多相流分相流量井下超声检测方法研究

论文摘要

本文详细分析和研究了多相流分相流量井下超声检测方法，并设计了试验样机，进行了几种典型油、气、水三相流动比条件下的室内试验，得到的试验结果与测量原理分析具有较好的符合性。国内多数主力油田已进入开发中后期，油井内油、气、水三相同时存在，在正常情况下，流体是水为连续相的泡状流，当采取集流方式时，流型变得复杂，传统的转子等集流后总流量测量方法难以适应流体的变化，无法得到准确的测量结果。多相流分相流量井下超声检测方法是利用超声波的反射特性和多普勒效应，在不改变流体原有流型的情况下，直接测得连续水相中离散的油相和气相的分相流量。当离散的油泡或气泡在连续的水相中向上流动时，超声波在离散的油泡或气泡表面就会发生反射，产生多普勒效应，到达接收探头的反射波相对于发射波产生频移，频移量表征着油泡或气泡的垂直流动速度，反射波的强度表征着油相或气相的持率。实验室内试验结果表明，超声波法能够实现油水两相流中油相流量的测量，可以分辨出0.1m~3／d的油，总流量小于60m~3／d时，仪器可直接测得油流量。总流量大于60m~3／d时，由所测得的频率差和持率换算出油流量；超声波法能够实现油气水三相流中气相流量的测量，固定总流量和气流量时，油水两相持率变化与仪器响应无明显的依赖关系，当总流量小于100m~3／d，仪器可直接测得气流量，总流量大于100m~3／d由所测得的频率差和持率换算出气流量。测量方法的原理分析和试验样机的试验结果证明，利用超声波的反射特性和多普勒效应能够在水为连续相的情况下测量油相和气相的流量，本文的研究内容为井下多相流分相流量检测提供了一个新的方法。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 引言
• 1 油井产出剖面测量技术介绍
• 1.1 基本概念
• 1.2 垂直油井内多相流体的流动状态
• 1.3 现有主要油井产出剖面测量方法
• 1.4 本章小结
• 2 多相流分相流量超声检测方法的理论基础
• 2.1 本文涉及到的超声基本量及物理关系
• 2.2 声波在非固体媒质平界面上的反射和透射
• 2.3 折声材料和声透镜
• 2.4 利用声波的多普勒效应测量离散相流速
• 2.5 利用声波的反射特性测量油泡（气泡）的持率
• 2.6 油-气-水三相时气相的独立测量
• 2.7 本章小结
• 3 试验样机设计
• 3.1 传统产出剖面测量方式
• 3.2 试验样机的测量结构方式
• 3.3 试验样机电路原理
• 3.4 本章小结
• 4 室内试验及结果分析
• 4.1 试验装置介绍
• 4.2 油-水两相流试验
• 4.3 油-气-水三相流试验
• 4.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 致谢
• 详细摘要