一种石油生产多分相检测新型光纤传感器研究

为解决石油生产多分相检测问题,研制了一种用于多分相检测的新型双接收端光纤传感器(NDR-FOP),利用ZEMAX光线追迹方法构建了双接收端环形耦合光路(DR-RCOP)模型。对通过NDR-FOP锥形敏感头的光线传输轨迹进行了数学描述与仿真分析。基于研究结果,对油气水多相流混相介质中NDR-FOP多分相检测性能进行了评价以及在实验平台上进行了测试研究,仿真与实验结果均表明:油气水介质之间的差特征值形成了明显的间距,NDR-FOP多分相检测是可行和有效的。     

石油生产多组分监测光纤电导一体式传感器研究

为了解决石油生产多组分监测问题,基于光纤技术和电导技术成功研制了一种用于石油生产多组分监测光纤电导一体式传感器。利用ZEMA光线追迹方法和FEM方法建立FOCIS仿真模型。对电导测量模块(CMM)电场分布、CMM响应特性、光纤测量模块(OFMM)返回光照强度分布、OFMM响应特性等进行了仿真分析。不同油气水三相流流型条件下CMM和OFMM测量值与标准含率值呈现出良好的线性关系,测量相含率误差均在5%以内。在内径为32 mm垂直管道内进行了FOCIS现场实验测试,实验结果表明:在气流量5、20、40 m~3/d,油水总流量10、30、50、70 m~3/d,液相含水率50%、60%、70%、80%、90%等工况下,测量含水率与含气率误差在5%以内。仿真与实验均证明FOCIS油气水多组分监测是可行和有效的。     

一种石油生产永置式地面井口持水率动静态测量装置研究

为满足采油地面井口多相流持水率测量的实际要求,本文结合电导动态测量与筒状电容静态测量技术,研制了一种永置式石油生产地面井口多相流持水率动静态测量装置(PDSWHMD＿SM)。具体地,文中采用有限元方法(FEM)构建了电导-电容一体式传感器(CCIS)数值模型,在此基础上对CCIS管道内流体处于流动及静止状态下分相介质的分布特性、CCIS结构参数、CCIS电学分布特性、不同多相流工况下的响应特性等进行了深入研究,最终确定了CCIS最优结构参数：H_e=90 mm、ID=30 mm、Ih_e=3 mm、H_c=375 mm、IR₁=26 mm、T_c=1 mm、H_m=56 mm,证明了其测量误差在5%以内。另外,本文以总流量5～70 m³/d,持水率50%～90%等多相流工况为例进行了实验研究,实验结果表明：研制的装置PDSWHMD＿SM持水率测量误差同样在5%以内。仿真和实验均证明了PDSWHMD＿SM具有良好的持水率测量性能。     

石油生产光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪研究

为解决石油生产多分相测量问题,基于课题组研制的创新型光纤-电导组合探针设计研制一种用于石油生产多参数测量的高精度、高灵敏度探测仪器。采用ZEMAX光线追迹方法和FEM数值分析方法对光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪电场分布、响应特性进行了理论分析,且验证了其在流量为5、10、20、30 m~3/d,持气率为10%、20%、30%、40%,持水率为90%、80%、70%、60%等工况下良好的测量效果。为进一步证明其优良性能,以液相流量30 m~3/d,液相持水率25%、45%、65%及85%,气流量6、12、24 m~3/d等多相流工况为例进行动态实验分析,其持气率测量误差在5%以内,持水率误差在10%以内。实际动态实验与仿真模拟结果保持相同。充分表明光纤-电导组合探针阵列多分相测井仪的良好的性能。