)作原理(lǐ)
1.1傳(chuán)感(gǎn)器(qì)結構(gòu)
　　截面(miàn)相關(guān)流量計(jì)儀器傳(chuán)感器的結構如圖1所示,由下至(zhì)上依(yī)次爲(wèi)集流(liú)傘、傳感(gǎn)器(qì)及電(diàn)路筒。其中,絕緣(yuán)筒的内(nèi)側壁上分别鑲(xiāng)嵌(qiàn)下遊(yóu)地電極和(hé)上遊(yóu)地電(diàn)極,下(xià)遊地(dì)電極和上遊地(dì)電極均爲(wèi)環狀金屬(shǔ)電極，下遊(yóu)地電極與下遊(yóu)測量(liàng)電(diàn)極(jí)處于(yú)同一水(shuǐ)平(píng)面上，形成(chéng)一(yī)對下測(cè)量電極(jí)對(duì);上遊地電(diàn)極(jí)與上(shàng)遊(yóu)測量電(diàn)極處于同一水平面.上(shàng),形成一對上測(cè)量電極對。
 
1.2儀器(qì)測量原(yuán)理(lǐ)
　　當(dāng)油(yóu)水兩相流體從(cóng)傳感器(qì)内流過(guò)時,流(liú)體阻抗的(de)随機變化對作(zuò)用在上下(xià)遊(yóu)傳(chuán)感器.上的(de)交變恒定電.流産生(shēng)随機調制作用(yòng)，上下遊傳感器(qì)的輸出會随着(zhe)調制(zhì)作(zuò)用(yòng)産生相應的(de)變化，由各自(zì)的信号處(chù)理電路解(jiě)調出(chū)随機(jī)流動噪聲(shēng)信号x(t)和y(t)。2個(gè)傳感器中(zhōng)的(de)輸出信(xìn)号一緻,隻是其(qí)中(zhōng)一(yī)路信号在(zài)時間上(shàng)延遲了τo,把2路(lù)流(liú)動(dòng)噪聲(shēng)信号進(jìn)行互相關運算，互相關(guān)函(hán)數(shù)表達式爲(wèi)
 
　　當τ=τo時,rxr(τ)取到最大(dà)值1時,即x(t)和y(t)波形(xíng)一緻(zhì),這個時候(hòu)的τ值就是(shì)流體從上遊流至下(xià)遊對應的渡(dù)越時間。在(zài)理想狀(zhuàng)态下,流速的表達式(shì)爲
v=l/τo（4）
即爲所(suǒ)求的時間。
　　儀器(qì)工作(zuò)時(shí),在(zài)上(shàng)下(xià)遊測量電(diàn)極加(jiā)20khz頻率(lǜ)的(de)正弦波(bō)激勵信号,得到(dào)的噪聲信号在(zài)放大、解調(diào)及濾波後(hòu),上(shàng)傳至地(dì)面相(xiàng)關信(xìn)号處理系統。
　　儀器傳(chuán)感(gǎn)器絕(jué)緣筒内徑設計爲16mm,絕緣棒.外徑設(shè)計爲5mm,根據經(jīng)驗，上下(xià)遊電極距l選擇(zé)爲絕(jué)緣筒内徑(jìng)d的0.5到2倍爲宜,這(zhè)裏選(xuǎn)取l的(de)長度(dù)爲10mm。傳感(gǎn)器(qì)截面(miàn)積設爲s,流速v與渡(dù)越(yuè)時(shí)間t成反(fǎn)比關(guān)系,通過流(liú)量qv與流速(sù)v的關系qv=86400vs,可得到圖2所(suǒ)示的(de)曲線(xiàn)圖。由(yóu)圖(tú)2可以看(kàn)出,當(dāng)流量小(xiǎo)于10m3/d,傳感器的響應比較(jiào)理想。
 
2模拟井實驗方(fāng)案
　　實驗在(zài)多相流模拟井(jǐng)上完(wán)成，以柴油(yóu)和水作爲(wèi)實驗(yàn)介質。實驗(yàn)流量(liàng)選擇(zé)從0.5~10m3/d,流量點依次爲0.5.1.2.3.4、5、6.7、8、9m3/d與10m3/d,含水(shuǐ)率選(xuǎn)取50%.70%、90%等(děng)3個點(因模拟井調節(jiē)下限(xiàn)的限制,0.5m3/d僅(jǐn)采集了含水率50%的數據)。每次含(hán)水率或者(zhě)流量(liàng)調整後,等(děng)待模(mó)拟井筒内的油(yóu)水兩相(xiàng)流配比(bǐ)穩定(dìng)後進行數(shù)據記錄,記錄時間.一(yī)般爲10min。使用(yòng)地面數據采集(jí)單元(yuán)進(jìn)行，上下(xià)遊2路流體(tǐ)流動噪聲(shēng)信号采(cǎi)集(jí)及相關流速、流(liú)量的處理。
3實驗(yàn)結果分(fèn)析與處理(lǐ)
　　如圖3所(suǒ)示，選(xuǎn)取流量爲5m3/d、含水率分(fèn)别爲(wèi)50%與90%的上下遊(yóu)曲線進(jìn)行分析。從圖3中可以看(kàn)出(chū),不同含水率下，測(cè)得(dé)的上下(xià)遊(yóu)曲線(xiàn)中,對應(yīng)響(xiǎng)應波(bō)形的時間(jiān)差是相等的(de)。但是低(dī)含水率(lǜ)下(xià)，響應(yīng)頻率比(bǐ)較高,高(gāo)含水率下(xià)，響應(yīng)頻率比(bǐ)較低,這(zhè)就說(shuō)明(míng)，這(zhè)種傳感器(qì)獲取的流(liú)量信息隻(zhī)與時(shí)間有(yǒu)關，而與含(hán)水率的多(duō)少無(wú)關(guān)。
 
　　圖4爲流量爲(wèi)0.5.5m3/d和10m3/d時上(shàng)下遊響應相關系數與渡越(yuè)時(shí)間的關(guān)系圖(tú)。爲(wèi)了(le)避免(miǎn)因流量增加渡越時間(jiān)縮短而(ér)引發(fā)的采(cǎi)樣率(lǜ)不足(zú)造成信息(xī)丢失,流量0.5m3/d時采(cǎi)樣(yàng)頻率爲2khz,采樣(yàng)點數爲4096點,流量爲5m3/d和(hé)10m3/d時采(cǎi)樣頻(pín)率爲(wèi)8khz,采樣點數(shù)爲8192點。
　　相(xiàng)同時間(jiān)内，流量越大,獲(huò)取的波形頻率(lǜ)越高，渡越(yuè)時間(jiān)越短。圖(tú)4(a)中的渡(dù)越時間爲1382ms,圖4(b)中的渡越時間爲(wèi)41.4ms,圖4(c)中的渡越時間爲23.9ms。
 
　　根據(jù)渡越(yuè)時間與(yǔ)流(liú)量關(guān)系,将(jiāng)測得渡越(yuè)時間換.算(suàn)爲流量數據,得到表(biǎo)1。從表1中可以看出，各個含水率(lǜ)下的(de)測(cè)量(liàng)數據與标準(zhǔn)數(shù)據之(zhī)間的差别不大，含水率的影響(xiǎng)可以忽(hū)略不計(jì),第1次(cì)測(cè)量數據(jù)和第2次測量數(shù)據之間吻合比(bǐ)較好(hǎo)。對表1中的(de)數據進(jìn)行分析(xī),得到圖5。圖5(a)對含(hán)水率(lǜ)50%的各個流(liú)量數據進行了(le)拟合,得到了拟合曲線(xiàn)和(hé)方程(chéng)，在0.5~10m3/d的(de)線性度良(liáng)好(hǎo)，能達到0.99,圖5(b)對(duì)不同含(hán)水(shuǐ)率下(xià)的各個流(liú)量點進行(háng)重疊,可以(yǐ)看出(chū)在不(bú)同含(hán)水率下,各(gè)個流(liú)量點(diǎn)的測量數據與複測(cè)數據(jù)吻合,具有很好(hǎo)的重複性和穩定性。
 
　　根據實驗(yàn)測量(liàng)結果(guǒ)可(kě)以(yǐ)得出(chū)，儀器(qì)在流(liú)量不大(dà)于10m3/d、含水(shuǐ)率20%~95%時均(jun1)可以正常(cháng)工(gōng)作，并(bìng)且儀(yí)器受含水率(lǜ)影(yǐng)響不大(dà),線性度(dù)和穩定度十分(fèn)良好,測量結果(guǒ)具有很好(hǎo)的重(zhòng)複性(xìng),可以應用(yòng)在低流量(liàng)的測(cè)量環(huán)境中。
4結論(lùn)
(1)這一(yī)結構(gòu)尺寸(cùn)的截面(miàn)電導相(xiàng)關流量測(cè)井儀在油水兩(liǎng)相流(liú)中的适(shì)用範圍爲(0.5~10)m3/d,在(zài)這個區間(jiān)内,儀器具(jù)有很(hěn)好的(de)響應特(tè)性
(2)通過多次實驗(yàn)及複測(cè),記(jì)錄數(shù)據表(biǎo)明,該(gāi)儀器(qì)具有良好的線(xiàn)性度、穩(wěn)定(dìng)性與(yǔ)重複性,爲低流(liú)量流量測量提(tí)供一種(zhǒng)新的方(fāng)法.

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