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。     

水平油水分层条件下阻抗含水率计仿真实验研究

水平井中油水分层流动是主要的流型,因此研究阻抗含水率计在油水分层情况下的响应规律是必要的。对阻抗含水率计在水平油水分层的条件下进行了仿真和实验研究,从仿真和实验结果的处理和分析中得到了在水平层流的情况下对该传感器相对响应产生影响的各种可能因素,并且阻抗含水率计的响应在仿真和实验结果上具有良好的线性特性。     

垂直管径内油水两相流流型与涡轮传感器间特性实验研究

涡轮传感器作为流量计被广泛应用在测井仪器中,油水两相流流动对涡轮传感器测量的影响以及涡轮传感器对油水两相流流动特性的影响对产出剖面测井作用很大.通过垂直小管径实验装置中涡轮传感器在油水两相中响应频率的测量及PCI信息采集系统对涡轮响应频率信号进行分析.利用高速摄像的方法在涡轮传感器上下两端进行拍摄,记录并分析油水两相流流动特性.结果表明,涡轮传感器在油水两相流中的转动受流型影响很小,但油水两相流动特性受涡轮传感器影响较大.油水总流量10 m3/d时,涡轮传感器对流体流动特性影响最小.油水总流量小于10 m3/d时,涡轮传感器对油滴的聚集效果大于打散效果,过涡轮传感器后油滴粒径变大,数量变少;油水总流量大于10 m3/d时,涡轮传感器对油滴的打散效果大于聚集效果,油滴粒径变小,数量较多.据此,更直观地分析仪器通道内涡轮传感器对油水两相流流动特性的影响,为测井新仪器的制造与优化提供有利的依据.     

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.     

近水平小管径油水两相流量和含水率测量响应规律实验研究

在产出剖面测井中,井下油水两相流的流量和含水率是两个重要的测量参数。实验针对±5°内多个倾斜角度条件下,近水平Φ20mm小管柱内油水两相流动及其对测量仪器的影响进行了研究,总结了涡轮传感器测量流量及阻抗传感器测量含水率的响应变化规律,并从流动机理及测量条件出发分析测量影响因素,对水平井测量和解释具有很好的参考和指导意义。     

水平井油水两相管流流量和含水率测量方法实验研究

根据水平井测井仪器研制的总体技术方案,研制了流量与含水率测量样机,对样机在室内进行了实验。通过实验结果分析认为,低流量油井的水平井产出剖面测量需要采用集流方式测量,流量响应在各个倾斜角度下具有相同的响应规律,涡轮响应基本不受角度的影响;含水率测量必须采用适应低含水和高含水传感器组合测量,采用电容法和阻抗法是可行的,但流动管道角度的变化对含水率的响应有着一定的影响,含水率的解释需要考虑管道倾斜角度的变化。     

基于高速摄像与多参数结合的油水两相流流型实验分析

通过在垂直小管径多相流实验装置上的实验,利用高速摄像机拍摄了油/水两相流多种流动状态下的高速摄像图片,对不同流量及不同含水率下拍摄的图片进行了流型划分。在垂直小管径实验装置上进行了差压传感器及阻抗传感器在油水两相流中的实验。差压传感器在油/水两相流中的实验结果体现了油/水两相流流型的变化规律,差压值出现波峰的含水率范围可确定为流型转换的过渡区域;阻抗含水率传感器在油/水两相流中的含水率测量下限可确定水为连续相范围。通过高速摄像与差压传感器及阻抗传感器相结合,综合分析得到了垂直小管径油水两相流流型图。     

页岩气水平井气水两相流流型数值模拟

由于井下高温高压的环境,目前尚无法直接对页岩气水平井内流体流动进行物理实验,水平井内多相流流型特点亟待研究。首先,基于某页岩气水平井生产测井数据,建立内径0.124 m,长16 m,倾角分别为±2°、±1°、0°的5组井下管道模型,采用Fluent软件内置的VOF多相流模型对井下高温高压高气量下气水两相流进行仿真模拟。获得不同倾角、不同流量配比的气水两相流流型。其次,利用模拟流型结果分析井倾角、含水率对流型的影响;与经典的Mandhane流型图做对比,分析流型分布的差异。结论如下:井下气相流量为1 000 m3·d-1时,(1)±2°内的井倾角对流型影响不大,不会使流型发生显著变化。(2)液相流量超过250 m~3·d~(-1)时流型由分层流转变为波浪流,液相流量超过1 000 m~3·d~(-1)时流型开始向气泡流转变。(3)与Mandhane流型图相比,模拟实验中分层流与气泡流的分界面提高。最后,采取数值模拟方法弥补了物理实验的不足,仿真模拟结论可为生产测井解释模型的建立提供一定的参考。     

阻抗式含水率传感器优化设计实验研究

为优化阻抗式含水率传感器结构 ,进行了实验研究。模拟装置的电场分布显示 ,传感器内大部分区域电场的分布是均匀的。将测量电极对置于均匀场中 ,能减小流型的影响。用在模拟装置中移动不同尺寸绝缘块的方法模拟油泡在传感器内的流动 ,得出测量电极间距应大于 1.5倍电场宽度的结论。不同电极间距的实际传感器在模拟井中对含水率的响应结果显示 ,测量电极间距为 1.5～ 2倍电场宽度时 ,传感器具有良好的分辨能力     

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.     

水平井、斜井集流式生产测井实验研究

低产液井、斜井、水平井生产动态监测是生产测井领域的难题.斜井、水平井多相流动实验结果表明,不同井斜情况下集流伞的流量频率值均随着液流量的增大而增大;完全水平状态下流量频率值受含水百分比的影响较大,同等流量情况下随着液体中含水百分比的增大先逐渐减小,而后逐渐增大;在井斜或垂直状态下,流量频率值受含水百分比的影响较小,当液流量较大时,流量频率值与液流量呈较好的线性关系;当液流量较小时,随着井斜角的增大,对集流流量计和持水率计的影响会逐渐增加,相比较而言,对持水率计的影响更为严重.井身达到水平时,采用持水率资料计算含水率时误差较大.     

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。     

阻抗传感器电场分布的仿真及实验研究

文章介绍了利用ANSYS和MATLAB软件对应用于油水两相流含水率测量的阻抗传感器电场分布的仿真结果。对阻抗传感器电场仿真的可靠性进行了实验研究,通过实验证明了电场仿真的正确性。利用软件进行电场分布的仿真研究对于合理设计阻抗传感器的结构具有很好的指导意义。通过软件对电场分布进行仿真研究相对于利用实验装置模拟电场分布的优点是可以避免大量繁重的实验,缩短研发周期。     

集流型流体电容含水率计低流速测量原理

本文详细分析了用于生产测井中测量油、水两相流含水率的集流型流体电容含水率计在低流速下的测量原理。由于低流速时内电极表面的亲油性以及轻质相的油在垂直管道中趋于中心向上流动，集流型流体电容含水率计在低流速情况下，含水率以对数的形式改变仪器的响应频度。．     

油井中混合流体电导率与持水率关系研究

对于油井中的混合流体来说,在一定的温度、压力条件下,混合流体的流动状态与导电特性主要取决于油、气、水的相对比例和分布状况。目前中国油田大多数处于高含水阶段,生产测井井段的流动几乎90％都是泡状流动,其形状可分为圆球状和椭球状。发现多数情况下油、气是呈圆球状泡体向上运动的,仅在趋近于过渡带时才出现椭球状泡体。为此推导了油、气泡分别呈圊球状和椭球状泡状流动时油、气电导率与持水率的关系式,发现混合流体电导率值相差很小。认为不同持水率的电导率变化范围很大．而且生产井中的水包括原生地层水和注入水,其结果必然造成生产井中地层水的电导率大幅度变化。     

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。     

水膜蒸发空冷器仰角进风的流场研究

水膜蒸发空冷器百叶窗按仰角进风方向安装时,管束下方迎面风速为双峰状。用Fluent软件数值研究的结果表明,百叶窗叶片仰角大于60°时,管束下方的风速很不均匀;百叶窗叶片仰角为15°时,管束下方的风速基本均匀。百叶窗叶片仰角从上到下分别取60°、45°、30°和15°时,管束下方的风速也基本均匀。     

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。     

导流条安放角对气固两相螺旋流动特性的影响

为了保证天然气的安全输送,对以导流条全程起旋的水平管中气固两相螺旋流动进行数值模拟研究。采用DPM模型和RNG k-ε模型对流体流场进行流-固耦合计算,研究不同导流条安放角对水平管内不同横截面流动特性的影响,并引入管道旋流效能评价参数ξ来表征单位长度上压降产生的旋流数大小,优选出最佳安放角。研究结果表明:导流条安放角越大,切向速度越大,轴向速度越小,湍动能越强,压降越大,导流条安放角20°的管道温度梯度变化较快,传热效率最高;在计算工况范围内整管段内颗粒不会在管底沉积,安放角25°的管道导流条附近颗粒浓度极大值区域最大;安放角在10°~25°范围内每增加5°,参数ξ增加0.12,并在安放角25°时达到极值;当安放角大于25°时,参数ξ开始减小,因此选取25°为最佳安放角。研究结果可为螺旋管流安全输送天然气水合物提供理论依据和技术指导。     

吐哈油田过油管伞式集流型产液剖面测试技术的应用

大多数油田的自喷井（气举井）过油管产液剖面测试技术主要使用的是中心流速式涡轮流量计、电容法持水率计等七参数测井仪。由于该技术的局限性，对低产液高含水油井的产液剖面测试则存在一定的困难。随着油田开发期的不断加长，低产液（10m^3/d以下）高含水（50％以上）油井则在不断增加。通过吐哈油田录测井公司与杭州715所合作研制的低产液高含水的全集流过流式一体化含水流量计的应用，研究出了一套用过油管伞式集流型七参数组合仪测试低产液高含水油井的产液剖面测试技术。该技术能更加真实地反映油井的生产状况，解释结果准确可靠。