垂直上升油水及油氣水多相流流動(dòng)參數(shù)測(cè)量方法研究.pdf

1、為了研究集流型兩相流測(cè)井儀器不可視集流通道內(nèi)的油水兩相流流動(dòng)結(jié)構(gòu)及流動(dòng)參數(shù)測(cè)量,本文首先設(shè)計(jì)了集快關(guān)閥、電導(dǎo)式探針、縱向多極陣列電導(dǎo)式傳感器、雙螺旋電容式傳感器和超聲傳感器于一體的油水兩相流測(cè)量系統(tǒng),在內(nèi)徑為20 mm管道內(nèi)進(jìn)行了垂直上升油水兩相流動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),建立了實(shí)驗(yàn)流型圖,標(biāo)定了兩種電學(xué)傳感器測(cè)量響應(yīng),并分析了油水相間滑脫特性,研究了分相流量及油水總流量測(cè)量模型,此外利用符號(hào)動(dòng)態(tài)濾波方法,從超聲傳感器波動(dòng)信號(hào)中提取了持油率信息。為了研

2、究油井內(nèi)大管徑垂直上升油氣水三相流流動(dòng)特性,以為油氣水三相流測(cè)井資料解釋方法提供流型研究基礎(chǔ),本文利用縱向多極陣列電導(dǎo)式傳感器和電導(dǎo)式探針組合測(cè)量方法在內(nèi)徑為125 mm管道內(nèi)進(jìn)行垂直上升油氣水三相流動(dòng)態(tài)實(shí)驗(yàn),繪制了四種油水總流量下流型圖,并對(duì)水為連續(xù)相的五種流型VMEA傳感器電導(dǎo)波動(dòng)信號(hào)進(jìn)行了時(shí)頻域和非線性(混沌吸引子形態(tài)學(xué)和復(fù)雜性測(cè)度包括Lempel-Ziv復(fù)雜性、近似熵和多尺度熵)的處理與分析,表征了流型轉(zhuǎn)化的非線性動(dòng)力學(xué)特性。論

3、文研究工作取得了創(chuàng)新性成果如下:
　　 1.基于微型電導(dǎo)探針測(cè)量方法,首先開(kāi)展了小管徑垂直上升油水兩相流流型實(shí)驗(yàn)及流型物理模型研究,實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小管徑油水流動(dòng)時(shí)向油包水流型轉(zhuǎn)化邊界基本發(fā)生在Yw=0.25,向水包油流型轉(zhuǎn)化邊界基本發(fā)生在 Yw=0.35,且流型實(shí)驗(yàn)結(jié)果與兩相流流型轉(zhuǎn)換邊界模型甚為吻合?；谙嗪士礻P(guān)閥實(shí)驗(yàn)結(jié)果,在油水兩相流動(dòng)態(tài)測(cè)量條件下實(shí)際標(biāo)定了所設(shè)計(jì)的電導(dǎo)式及螺旋電容式傳感器測(cè)量響應(yīng)特性,發(fā)現(xiàn)在集流條件下,兩種傳感

4、器測(cè)量響應(yīng)均與標(biāo)定相含率之間具有較高靈敏度的線性相關(guān)關(guān)系?；趦上嗔鬟\(yùn)動(dòng)波理論模型及漂移模型,建立了垂直上升油水兩相流總流量及分相流量測(cè)量模型,取得了較高精度的總流量及分相流量測(cè)量結(jié)果。
　　 2.為了探討高含水時(shí)的油水兩相流持水率測(cè)量問(wèn)題,開(kāi)展了超聲傳感器油水兩相流相含率測(cè)量方法研究。為解決分散相對(duì)超聲多次反射造成的測(cè)量信號(hào)與相含率之間關(guān)系模糊問(wèn)題,本課題將符號(hào)動(dòng)態(tài)濾波方法引入超聲信號(hào)處理與分析,并提取了與持率值密切相關(guān)的流動(dòng)

5、測(cè)度特征量,發(fā)現(xiàn)超聲信號(hào)流動(dòng)測(cè)度與持油率具有良好的高分辨率線性相關(guān)關(guān)系,為高含水時(shí)的油水流型相含率測(cè)量提供了一種新思路。
　　 3.通過(guò)垂直上升油氣水三相流流型實(shí)驗(yàn)與電導(dǎo)傳感器信號(hào)測(cè)量分析,發(fā)現(xiàn)液相中含油率的增加使得水包油段塞流在較低的氣相表觀速度產(chǎn)生,且在大管徑低流速下,液液兩相流中由水為連續(xù)相到油為連續(xù)相的逆轉(zhuǎn)發(fā)生在油液比為0.9左右,氣體攪拌作用使得相態(tài)逆轉(zhuǎn)點(diǎn)向含油率較低的方向偏移。發(fā)現(xiàn)五種流型波動(dòng)信號(hào)的相空間吸引子形態(tài)能