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利用皮球及伞集流型涡轮流量计有效地测量油气水三相流总流量

利用皮球及伞集流型涡轮流量计有效地测量油气水三相流总流量,众所周知,油气水三相流测井技术是目前油田动态监测领域中迫切需要解决的难题之一。从上世纪70年****始,大庆油田与吉林大学合作最早提出了用于自喷井中的集流型放射性低能源测量油气水三相流流量方法。随着大规模的油井转抽,大庆油田在原来三相流测井技术基础上又研制成了皮球及伞集流型环空三相流测井仪,将耐压指标提高到30MPa,耐温指标提高到125℃,采用遥测技术实现了井仪、压力计、涡轮流量计、放射性持水率一密度计多种传感器的组合。在该项三相流测井技术中,涡轮流量计在三相流总流量测量中扮演了重要角色,如何将涡轮流量计与其它密度及持水率测井信息进行有效组合以实现总流量测量是油气水三相流分相流量测量的重要基础。
  拍91年郭海敏运用粘滞性流体力学对涡轮流量计叶片受到的阻力矩进行了理论分析,对油气水三相流按照加权平均方法给出了等效“单相流”的涡轮流量计数学模型[6-7],,指出了涡轮转速与总流量的关系受流体动力粘度及流体混合密度影响,并利用吉尔哈特高灵敏度涡轮流量计在气水两相流中测量数据及斯伦贝谢全井眼流量计在油气水三相流测量数据验证了该理论模型。基于皮球集流型环空三相流测井组合仪,大庆油田张淑英及郑华课题组分别在油气水三相流模拟井中开展了动态测量试验,发现了涡轮流量计测量响应受油气水三相流流动密度影响[2一4」。李占咸等基于油气水三相流流动密度与混合密度客观存在的差异,建立了预测三相流总流量无量纲准数统计模型[8],同时,在借鉴两相流涡轮流量计体积模型[9]、质量模型[10]及动量模型[11]的基础上,金宁德建立了皮球集流油气水三相流涡轮流量计变仪表因子的物理模型[12],并对张淑英课题组取得的油气水三相流动态实验测量数据进行了模型试验评价,指出了动量模型能较好地预测油气水三相流总流量[13-14]。郭海敏及钟兴福等[15-16]]将最优化技术引人了油气水三相流测井资料解释,从数学反演角度丰富了生产测井解释技术内容。
  尽管涡轮流量计在三相流测井技术中已取得一定应用效果,但是,对涡轮流量计测量三相流总流量的理论认识还仍有局限性,近年来的三相流测井实践表明,采用不同集流程度的集流器后,其三相流测井解释模型会发生较大变化,在一定程度上制约了涡轮流量计在三相流测井中的应用效果。鉴于目前对发展油气水三相流测井技术的迫切性[17],本文对皮球集流涡轮流量计从三相流流动特性与测量特性相结合角度进行了综合考察,以期进一步认识涡轮流量计测量油气水三相流机理,并为今后三相流测井解释技术发展提供借鉴。
  1油气水三相流测井组合仪
  1.1皮球集流三相流测井组合仪
  如图1所示,皮球集流环空三相流测井组合仪自下而上是皮球集流器、涡轮流量计、持水率一密度计、井温压力计[3],其中涡轮流量计放置在集流后过流通道内,由于集流器的集流效果,使得测量通道内油气水三相流流型相对变得均匀,可改善涡轮流量计测量效果。密度‘持水率采用放射性低能源测量方法[1]。
  1.2伞集流三相流测井组合仪
  伞集流油气水三相流侧井组合仪自下而上是伞集流器、涡轮流量计、持水率一密度计、井温压力短接和遥测短接(图2)。伞集流器张开后,井内流体进人测量通道,由涡轮流量计侧量体积流量,由持水率一密度计测量密度和持水率,然后流体流出测量通道,井温压力计用来测量井内的温度和压力。
  持水率流-密度计结构如图3所示。放射源在测量流道内居中放置,被测量的三相流体绕过放射源进入测量区域,放射源发射的x射线和y射线通过被测流体后,经过密封准直器使射线准直通过,之后进人由Nal(TI)晶体和光电倍增管(PMT)组成的闪烁探测器。Nal(Tl)晶体将每个x和了(光子转换成为多个可见光子,可见光子的数量正比于到来光子的能量;然后由光电倍增管将这些可见光子转换成电信号输出,信号的输出幅度正比于射线的能量,供后续电路处理。新设计的传感器在流道结构、密封准直器结构和放射源结构等方面做了优化,改善了其动态响应特性。
  6.结束语
  (l)皮球集流涡轮流量计与放射性密度一持水率计组合,在油气水三相流条件下,采用物理模型仍可以给出较高精度总流量预测结果。在如此复杂的油气水三相流侧井技术中,集流型涡轮流量计仍不失为测量三相流总流量的有效方法。
  (2)在油气水三相流流动条件下,尽管伞集流器伞筋间存在混相流体的非线性漏失,且集流后测量通道内流体流动规律异常复杂,但是,伞集流涡轮流量计与放射性密度-持水率计结合,基于多参数测量结果的软测量模型仍可以给出具有较高精度的三相流总流量预测结果。
点击次数:  更新时间:2017-07-02 20:13:47  【打印此页】  【关闭