[发明专利]油气水三相流流动参数声电传感器组合测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气水三相流流动参数声电传感器组合测量方法

背景技术

随着陆上油田逐渐进入高含水期开采阶段，由开采厚层、好层到开采薄层、差层，地下地质情况越来越复杂，油井多呈低产液生产状态。据统计，大庆油田小于20方/天的油井占33％；辽河油田小于15方/天的油井占88.5％；新疆油田小于10方/天的油井占87.2％。如果再考虑地层原油脱气或产气诸多因素，油井动态监测势必面临严峻的低产液高含水油气水三相流生产条件。从多相流体力学角度分析，低产液意味着三相流相间存在强烈的相间相对运动(滑脱速度)，其水连续相中的分散相局部流速及局部浓度分布剖面呈严重非均匀分布，致使油井低产液高含水油气水三相流流量测量非常困难。

油井多相流测试始终是伴随油田开发的一项重要配套技术，随着陆上油田逐渐进入三次采油阶段，对油井三相流产出剖面动态监测需求更为突出。因此，研究具有可靠性、重复性及较高测量精度油井低产液高含水油气水三相流产出剖面测井方法，对优化油井生产动态特性及指导油气田开发调整具有极为重要意义。

针对油井油气水三相流产出剖面测井难题，已有的集流型放射性低能源油气水三相流流量测量方法遇到困难：①.放射性低能源密度及持水率测量模型假设条件是三相流为均相流动，但是，低产液高含水三相流流动特性难以满足此苛刻测量流动条件；②.由于集流型涡轮流量计总流量测量受流体混合密度及流体非均匀分布影响，致使涡轮叶片转速与流体总流速之间呈非线性响应特性，总流量测量产生较大误差；③.由于放射性低能源法存在自身放射性统计涨落及测量响应速度慢等不利因素，致使对油水相间密度差较小的持水率或持油率测量精度较低；④.放射源Cd-109是一种加速器生产的放射性核素(半衰期为453天)，在安全生产、仪器成本及环境保护方面也有较大局限性。

发明内容

针对油井低产液高含水油气水三相流流量测量技术难题，本发明提出一种油气水三相流声电传感器组合测量方法，旨在为水为连续相的低产油高含水油气水三相流产出剖面测井提供新途径。本发明的技术方案如下：

一种油气水三相流流动参数声电传感器组合测量方法，用于在内径20mm的小管径内的以水为连续相的油气水三相流相关速度及分相持率的测量，采用插入式电导传感器进行油气水三相流相关流速测量，采用带保护电极的弧形对壁式电导传感器进行油气水三相流持水率测量，采用透射式超声传感器进行油气水三相流持气率测量，最后实现总流量及分相流量预测，方法如下：

(1)按自下而上依次顺序地安装在垂直小管道内：脉冲透射式贴片形状超声传感器，带保护电极的弧形对壁式电导传感器和插入式电导传感器；

(2)利用透射式超声传感器提取油气水三相流持气率，其发射端和接收端均为贴片状，发射端面与小管道内壁尽量保持光滑，当油气水三相流流过超声传感器时，采集超声传感器输出信号，并提取每个脉冲触发周期内的声波首脉冲幅值最大值，即能量最大值作为一次触发采集到的信号，经过多次触发采集，可获取超声传感器接收端声波脉冲最大值序列；

(3)利用插入式电导传感器，其包括插入体和镶嵌在其外表面的电导传感器，电导传感器包含两组分别分布在上游和下游的电极，其中，插入体的作用是使其周围的环形通道内局部流速及局部浓度非均匀分布程度得到显著改善，进而获取高相似性的上游及下游测量电极相关信号，达到三相流相关流速与实际总流速之间的有效相关；基于插入式电导传感器上下游电极测取的相关信号，通过计算两列相关信号互相关函数峰值对应的渡越时间，根据相关电极之间的间距，计算出油气水三相流相关流速。

(4)基于带保护电极的弧形对壁式电导传感器响应信号，并利用Maxwell方程可提取油气水三相流持水率；

(5)实现三相流总流量及分相流量预测。

其中的(2)，在段塞流和混状流条件下，通过获取超声传感器接收端声波脉冲最大值序列，测得的超声传感器最大值序列中取值最小的部分与气塞对应，其余部分与液塞对应，由此将超声传感器最大值序列分离出气塞部分对应的声波序列和液塞对应的声波序列；视气塞部分对应的持气率为100％，液塞部分对应的持气率可采用泡状流持气率计算模型提取；将气塞部分与液塞部分对应的持气率进行综合平均，获得泡状流、段塞流及混状流三种流型下的持气率。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：