[发明专利]一种电磁感应技术测定两相流相分率的装置及方法

说明书

本发明公开了一种电磁感应技术测定两相流相分率的装置及方法，包括传感器壳体，所述传感器壳体内部设有绝缘内衬，所述绝缘内衬与传感器壳体内壁之间设置有发射线圈和接收线圈，所述传感器壳体顶部设有贯穿传感器壳体上部的接收极接线柱和发射极接线柱，所述传感器壳体顶部位于接收极接线柱和发射极接线柱外部设置有转接件，所述转接件顶部连通有表头。本发明可对油水两相流、气水两相流进行相分率测量，不受流体中各相比例及流型的影响，可以全量程(相分率0％‑100％)进行测量。本发明所提供的测试装置可与输油管道直接相连，其接收信号经过采集和预处理后由计算机处理和显示，可实现在线测量。

技术领域

本发明涉及两相流检测技术领域，具体为一种电磁感应技术测定两相流相分率的装置及方法。

背景技术

原油和天然气开采过程中，普遍存在油中含水和天然气中含水的情况，而油水或者气水两相流检测已经成为生产测井的一大难题，准确测量油、气、水的相分率对于确定分层产量，调整开采策略和控制方案具有非常重要的意义。目前油、气、水三相流的测量方法主要有：射线法、电容法、电导法等。射线法计数统计误差较大，取样范围小，使用过程中存在安全辐射问题。电抗法，包括电容法、电导法能够适用的油水比例范围较窄，不适用于全量程 (相分率0％-100％)的两相流测量。为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的应用电磁感应技术测定两相流相分率的方法，是一种避免了射线辐射同时克服电导法和电容法缺陷的两相流相分率测试装置及计算方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种电磁感应技术测定两相流相分率的装置及方法，包括传感器壳体，所述传感器壳体内部设有绝缘内衬，所述绝缘内衬与传感器壳体内壁之间设置有发射线圈和接收线圈，所述传感器壳体顶部设有贯穿传感器壳体上部的接收极接线柱和发射极接线柱，所述传感器壳体顶部位于接收极接线柱和发射极接线柱外部设置有转接件，所述转接件顶部连通有表头。

优选的，所述接收极接线柱底端抵靠在接收线圈上，电信号连接于接收线圈。

优选的，所述发射极接线柱底端抵靠在发射线圈上，电信号连接于发射线圈。

优选的，所述传感器壳体两端内壁均设置有压紧绝缘内衬两端的密封环，且传感器壳体两端位于密封环外侧设置有锁紧螺母。

优选的，所述发射极接线柱顶部连接交变电流产生电路，所述接收极接线柱顶端连接信号采集和处理电路。

优选的，所述表头内部安装信号采集和处理电路，交变电流产生电路、嵌入式微处理器和显示电路。

优选的，所述表头外壁上连通有接线孔。

优选的，所述表头和转接件之间通过螺母固定连接在一起。

本发明还提供了一种电磁感应技术测定两相流相分率的方法，包括如下步骤：

步骤一：当油水或气水两相流的混合流体流过测量管道时，在发射线圈通以恒频交变电流形成电磁场，发射线圈所形成的电磁场会在油水或气水混合物的阴阳离子中形成电涡流，电涡流在接收线圈上产生二次感应电动势，二次感应电动势的大小受电涡流多少的影响，电涡流的多少会因为油水或气水混合物中的水分的比例不同而不同，所以在接收线圈上产生的二次感应电动势会受到原油含水率或天然气中的水分的影响，测量接收线圈上的二次感应电动势就可以得出油水混合物的相分率；

步骤二：根据道尔电磁感应几何因子理论：

式中E₁为发射线圈的激励电流产生的一次感应电磁场； J_T为发射电流密度；ω为激励角频率；μ为磁导率；

式中E₂为原油或天然气中涡流激励的二次感应电磁场； j_s为原油或天然气中涡流密度；

j_s＝σE₁,式中σ为原油或天然气电导率；