基于阵列涡轮和阵列持率仪的水平井油水两相流量解释方法

水平井油水两相在井筒中的流动和分布状态与垂直井有极大不同,为解决水平井多相流测量难题,普遍采用阵列式传感器在井筒径向截面上测量流体的持水率和流速信息.由于中国陆地油田产量低、含水率范围广,亟需进行阵列式传感器测井仪的适用性研究.基于模拟实验装置,采用电容阵列、电阻阵列和改进型涡轮阵列仪器进行水平井油水两相不同流量不同含水率的模拟测量;利用采集的实验数据,求取阵列涡轮中各涡轮的响应系数,建立流速响应数学模型,得到各涡轮附近的局部流速;分析电容阵列和电阻阵列的响应特征,求取局部持水率,采用反距离权重插值法求取平均持水率.根据实验数据分析,得出基于阵列涡轮和阵列持率仪的分层流解释模型,该模型对水平井油水两相的流量解释具有一定的适用性.     

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     

热示踪流量计电学参数及结构参数的仿真

热示踪方法测量流量具有无污染、无可动部件、可靠性高的特点,适用于水平井产出剖面油水两相流低流量的测量.加热丝对流体短暂加热时虽然加热功率不同,但同一监测点温度达到最高温度后,随时间的变化温度曲线都会出现平顶现象,所以加热时间是计算两温度曲线峰值的时间差重要影响因素.流量计内径为2 cm时,加热丝加热功率设置为500 W,加热时间设置为2s,流量计中心线上温升在1 ℃以上,可以测量流量小于30 m3/d流体.当流量计内径不同时,可以通过建立仿真模型,仿真持续加热流动的流体情况下,不同流量中心线上升的最高温度及其位置,从而确定传感器的最佳位置和测量的流量范围.     

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。     

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。     

INTERPRETATION CORRECTION OF THE OXYGEN ACTIVATED WELL LOGGING UNDER THE CONDITION OF OIL-WATER TWO-PHASE FLOWS OF HORIZONTAL WELLS

由于脉冲中子氧活化测井在水平井油水两相流条件下测量结果的相对误差随着含水率的减小而增大,因此有必要研究氧活化测井解释校正方法.根据放射性衰减规律以及物质对伽马射线的吸收规律,分析了理想测量条件下井内介质含水率对测量结果的影响,利用函数回归方法对水平井油水两相流条件下脉冲中子氧活化测井的解释结果进行了校正,并给出了与含水率相关的解释结果校正公式.当井内为油水两相流体时,采用该方法能够有效提高氧活化测井的解释精度.     

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。     

管道内脉冲式热源参数对流动传热的影响研究

引用流固耦合的热传导数学模型,运用有限元多物理场耦合分析软件COMSOL Multiphysics建立流道和热源物理模型,在内径为37mm的水平圆形管道内,放置不同形状、不同尺寸、不同加热功率、不同加热脉冲宽度的热源进行流固耦合的热传导数值模拟研究,数值模拟分析流道内沿管道中心不同位置处的温升变化情况。模拟结果显示,几何形状为长方体型且长度较小的热源对流体加热温升效果比较好,流体的最大温升值随热源功率增大而线性增大;热源长度越大,获得的最大温升值越小;当流量达到15m~3/d时温升值不受长方体型热源长度的影响。当热源功率达到400 W以上,加热脉冲宽度为1s时可以在0~15m~3/d流量段内获得较好的温升效果,用铂电阻式温度传感器进行准确测量,为优化基于热示踪方法的测试类仪器设计提供了理论支持和指导意义。     

电导相关流量测井仪的现场应用

电导式相关流量测井仪主要用于井下油/水两相流含水率和流量的测量.该仪器通过确定流过传感器的流体的油水混合相电导率与其中水相电导率之比来获得含水率;通过相关运算确定流动噪声信号通过电导传感器中的上、下游传感器的渡越时间来确定流量.介绍了电导相关流量测井仪的传感器结构、仪器结构和工作原理.介绍了该测井仪流量测量部分的地面采集处理软硬件模块.给出了该测井仪的室内动态实验结果及现场应用效果.该测井仪的特点是流量测量范围较宽和过流测量含水率,但该仪器传感器必须在水为连续相条件下工作,因此,仪器工作范围限于持水率为50%～100%,是井下多相流测量的一种无可动部件、采用同一传感器测量流量及含水率的新型仪器.     

一种同时测量流量和含水率的电导式传感器

介绍了一种可同时测量油水两相流流量和含水率的电导式传感器的结构.该传感器由6个圆环形不锈钢电极镶嵌在绝缘的管道内壁上构成.流量是通过对传感器内上下游检测电极对所检测到的流体流动噪声进行互相关运算来获取的;含水率是通过油/水混合相的电导与其中水相的电导相比来获取的.对传感器测量流量和含水率的原理进行了介绍;对电导式传感器在多相流模拟井上的流量测量和含水率测量的动态实验结果进行分析.动态实验表明,该传感器能在油水两相流中同时测量流量和含水率.     

基于热传导时域积分的井下流量测量方法

针对油田低产液生产井流量测量困难的问题,根据多相流体热力学理论,利用整个测量周期内探测器周围流体冲刷引起的热传导效应,提出了一种基于热传导时域积分的井下流量测量方法。首先,采用间歇式恒功率加热的方式,给探测器提供周期性能量;然后,采用积分法计算和分析了探测器内部温度在升温和降温过程中随外界流体流量变化的规律。理论分析与试验结果表明,时域积分面积与流量呈极好的相关性,尤其在低流量条件下具有较高的分辨率,该方法解决了传统涡轮流量计在流量较低情况下因涡轮无法启动导致失去检测能力的问题。基于热传导时域积分的井下流量测量方法,促进了油水两相流检测技术的发展,为低产液井流量测量提供了一种新的技术手段。      

一种同种测量流量和含水率的电导式传感器

介绍了一种可同时测量油水两相流流量和含水率的电导式传感器的结构，该传感器由6个圆环形不锈钢镶嵌在绝缘的管道内壁上构成，流量是通过对传感器内上下游检测电极对所检测到的流体流动噪声进行互相关运算来获取的。含水率是通过油／水混合相的电导与其中水相的电导相比来获取的，对传感器测量流量和含水率的原理进行了介绍，对电导式传感器在多相流模拟井上的流量测量和含水率测量的动态实验结果进行分析。动态实验表明，该传感器能在油水两相流中同时测量流量和含水率。     

持水率对热式流量计测量影响的理论分析

恒功率热式流量计由于良好的低流量检测特性成为低产液油井流量检测的一种选择方案,但油水两相流持水率对其测量的影响妨碍了它实际的应用。针对这一问题,介绍了热式流量计的测量原理,建立油水两相流持水率和流体主要物性参数的关系,应用Matlab数值模拟软件分析不同持水率条件下热式流量计测量结果与油水两相流流量的关系。数值模拟和实际实验结果表明,相同流速下,热式流量计输出电压随着持水率的增加而单调减小。实际应用时,热式流量计的测量结果必须结合持水率才能给出正确的流量解释。     

纵向八电极阵列电导式两相流测量方法研究

以连续相导电的两相流为测量对象,提出了1种新的纵向八电极阵列电导式两相流测量方法.传感器阵列由8个内嵌管壁上的环形金属电极构成,其中包含1对激励电极、1对相含率测量电极以及2对截面相关电极.在对阵列电导式传感器几何结构优化的基础上,利用NI数据采集卡及LabVIEW编程语言实现了传感器阵列电导波动信号数据同步采集.在垂直上升管中气水两相流动态实验结果表明,该测量系统对泡状流、段塞流及混状流均有较好测量响应特性.为开展基于数据挖掘与信息融合的测量信息处理工作奠定了基础.     

125mm垂直圆管中油水两相流流型辨识研究

在模拟井实验的基础上,通过直接测量方法,对125mm垂直圆管中油水两相流流型进行了重新划分,给出了垂直圆管中油水两相流流型的过渡边界,建立了用流量法和持水率法判别流型的标准,通过实验发现,小直径管中的流型划分结果不能成比例地应用到大直径管中,而且划分标准或界限也不能按比例放大或缩小。应用混沌分析方法,对油水两相流流动的持水率测量信号进行相空间重构处理,计算出不同流型下的分形维数和关联维数,实现了用混沌方法对两相流流型进行辨识。     

三差压气液两相流流量计的研制与应用

为了对气液两相流流量进行准确计量,提出了基于弯管流量计的新型气液两相流流量测量方法。设计了由弯管、水平管和垂直管组成的三差压传感器,通过对3个差压信号进行分析,建立了压差与质量流量的关系模型,进而设计了三差压气液两相流流量计。同时通过标准表法对设计的流量计进行了试验验证。验证结果表明,三差压气液两相流流量计的测量精度达到±3%,可实现气液两相流的流量测量,与目前的两相流流量计相比精度有了很大提高。     

基于非等温三相流模型的欠平衡钻井井底压力预测

考虑欠平衡钻井中钻屑的影响以及由于地层和钻井液之间热量传递导致的温度变化,应用气-液-固三相流模型来模拟井筒流体,计算井筒温度和压力分布,分析不同参数对环空内流体压力和温度分布的影响.研究表明,与两相流模型及其他考虑地温梯度的三相流模型相比,考虑传热的非等温三相流模型能够更加准确地预测欠平衡钻井井底压力.井筒内黏性耗散...     

水平及微倾斜管内油气水三相流流型特性

以4号机械油、自来水和空气为实验介质,对水平及微倾斜有机玻璃管内油气水三相流的流型及其转变特性进行了实验研究。采用观察法和流型识别仪相结合的方法,按照油、水两相的关系以及气液界面总体特征,将管内油气水三相流的流型进行了划分,并给出了相应的流型结构及流型图。以实验数据为基础提出了考虑流动参数变化影响的反相点预测关联式。按照现有的关于气液两相流的流型转变准则以及考虑流动条件的油水乳状液的变化规律,对管内油气水三相流各流型之间的相互转变进行了预测和分析,结果表明,气相的作用使油水分布发生了很大变化,不同流动条件下的油水混合物的物性变化也很大。     

A Computational Scheme for Fluid Flow and Heat Transfer Analysis in Porous Media for Recovery of Oil and Gas

A finite-element scheme has been formulated, which is capable of solving transient analysis of both conductive and convective heat transfers due to fluid flow in porous media. The model also includes the latent heat effect to consider the phase change aspect of a frozen medium. To test the validity of the model, it was applied to six cases for which analytical solutions are available. The test cases cover (i) single-phase fluid flow through porous media, (ii) radial conduction with and without phase change, (iii) conductive and convective heat transfer in an aquifer, and (iv) two-phase immiscible flow in porous media. In all these cases, good agreement with analytical solutions are observed validating the computational scheme. This computational scheme should be useful in solving frozen ground problems, thermal stimulation technique for natural gas recovery from hydrates, and single-phase and two-phase convective heat transfer problems in enhanced oil recovery scheme in petroleum engineering.     

低速同轴阵列电容法测量含水率的新理论模型

低速、泡状油水两相介质在流过同轴阵列电容含水率传感器的环形空间时,会增加或减少带绝缘层的内电极上油相滞留层的厚度。根据这一机理和一些假设,建立了一个新的含水率检测理论模型。该模型揭示了同轴阵列电容含水率传感器输出信号频率与含水率间为复杂的对数关系,并与流体的流量、黏度、温度、电容传感器绝缘层材料、传感器结构等有关。同轴阵列电容含水率传感器的特性实验和实验条件下的理论计算表明,在含水率大于50%的情况下,含水率绝对误差很小,标准差为1.4%。这表明在内电极绝缘层上滞留的油层厚度的增减遵从指数变化规律,依此建立的含水率模型具有高含水良好的适用性。