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差壓式流量計在油水兩相流及含油率研究
發布時間:2022-1-18 08:29:53

摘要:本文以油水兩相流的測量為研究內容,針對高含水產出井的測試難點,提出了一種基于差壓、電導等多傳感器的測量方案,完成測量油水兩相流流量及含油率的理論可行性。詳細論述了差壓流量計理論基礎,儀器結構設計及試驗數據分析。
  壓差式流量計種類多、應用范圍廣,已經被廣泛應用于生產生活中。但將差壓傳感器應用在動態監測的產出剖面測井中,還很少見。利用高精度、高分辨率的差壓傳感器,通過集流器集流,井下產出液沖擊差壓傳感器,差壓傳感器的響應信號則包含多相流流動的豐富信息,研究差壓信號波動與多相流流動之間的關系,不僅可以得到準確的流量信息,還有望得到多相流的含量信息,這樣就可以得到準確的油井分層產量和產油量,為調剖生產方式提供準確的資料。
1理論基礎
  充滿管道的流體,當它流經管道內的節流件時,流速將在節流件處形成局部收縮,因而流速增加,靜壓力降低,于是在節流件前后便產生了壓差。流體流量愈大,產生的壓差愈大,這樣可依據壓差來衡量流量的大小。這種測量方法是以流動連續性方程(質量守恒定律)和伯努利方程(能量守恒定律)為基礎的。壓差的大小不僅與流量有關,還與節流裝置形式和管道內流體的物理性質(密:度、粘度不同時)有關,因此,在同樣的流量下,當節流裝置形式和管道內流體的物理性質不同時,產生的壓差也是不同的。
2儀器結構設計
2.1儀器設計
  根據油水兩相流的特點,在儀器的設計中采用多傳感器方案。采用差壓傳感器、電導傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器,用多個測量數據來反映被測流體的流動特征,運用信號處理等技術,對測量數據進行處理,實現對油水兩相流流量和含油率的實時測量。差壓傳感器在機械封裝時應注意引壓管的密封和零點漂移,因此選擇有較高響應頻率的差壓傳感器,同時盡量縮短引壓管,以減小壓力傳遞過程中的時間滯后。
2.2儀器結構
  下井儀器自下而上由電機、集流傘、電導傳感器、差壓傳感器、溫度、壓力傳感器、磁性定位器和遙傳電路組成。
3實驗數據分析
3.1單相流體時差壓流量計的響應
  固定節流孔(即出液孔)寬度為5mm,在單相水流時,打開集流器集流,差壓傳感器的響應值與流量的對應關系如圖1所示。
 
  由圖1可以看出,單相水流時,流量與差壓響應值曲線具有很好的指數關系,與理論公式相吻合。
3.2密度的響應曲線
  固定一定長度(儀器設計的差壓傳感器上下壓力面的導壓孔間距為0.5m)的管段,關閉集流器,在不同含油率下差壓傳感器的靜差壓響應值與含油率的對應關系如圖2所示。
 
  由圖2可以看出,在含油率為75%時出現大的拐點,可以認為是分段線性。
3.3不同含油率下油水兩相流的流量與差壓流量計的響應
  固定節流孔(即出液孔)寬度為5mm,在油水兩相流時,打開集流器集流,改變總流量和含油率,差壓傳感器的響應值如圖3所示。
 
  由圖3可以看出,在不同總流量和不同的含油率時,都能清晰的找到差壓傳感器的響應值。對于比較接近的響應值,考慮實際測井時儀器精度的影響,可通過標定的含油率靜差壓值區分開。
4結束語
1)利用差壓式流量計的測量原理,可精確測量油水兩相流的體積流量,且不受沾污、沙卡的影響。
2)對含油率的計算,因需要確定參數K的變化規律,需做油水兩相流不同含率下的詳實標定工作。
3)對油氣水三相流的測量,由于在流動過程中流型復雜、成分多變等原因,有待做更深人的理論研究和試驗。

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