阻抗传感器在全集流下的不同流态中的响应规律对比分析

文章通过对阻抗含水率传感器在油/水、气/水两相流及油/气/水三相流条件下进行的动态实验数据处理与分析,总结阻抗传感器分别在在油/水、气/水两相流及油/气/水三相流条件下的响应规律,并进行对比分析,找出不同流态下滑脱速度所产生的影响,为阻抗含水率计的改进以及三相流的测量提供必要的理论和实验保证.     

分流式阻抗产液剖面测井仪的设计研究

阻抗式产液剖面测井仪应用阻抗传感器测量井下油、水含水率,已成为高含水油田产液面剖面测井的主要技术,该仪器能够在水为连续相时进行测量,不受温度及矿化度的影响,且受流态影响较小.目前油田井下产气现象普遍,气体的产生影响水为连续相测量的精度,排除气体是亟待解决的问题,而脱气是提高含水率和流量测量精度的有效手段.此设计方案将气液分流的方法应用于阻抗式产液剖面测井仪,分流气相,单独测量油水部分的流量和含水率.     

中心管分流式含水率计数值模拟研究

为解决特高含水率下含水率计测量精度相对不高的问题,研发了中心管分流式含水率计。应用有限元分析软件模拟井筒采出液高含水、不同流动情况下在分流式含水率计内的持水率及含水率计进液口油水分布,并与室内实验结果进行比较。对比结果表明:油相主要以环状流形态进入分流式含水率计内部流动通道,RNG k-ε湍流模型适用于分流式含水率计内持水率的仿真计算,当含水率在80%以上,流量在10～60 m3/d时,持水率仿真结果与室内实验值最大相对误差仅3.03%,此结果为中心管分流式电导含水率计结构模型优化提供了参考依据。     

气相介入对伞集流涡轮流量计及阻抗含水率计响应影响

针对油气水三相流条件下产液剖面测井问题,在大庆油田多相流模拟实验装置上进行三相流条件下阻抗式含水率计的响应规律实验,考察气相介入对伞集流涡轮流量计及阻抗式含水率计流量和含水率测量的影响,得到油气水三相流情况下涡流流量计及阻抗含水率传感器的响应特性。实验结果表明,气相介入对伞集流涡轮流量计及阻抗含水率计测量液相流量和含水率有较大影响,使流量测量值偏高,含水率测量值偏低;液相流量越低,二者测量值误差越大。给出了2口井现场测井实例,为现场测井工程师在生产测井中产气井的测试提供借鉴。为进一步提高油气水三相流条件下的产出剖面测井质量提出了建议。     

阻抗式含水率计响应模型的实验研究

文章介绍了经典的含水率测量模型Maxwell和Begovich＆Watson，分析两模型之间存在的差异，进行了室内静态试验和模拟井动态试验，静态实验近于模拟环状流，动态实验接近泡状流。动、静态实验结果表明：阻抗式含水率计在测量含水率时不受矿化度和流型的影响或受其影响很小。实验结果同时证明了所采用的阻抗传感器的含水率相对响应与持水率存在线性关系，并且较为接近Begovich＆Watson测量模型。动态实验结果还表明，在低流量下阻抗传感器能够体现滑脱速度的影响，因此实际应用中对于阻抗式含水率计应通过动态实验来建立仪器的含水率测量模型。     

基于分流法的电导含水率计的响应特性

为提高高含水、特高含水井中含水率测量的分辨率,设计了基于分流法的高分辨率电导含水率计.该仪器是在阻抗式含水率计的阻抗传感器内加入非导电分流管,通过分流部分流经阻抗传感器的水流量使阻抗传感器测量得到的混相值增大.与阻抗式含水率计相比,该仪器的相对响应值更小,扩大了不同含水率时仪器相对响应之间的距离,提高了仪器测量的分辨率.实验表明:分流管使该仪器在高含水条件下分辨率达到2％;当含水率大于80％或当含水率小于80％、流量大于20 m3/d时,可初步确定2％为仪器自身具有的分辨率.现场试验进一步验证了仪器的稳定性和重复性.     

电容式含水率计安装方式与测量误差研究

针对电容式含水率计在油井高含水段 (6 0 %～ 10 0 % )的分辨率低的问题 ,对其影响因素进行了试验研究。由理论分析知 ,电容式含水率计在高含水段分辨率低的原因是含量较低的油相被含量较高且导电良好的水相屏蔽所致 ,因此 ,通过水平安装电容式含水率计 ,使高含水原油水平流过含水电极 ,油水两相中含量较低的油相在重力作用下会形成一定程度的连续相 ,从而提高含水率计高含水段的分辨率。试验结果对于提高原油含水测量精度 ,降低油井计量成本 ,提高油井动态监测水平具有重要意义     

大庆油田产出剖面测井技术研究与进展

总结了在大庆油田已工业化应用的主要产出剖面测井技术和仪器,对一些技术作了较详细的介绍:适用于低产液量测量的、经优化设计和低流量区间分段刻度的涡轮流量计,电容法过流式含水率计,以及流量测量下限很低、油水分辨率较高的多电极分离式低产液测井仪;适于高含水产出剖面测量的阻抗/电导式含水率计;对特低和特高含水率测量性能良好的同轴电磁波相位含水率计;以低能光子吸收法测量三相流持率和平均密度为核心的三相流测井技术;五参数组合测井技术;产出剖面连续测井技术;针对聚合物驱特点的流体取样技术;建立了误差传递函数的产出剖面两相流测井资料优化解释技术等.简要介绍了新技术研发情况.     

基于分流法高分辨率阻抗式含水率计实验研究

为提高高含水及特高含水井中含水率测量分辨率,设计了基于分流法高分辨率含水率计.该仪器是基于阻抗传感器而设计的,在阻抗传感器内加入一非导电分流管,通过分流部分水,降低了流经阻抗传感器内流体的含水率,使得阻抗传感器测量得到的混相值增加,仪器的测量响应明显降低,拉大了不同含水率时仪器响应之间的距离,实现了提高分辨率的能力.通过动态实验研究验证了基于分流法高分辨率含水率计中的分流管能够提高仪器的测量分辨率,在高含水条件下分辨率可达到2％.并通过现场试验进一步验证了仪器具有很好的稳定性和重复性,为油田高含水油井测量提供了技术支持.     

基于分流法的高分辨率电导含水率计设计实验研究

为提高高含水及特高含水井中含水率测量分辨率,设计了基于分流法的高分辨率含水率计.该仪器是基于阻抗传感器而设计的,在阻抗传感器内加入一个非导电分流管,通过分流部分水,降低了流经阻抗传感器的流体的含水率,使得阻抗传感器测量得到的混相值增加,使仪器的测量响应明显降低,拉大了不同含水率时仪器响应之间的距离,实现了提高分辨率的能力.电场仿真证实加入分流管的传感器内部电场分布均匀.通过动态实验研究验证了基于分流法的高分辨率含水率计中的分流管能够提高仪器的测量分辨率.     

一种更精确的管道流量自动调节系统

在油气水三相水平管流的试验研究中,为便于流量计的在线标定,设计了一种更精确的流量自动调节系统。该系统由微机I/O卡和一个调节阀配用两个电子继电器代替常规流量调节法中的计算机内置D/A卡与伺服放大器,通过I/O卡两个输出端产生两个开关量分别控制继电器的通断,继电器的接通时间决定电动机带动输出杆的位置,从而控制流量。与常规流量调节系统比较,该流量调节系统能更精确、更快捷地调节流量,可大大降低成本,具有良好的经济效益。     

水平井筒气液两相变质量流动流型转变的研究

井筒中的流动是管壁存在入流或出流的变质量流动。给定井筒气液流动条件,在应用机械模型预测我们感兴趣的参数之前,我们需要识别井筒中出现的流型。由于水平井筒和常规水平管中气液两相流动的相似和差别,可以预知常规水平管流的流型转换标准对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。根据波的迅速成长机理,在Taitel和Dukler的研究基础上,得到水平井筒分层流向非分层流流型转变的判别方法;通过对分散气泡进行受力分析,得到水平井筒分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法;基于Barner和Brauner的研究给出水平井筒环空雾状流向间歇流流型转变的判别方法。从而得到一种判别水平井筒气液两相变质量流动4种基本流型的新方法。     

流动改进剂对抽油机井内含水原油流动规律影响的研究

拟乳状液流动是石油开采和油气集输过程中新的流动现象,该流动与常规油气水混合物流动相比,可以大大降低管流沿程阻力、局部阻力,提高抽油机泵效。通过开展抽油泵泵筒凡尔、抽油泵柱塞凡尔、抽油泵筛管对不同含水、不同改进剂浓度的含水原油流动阻力试验,得到了含水原油加入流动改进剂后的转相点,流动改进剂的最佳使用浓度为0.2mL/L。     

临界气体流量影响因素分析

泡状流向段塞流转化的临界气体流量是一个非常重要的参数。应用奥齐思泽斯基方法和克雷洛夫-路塔斯金方法，分别就其影响因素进行了较为全面的分析计算，并结合我国油田实际状况给出了克雷洛夫-路塔斯金临界气体流量的修正公式。     

气液混输管线与悬链线立管系统严重段塞流数值模拟

针对气液混输管线与悬链线立管系统严重段塞流问题,采用严重段塞流形成条件一致的等效原则,发展了一种将三维管道系统等效为二维管道系统的计算流体力学(CFD)数值模拟方法.以文献中某水平/下倾管与悬链线立管组合系统为对象,结合其实验工况,数值模拟了该种管型下的严重段塞流现象,分析了其压力波动幅值及周期变化特性,数值模拟与文献所述实验结果一致,表明了该数值模拟方法的有效性.     

幂律钻井液管流的f因子

依据幂律流体层流运动的基本规律和修正的Blasius紊流阻力公式,利用当量直径和当量雷诺数的概念,推导出两种流态(层流和紊流)、三种过流断面(圆形、同心环空及偏心环空)六种不同形式f因子的数学表达式,为幂律钻井液管流摩阻的实用计算提供了理论依据和简捷方法。     

Friction Factor Determination for Horizontal Two-Phase Flow Through Fully Eccentric Annuli

Abstract

In this study, empirical friction factor correlations were developed for two-phase stratified- and intermittent-flow patterns through horizontal fully eccentric annuli. Two-phase flow hydraulics were investigated, and a flow pattern prediction model is proposed. The friction factor correlations were validated using experimental data collected at the multiphase flow loop METU-PETE-CTMFL. Two different geometrical configurations were used during experiments—that is, 0.1143 m inner diameter (ID) casing, 0.0571 m outer diameter (OD) drillpipe; and 0.0932 m ID casing, 0.0488 m OD drillpipe. The eccentric annuli has been represented by representative diameter d _r . A new mixture Reynolds number based on liquid holdup is proposed for friction factor determination.     

流量测量的意义及流量传感器的现状

随着工业生产和科学研究的发展,流量测量变得越来越重要.从分析流量测量的意义出发,进一步阐述了流量传感器的类型、原理及其特点.根据实际现状,分析了流量测量仪表的发展方向.     

基于锥形层流元件的气体微小流量测量研究

目的 常规毛细管层流流量测量技术因层流传感元件结构而存在进出口压损等非线性问题。因此,须改进层流传感元件,解决非线性问题。方法 提出了一种锥形结构的层流元件,利用在层流充分发展段直接取压的优势,有效解决层流起始段非线性压损问题,能直接反映流量与差压之间的线性关系。设计并加工了3种不同间隙的锥形层流元件,搭建了空气微小流量测量系统。结果 在0.015 0～2.348 1 kg/h气体流量范围内,3套装置的测量误差均小于±2%,其中,基于间隙为0.7 mm的锥形层流元件装置的测量误差最小,小于±1%。结论 锥形层流元件用于天然气等气体微小流量测量方面具有良好性能。