水平井油水两相流持水率测量方法实验研究

持水率是水平井产液剖面测井的关键参数之一,水平井油水两相流流型由于受到井筒斜度影响复杂多变,导致准确测量持水率非常困难。根据中国水平井的开发特点,采用集流式测井方案,利用环形阵列电导传感器与周向阵列电导探针传感器组合的持水率测量实验样机,在水平井多相流模拟实验装置上对油水两相流持水率测量方法开展了动态实验研究。分析模拟井筒倾斜角对持水率测量传感器输出响应的影响,计算持水率测量误差。实验结果表明,在流量为3～200 m³/d时,持水率的测量范围为30%～100%;当油水两相流总流量小于60 m³/d时,持水率的测量结果要进行井筒倾斜角的校正;当油水两相流总流量大于60 m³/d时,持水率的测量结果受井筒倾斜角的影响可忽略。研究结果为水平井产液剖面油水两相流的持水率测量提供了一种新方法。     

分流式电导含水率计测量区域流场分布与实验比较

应用计算机流体力学软件FLUENT6.3对分流法电导含水率计进行数值模拟.利用仿真软件得到不同流量下仪器进液口附近流体速度矢量图、仪器测量区域油水分布图和高含水情况下持水率;对计算出的持水率结果与室内实验结果进行比较.油相主要沿进液口壁面进入测量区域,并在仪器测量区域内形成环状流;数值模拟计算出的持水率在高于l0m3/d流量下与室内实验结果基本吻合,该模拟结果为进一步利用数值模拟技术对分流法高分辨电导含水率计参数优化提供参考依据.     

电磁流量计测量水平井油水两相流量实验研究

为确定内流式电磁流量计在水平井中测量油水两相流流量的效果,采用集流的方式在油水两相流模拟井水平井中进行了流量测量及标定实验。实验结果表明,在集流的条件下,高流量、高含水率时,内流式电磁流量计的流量测量结果不受含水率变化的影响,并与清水中的标定结果无明显差别;流量较低时,用清水中的标定结果计算油水两相流流量误差大,可以采取分流的方法减小误差并拓宽流量测量下限。另外,目前的两电极电磁流量计在水平井中进行测量时,测量结果不受测量电极所处位置的影响。现场应用结果表明,可以采用集流式电磁流量计进行水平井油水两相流流量的测量,测量结果准确可靠。     

基于FLUENT的分流法电导含水率计不同的湍流模型仿真与实验比较

采用计算机流体力学软件FLUENT6.3的六种湍流模型对分流法电导含水率计进行比较,得到不同湍流模型下不同流量下测量段的持水率和仪器测量区域油水分布图,并对测量段内持水率结果与室内实验结果相比较。结果表明：1）油相主要沿进液口壁面进入测量区域,并在仪器测量区域内形成环状流;2）采用RNG k-ε湍流模型模拟得到测量段持水率相对误差小于3%。此模拟结果为进一步利用数值模拟技术对分流法电导含水率计参数优化提供了参考依据。     

用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计

介绍了应用于油水两相流流量测量的分流式电磁流量计的结构及分流方法,并用分流式电磁流量计在油水两相流模拟井中进行了流量测量及标定实验。实验数据分析结果表明,分流式电磁流量计可以应用于高含水油水两相流的流量测量,与未采取分流设计的电磁流量计相比,采取分流测量的方法能有效地降低电磁流量计的流量测量下限,拓宽了含水率应用范围;采取分流设计后,低流量低含水时的仪器响应波动变小,流量测量相对误差变小,更有利于流量的测量。该研究为电磁流量计在油水两相流流量测量中的应用奠定了基础。     

基于SOA与模糊PID的恒温差热式流量计

传统流量计在低流量检测中存在启动排量不足、易受外界干扰、分辨率低等缺陷，无法满足低产液井检测需求。热式流量计以其结构简单、灵敏度高、适应性强等优势被应用于小流量检测中。设计了一种恒温差热式流量计的整体结构，从理论上分析了影响其测量的关键因素，并根据井下测量环境的变化，在常规热式流量计的基础上利用系统在线辨识确定了数学模型。采用人群搜索算法改进了模糊自适应PID,在不同持水率下进行了恒温差控制试验。测量结果表明，该算法不仅扩展了热式流量计的应用范围，而且提升了系统的稳定性。与常规PID算法相比，全水环境下系统的调节时间缩短了23%;全油环境下超调减小了78%,且稳态误差减小了21%。仪器在不同持水率下的检测效果良好，在井下低流量测量领域具有较强的实用性。所得结论可为低流量井下长置式产层动态监测提供新的测量方式。     

水平井油水两相分层流分相流量测量方法

为了准确测量和评价水平井油水产出剖面,将水平井油水两相流动态测量实验和数值模拟相结合,建立了水平井油水两相分层流分相流量测量方法。实验中将微涡轮和微电容组合测井仪置于井筒截面不同高度处同步测量局部流体速度和持水率,研究了油水两相分层流水平井中不同总流量和含水率情况下5个测量点处涡轮及电容传感器的响应特性。采用持水率插值成像算法确定局部流体性质和油水分界面高度,将局部流体速度的涡轮测量值与数值模拟计算值相结合建立了过流截面速度场分布最优化计算模型,进而实现了水平井油水两相分层流分相流量的测量。5个测量点处流体速度的实验测量值和理论计算值基本一致,计算的总流量和含水率与实验设定值也基本吻合,表明该方法具有较高的准确度。图15表1参14     

水平井油水两相流电容阵列持率仪算法研究

水平井和大斜度井的平均持水率参数测量是多相流产出剖面解释中一个非常重要的参数。由于水平井中随着流量、含水率和井斜的复杂组合变化,井筒中油水两相流的流型复杂多变,目前采用的测量方式是多探头环形分布测量。为了准确获取平均持水率参数,在多相流实验平台中,采用控制变量的方式进行不同流量和含水率的物理模拟实验,然后利用阵列持率仪进行数据采集和预处理。提出自然间断点法,对油水两相进行划分和计算平均持水率,并采用Java进行算法的具体实现。通过对比分析自然间断点法所算持水率与关井持水率的一致性,认为自然间断点法可以有效地进行油水两相边界的划分以及平均持水率参数的计算。     

连续测量全井眼过环空产出剖面测井仪

介绍了连续测量全井眼过环空产出剖面测井仪器的结构和工作原理，并对其在室内实验及现场测井资料进行了分析。仪器由全井眼持水率传感器、集流型涡轮流量计和集流扶正器构成。持水率传感器由测量、校正两部分构成。传感器最终输出仅由油水两相流持水率决定，实现了持水率的全井眼测量。仪器配接了1个带有扶正器的集流器，在实现连续测量扶正的同时，进行半集流方式的流量测量。现场测井时，流量和含水率测量值均采用随不同深度连续测量方式。所测流量的曲线可直观反映出井内各产层的产液情况，连续持水率曲线可以直观反映出各产层的持水率变化情况，结合井口化验结果就可以对1口井的各层位的产水和产油情况作基本判断，提供直观的解释结果。     

电磁法测量高含水油水两相流流量实验研究

用内流式电磁流量测井仪采用集流方式在油水两相流模拟井中进行了流量测量及标定实验.在集流的条件下高含水率时内流式电磁流量计的流量测量结果不受含水率变化的影响,并与清水中的标定结果无明显差别;在高流量高含水的垂直井中进行流量测量时,用该仪器在清水中的标定结果计算油水两相流中的测量流量,其误差在±5％以内.现场应用试验显示电...     

油水两相螺旋流状态下射频法测量原油含水率的方法

目前,国内大多数油田进入采油后期,原油含水率显著提高,对含水率的测量提出了新的挑战。针对原油含水率的实时测量问题,提出了一种油水两相螺旋流状态下射频法测量含水率的新方法。首先将油水两相来流通过旋流器调整成螺旋流状态,然后测量螺旋流状态下管内同心布置的天线发射的射频信号,最后通过建立含水率与射频信号之间的关系模型及两相流速度滑移模型对测量结果进行修正,得到含水率的测量结果。该方法能够消除油水两相流型分布不均匀对测量结果的影响,扩宽了含水率的测量范围。通过室内实验的方法对测量模型进行了静态标定、动态验证和优化调整。实验结果表明,在入口油水两相混合流速为0.60~1.20 m/s,体积含水率高于43.81%时,利用该方法测量含水率误差在6.29%以内。     

水平井热示踪相关流量测量方法研究

文章介绍了一种热示踪相关法测量水平井油水两相流流量的测量方法。该方法利用脉冲热流体流过固定距离所用的时间来测量流体流量。由一个可控热源发生器在周围流体中产生脉冲热流体,当脉冲热流体流过热源发生器下游的温度传感器阵列时,流体的温差将引起温度传感器的测量信号突变,形成标记热脉冲,通过互相关算法求出脉冲热流体流经温度传感器阵列的时间就可以计算流体流量。设计了热示踪相关流量计原理实验样机,并在水平井多相流实验装置上进行了动态实验研究。实验结果表明,采用热示踪相关法测量低产液水平井油水两相流的流量是可行的。     

恒温差热式流量计影响因素模拟与试验研究

针对恒温差热式流量计在井下测量小流量流体时误差较大的问题,进行了温度、压力的影响研究.根据流量计加热器电功率与被测流体流量的关系,分析了温度对液态水物性参数的影响,通过数值模拟研究了不同温度下水流量与流量计换热功率的变化曲线.在此基础上,搭建了可调节水温和流体流量的试验平台,在定压(常压)条件下,通过试验分析了25～4...     

基于Hilbert-Huang变换的油水两相流流型特征提取

油水两相流的流型影响着流动参数的准确测量以及两相流系统的运行特性。油水两相流属于非线性、非平稳信号,针对此特点,采用Hilbert-Huang变换方法对油水两相流电导波动信号进行分析,实现信号的能量特征提取。首先,将油水两相流电导波动信号进行经验模态分解(empiricalmode decomposition,EMD),求出得到的固有模态函数(intrinsic mode function,IMF)的能量,并对各层能量进行归一化,找出不同频段IMF的能量特征与流型之间存在一定关系。实验证明,Hilbert-Huang变换方法可以很好的表征油水两相流流型特征。     

动态毛管力对低渗油藏开发动态的影响

油水两相渗流过程中,毛管力不仅是饱和度的函数,还是饱和度变化率的函数;动态毛管力与黏度、渗透率、驱替速率等因素相关。通过建立考虑动态毛管力效应的油水两相渗流数学模型,利用数值模拟软件研究动态毛管力对油藏开发动态的影响,并考察动态毛管力与储层非均质性的关系。结果表明,动态毛管力造成水驱油过程中含水率加速上升,产油量下降,产生阻力效应,同时加剧了油藏的非均质性。     

水平管油水两相流持率仪响应特征试验研究

准确获取井筒中各相持率是生产测井产出剖面精确解释的关键步骤之一,水平管中因普遍存在层流导致常规居中测量的持率仪器响应产生纵向片面性。电容阵列仪是一种采用多探头覆盖全井眼信息采集的新型流体识别技术,研究基于电容阵列仪、放射性流体密度计和电容持水率计的室内模拟试验,分析了水平管油水两相流动型态和电容阵列仪的持率确定方法,详细研究了3种不同持率测量仪器随流体流动型态变化的响应规律,提出了水平管油水两相流持率参数优化选取的方案。     

采油井井下涡街流量计的研制与试验研究

针对油井分层监测与开采过程中的井下充分混合的油水两相介质流量测量问题,研制了一种基于卡门涡街原理的采油井井下涡街流量计。搭建了地面测试系统对其工作性能进行试验,首先利用清水介质对流量计进行标定,然后探究流量计在充分混合的油水两相介质中的测量精度。试验研究发现,涡街流量计在充分混合的油水两相介质中的流量测量值略低于实际流量;在相同流量下,降低两相介质的含水率会导致涡街流量计的旋涡脱落频率降低;此外,大流量工作状态下,环境振动对测量结果的影响被减弱。与采油井井下流量的测试需求相对照,研制的涡街流量计能够在清水标定、不需额外修正的情况下,完成采油井井下充分混合的油水两相介质的流量测量。     

管内相分隔状态下电磁流量计测量气液两相流的方法

针对电磁流量计测量气液两相流时测量精度和稳定性易受流型影响的问题,提出了一种管内相分隔状态下基于电磁流量计的气液两相流测量方法。利用旋流器将不规则的两相流入口流型整形成气芯-水环的对称型环状流,保证了权函数的有序分布,并引入空隙率修正了电磁流量计测量模型,提高了电磁流量计的测量精度。利用空气-水两相流为介质,通过室内实验对该测量方法进行了验证,结果表明,在管内相分隔状态下,电磁流量计的液相测量相对误差在±5%以内。研究结果为工业生产中的气液两相测量提供了一种很好的思路和方法,具有良好的应用价值。