应用全井眼电导传感器测量油/水两相流含水率

论文摘要

全井眼电导含水率计是在非集流的状态下测量生产井的含水率,对研究和开发新型含水率计具有指导意义,可以连续测量出中高产井的含水率。文中设计了一种新型全井眼两相流含水率电导传感器,并从解析模型、仿真和实验上对全井眼电导传感器进行了研究。用数学模型和ANSYS软件通过相应边界条件下的Laplace方程进行了电场仿真计算,确定了传感器敏感场的分布:电场从电极向金属套管壁方向发散,距离电极近的位置上的电场要比相对远的位置电场强;通过增加屏蔽电极,在井筒中一定区域内得到了相对均匀的电场。设计了实验装置,进行了静态实验研究,证实了原理的可行性,并研究了矿化度、沾污等因素对传感器相对响应的影响。实验表明:传感器对水中的绝缘物质敏感,绝缘柱体距离电极越近,其灵敏度越高。未发现水矿化度对传感器响应有影响。传感器受沾污的影响,在沾污影响的区域内传感器的灵敏度很低。采用20KHz的交变恒流源和隔直电容克服了双电层效应对全井眼电导传感器的影响。设计了原理实验样机,在多相流实验装置上进行了动态实验,得到理想的实验结论。对电极表面进行处理,有效地减小了沾污对测量的影响。仪器在流量为10m3/d~200m3/d之间,含水率50%~100%范围内若干点均有分辨率,低流量时能够体现滑脱速度的影响。仪器具有很好的稳定性。在流量大于60m3/d时,仪器具有较好的重复性和较高的精度。解析模型、仿真结果和实验结果互相吻合。该方法具有适应高含水、高流量、连续测量的特点,在高产井油水两相流流动参数连续测量中具有应用价值,本研究结果为现场样机的研究奠定了理论和实验基础。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 第一章 绪论
• 1.1 产出剖面测井的概述
• 1.1.1 井下油水两相流含水率和流量测量的重要性
• 1.1.2 油水两相垂直上升管流，含水率与持水率
• 1.2 井下两相流含水率测量技术概况
• 1.2.1 电容式含水率仪器
• 1.2.2 微波式含水率仪器
• 1.2.3 分离式含水率仪器
• 1.2.4 放射性含水率仪器
• 1.2.5 密度差含水率计
• 1.2.6 探针式持水率计
• 1.2.7 电导式持水率计
• 1.3 常用的含水率计优缺点对比
• 1.4 课题的提出和研究内容
• 第二章 全井眼电导含水率计原理及电场分布研究
• 2.1 测量原理
• 2.2 电场分布的解析解
• 2.2.1 单电极全井眼电导传感器的解析解
• 2.2.2 三电极全井眼电导传感器的解析解
• 2.3 电场仿真
• 2.3.1 ANSYS 软件简介
• 2.3.2 ANSYS 电场仿真
• 2.3.3 全井眼电导传感器的电场仿真
• 2.4 小结
• 第三章 全井眼电导含水率计实验样机的设计
• 3.1 激励源电路和信号处理电路的设计
• 3.2 屏蔽电路的设计
• 3.3 仪器结构的设计
• 第四章 全井眼电导传感器静态原理实验
• 4.1 原理实验的设计
• 4.2 电场分布的实验研究
• 4.2.1 单电极全井眼电导传感器实验
• 4.2.2 三电极全井眼电导传感器实验
• 4.3 矿化度、沾污、双电层效应对传感器响应的影响
• 4.3.1 矿化度的影响实验
• 4.3.2 沾污的影响实验
• 4.3.3 双电层效应的影响
• 4.4 小结
• 第五章 全井眼电导含水率计动态实验研究
• 5.1 多相流实验装置
• 5.2 油水两相流模拟井的工艺流程
• 5.3 全井眼电导含水率计的动态响应特性
• 5.3.1 探索实验
• 5.3.2 动态标定的重复性
• 5.3.3 动态标定的精度
• 5.3.4 动态标定的波动性
• 5.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要