摘要(yao):針對目前(qian)油田低産(chan)液井數量(liang)增多,測試(shi)難度不斷(duan)變大的問(wen)題,研制一(yi)種可以在(zai)低流量下(xia)進行測試(shi)的流量測(ce)井儀。在電(dian)⭐導相關流(liu)量測量原(yuan)理基礎上(shang),對儀器傳(chuan)感器結構(gou)進行改進(jin),用于低流(liu)量條件的(de)測量。對截(jie)面相📐關流(liu)量測井儀(yi)在多相流(liu)實驗📧裝置(zhi)進行油水(shui)兩相流動(dong)态模拟實(shi)驗，總結出(chu)截面🈲電導(dao)相關流量(liang)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(xi)表明,截面(mian)🏃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(chan)液井具有(you)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(yao)對傳統測(ce)量技術進(jin)行更新,以(yi)适應低産(chan)液井的測(ce)量。電導相(xiang)關流量測(ce)井儀單是(shi)針對油田(tian)高含🤟水開(kai)發期研制(zhi)的應用于(yu)井下油水(shui)兩相流流(liu)量測井儀(yi),具有無可(ke)動部件和(he)阻流元件(jian)5231、儀表常數(shu)😘穩定等優(you)點,已經應(ying)用于現場(chang)，并取得了(le)良好的應(ying)用效果。但(dan)電導相關(guan)✍️流量測井(jing)儀測量低(di)流量效果(guo)不佳,主要(yao)因爲傳感(gan)器結構并(bing)非針對低(di)流量設計(ji)。
　　截面相關(guan)流量計是(shi)在電導相(xiang)關流量測(ce)井儀的基(ji)礎.上,對原(yuan)傳感器的(de)結構進行(hang)了優化設(she)計,采用 式(shi)測量方式(shi)降低油水(shui)相間滑脫(tuo)及相分布(bu)影響，以提(ti)高油水兩(liang)相流總流(liu)量相關測(ce)量的有效(xiao)性,改善在(zai)低流量範(fan)圍的測量(liang)效果。在多(duo)相流模拟(ni)裝置上,本(ben)⭐文采用油(you)水兩相流(liu)開展室内(nei)動态實😄驗(yan),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(dao)低流量情(qing)況下☁️的生(sheng)産測井中(zhong)提供借鑒(jian)。
1儀器結構(gou)與工作原(yuan)理
1.1傳感器(qi)結構
　　截面(mian)相關流量(liang)計儀器傳(chuan)感器的結(jie)構如圖1所(suo)示,由下至(zhi)上依次爲(wei)集流傘、傳(chuan)感器及電(dian)路筒。其中(zhong),絕緣筒的(de)内側壁上(shang)分别鑲嵌(qian)㊙️下遊地電(dian)極和上遊(you)地電極,下(xia)遊地電極(ji)和上遊地(di)電極♻️均爲(wei)環狀金屬(shu)電極，下遊(you)地電極與(yu)下遊🐉測量(liang)電極處于(yu)同一水平(ping)面上，形成(cheng)一對下測(ce)量電極對(dui)🌈;上遊地電(dian)極與上遊(you)測量⛹🏻‍♀️電極(ji)處于同一(yi)㊙️水平面.上(shang),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(hua)☔對作用在(zai)上下遊傳(chuan)感器.上的(de)交變恒定(ding)電.流😘産生(sheng)随機調制(zhi)作用，上下(xia)遊傳感器(qi)的輸出會(hui)随着調制(zhi)作用産生(sheng)相應的變(bian)化，由各自(zi)的信号處(chu)理電路解(jie)調出随機(ji)流動噪聲(sheng)信号x(t)和y(t)。2個(ge)🐕傳感器中(zhong)的輸出信(xin)号一緻,隻(zhi)是其中一(yi)路信号在(zai)時間上延(yan)遲了τo,把2路(lu)流動噪聲(sheng)信号進行(hang)✏️互相關運(yun)算，互相關(guan)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(zhi),這個時候(hou)的τ值🔞就🔱是(shi)流體從上(shang)遊流至下(xia)遊對應的(de)渡越時間(jian)。在理想狀(zhuang)态下,流速(su)的表🔞達式(shi)♌爲
V=L/τo（4）
即爲所(suo)求的時間(jian)。
　　儀器工作(zuo)時,在上下(xia)遊測量電(dian)極加20kHz頻率(lü)的正弦波(bo)激勵信号(hao),得到的噪(zao)聲信号在(zai)放大、解調(diao)及濾波後(hou),上傳至地(di)面相🌈關信(xin)号處理系(xi)統。
　　儀器傳(chuan)感器絕緣(yuan)筒内徑設(she)計爲16mm,絕緣(yuan)棒.外徑設(she)計爲5mm,根據(ju)經驗，上下(xia)遊電極距(ju)L選擇爲絕(jue)緣筒内徑(jing)d的0.5到2倍爲(wei)宜,這裏選(xuan)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(jian)t成反比關(guan)系,通過流(liu)量Qv與流速(su)v的關系Qv=86400vS,可(ke)得到圖2所(suo)示的曲線(xian)圖。由圖2可(ke)以看出,當(dang)流🐪量小于(yu)10m3/d,傳感器的(de)響應比較(jiao)理想。
 
2模拟(ni)井實驗方(fang)案
　　實驗在(zai)多相流模(mo)拟井上完(wan)成，以柴油(you)和水作爲(wei)實驗介質(zhi)🏃🏻‍♂️。實驗流量(liang)選擇從0.5~10m3/d,流(liu)量點依次(ci)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(jie)下限的限(xian)制,0.5m3/d僅采集(ji)了含水率(lü)50%的數據)。每(mei)次含🔴水率(lü)或者流量(liang)🏃調整後,等(deng)待模拟井(jing)筒内的油(you)水兩相流(liu)配比穩定(ding)後❗進行數(shu)據記錄,記(ji)錄時🌏間.一(yi)般爲10min。使用(yong)地面數據(ju)采集單元(yuan)進行，上下(xia)遊2路流體(ti)流動噪聲(sheng)信号采集(ji)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(ru)圖3所示，選(xuan)取流量爲(wei)5m3/d、含水率分(fen)别爲50%與90%的(de)上下遊曲(qu)線進行🔴分(fen)析。從圖3中(zhong)可以看出(chu),不同含水(shui)率下，測得(de)的上下遊(you)曲線中😘,對(dui)應響應波(bo)形的時間(jian)差是相等(deng)的。但是低(di)含水率下(xia)，響應頻🧑🏾‍🤝‍🧑🏼率(lü)比較⛷️高,高(gao)含水率下(xia)，響應頻率(lü)比較低,這(zhe)就說明，這(zhe)種傳感❄️器(qi)獲取的流(liu)量信息隻(zhi)🔅與時間有(you)關，而與含(han)水率的多(duo)少無關。
 
　　圖(tu)4爲流量爲(wei)0.5.5m3/d和10m3/d時上下(xia)遊響應相(xiang)關系數與(yu)渡越時間(jian)的關系🌈圖(tu)。爲了避免(mian)因流量增(zeng)加渡越時(shi)間縮短而(er)引發的采(cai)樣率不足(zu)造成信息(xi)丢失,流量(liang)0.5m3/d時采樣👌頻(pin)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(pin)率爲8kHz,采樣(yang)點數爲8192點(dian)。
　　相同時間(jian)内，流量越(yue)大,獲取的(de)波形頻率(lü)越高，渡越(yue)時間越短(duan)。圖4(a)中的渡(du)越時間爲(wei)1382ms,圖4(b)中的渡(du)越時間爲(wei)41.4ms,圖4(c)中🔆的渡(du)🥰越時間爲(wei)23.9ms。
 
　　根據渡越(yue)時間與流(liu)量關系,将(jiang)測得渡越(yue)時間換.算(suan)😍爲🌈流🔆量數(shu)據,得到表(biao)1。從表1中可(ke)以看出，各(ge)個含水率(lü)✉️下的測量(liang)數據與标(biao)準數據之(zhi)間的差别(bie)不大，含水(shui)🔆率的影🌈響(xiang)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(ju)進行分析(xi),得到圖5。圖(tu)5(a)對⭐含水率(lü)50%的各個流(liu)量數據進(jin)行了拟合(he),得到了拟(ni)合🔱曲線和(he)方程，在0.5~10m3/d的(de)線性度良(liang)好，能達到(dao)0.99,圖5(b)對不同(tong)含水率下(xia)的各個流(liu)量點🔴進行(hang)重疊,可以(yi)看出在不(bu)同含水率(lü)下,各個流(liu)量點的測(ce)量數據與(yu)複測數據(ju)吻合,具有(you)很好的重(zhong)💃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(bu)大于10m3/d、含水(shui)率🌂20%~95%時均可(ke)以正常工(gong)作，并且儀(yi)器受含水(shui)率影響不(bu)大,線性度(du)和穩定度(du)十分良好(hao),測量結果(guo)具有很好(hao)的重複性(xing),可以應用(yong)在低流量(liang)的⁉️測量環(huan)境中。
4結論(lun)
(1)這一結構(gou)尺寸的截(jie)面電導相(xiang)關流量測(ce)井儀在油(you)水兩相🈲流(liu)⚽中的适用(yong)範圍爲(0.5~10)m3/d,在(zai)這個區間(jian)内,儀器具(ju)有很好的(de)響應特性(xing)
(2)通過多次(ci)實驗及複(fu)測,記錄數(shu)據表明,該(gai)儀器具有(you)良好的線(xian)性度、穩定(ding)性與重複(fu)性,爲低流(liu)量流量測(ce)量提🔆供一(yi)🌂種新的方(fang)☂️法.

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