用于高含水两相流的同轴电导含率测量研究

论文摘要

随着社会经济发展对石油资源的需求日益增加,越来越多的油田进入高含水期开采阶段,一些油井开采出来的原油含水率可达90%以上,开发一种能准确测量原油含水率的技术也愈加迫切。准确获得原油含水率,对石油的开采、储存、运输、脱水、加工和销售有着非常重要的意义。油和水两种介质的电导率差异较大,原油的电导率数量级约为10-6μS/cm,而地下水的电导率在103μS/cm。油水混合物的电导率随着混合物中油水成分含量的变化而变化。本文正是应用这一特征开发一种测量原油含水率的技术。本文完成主要工作如下:1、针对高含水油水两相流含水率的测量,提出了基于电导率特征的测量方法,验证了被测对象实虚部与含水率的关系,并建立了油水两相流电学模型。2、优化设计了同轴电导传感器的结构设计,设计时充分考虑了相滑移、压力损失、电场分布等因素。3、基于模块化思想,优化了原有测量系统;结合被测对象实际情况,重新设计了阻抗测量模块并进行了精度测试,证明了阻抗测量模块对小阻抗对象测量均有良好的灵敏度和精确度。4、进行了静态、动态实验,验证了同轴电导传感器及配套测量系统对油水两相流含水率变化有良好的灵敏度和精确度,测量范围较宽,系统响应快;同时探索了同轴电导传感器与简单分离式多相流量计测量结果相结合减小偏差提高精度的研究。最后,在总结已有成果的基础上,对下一步研究提出了建议和展望。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景与意义
• 1.2 国内外原油含水率研究现状
• 1.3 常用原油含水率检测方法
• 1.3.1 密度法
• 1.3.2 射线法
• 1.3.3 电学层析成像法
• 1.3.4 电容法
• 1.3.5 电导率法
• 1.4 本文的主要工作与创新点
• 1.4.1 本文的主要工作
• 1.4.2 本文的主要创新点
• 1.5 本文组织结构
• 第二章 电导测量理论及油水两相流电导特性
• 2.1 电导测量理论
• 2.2 电导率的定义
• 2.3 油、水介质的电导特性
• 2.3.1 交变电场中的油水两相流电学模型
• 2.3.2 矿化度对油水两相流电导率的影响
• 2.3.3 温度对油水两相流电导率的影响
• 2.4 原油含水率与电导率的关系
• 第三章 同轴电导传感器结构设计
• 3.1 总论
• 3.1.1 同轴结构的优点
• 3.1.2 同轴电导传感器结构概述
• 3.2 传感器电极尺寸设计
• 3.2.1 相滑移现象与计算
• 3.2.2 压力损失的计算
• 3.3 内外电极间电场分布优化
• 第四章 测量系统设计
• 4.1 模块化设计思想概述
• 4.2 测量系统整体设计
• 4.3 信号发生模块与解调模块
• 4.4 阻抗测量模块设计与测试
• 第五章 实验与数据分析
• 5.1 静态实验
• 5.1.1 低矿化度条件下的静态实验
• 5.1.2 不同矿化度条件下的静态实验
• 5.1.3 矿化度的影响
• 5.2 动态实验
• 5.2.1 流量对含率测量的影响
• 5.2.2 动态实验结果与分析
• 5.3 与简单分离式三相流量计测量结果互补的探索
• 第六章 总结与建议
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢