[发明专利]一种基于双环电导探针阵列的水平井持水率测量方法

摘要

一种基于双环电导探针阵列的水平井持水率测量方法属于多相流检测技术领域。首先，建立从水平井油界面高度到水平井持水率的数学关系；然后，根据探针阵列不同的放置角度和探针分布情况，建立浸没在水中的探针个数与水平井持水率的对应关系；其次，对电导探针阵列响应异常的情况进行修正，得到相对准确的浸没在水中的探针个数，并获得相应的持水率。实验结果表明本发明方法是可行和有效的，不仅能提高水平井持水率的测量精度，而且具有较好的鲁棒性，适用于实际工程应用。

主权项

1.一种基于双环电导探针阵列的水平井持水率测量方法，其特征在于，步骤如下：第一步，建立从水平井油水界面高度到持水率的数学关系，即式中，式[1]中，α表示水平井油水两相流的持水率，h表示油水界面高度(15)，R表示水平井内径半径(13)；第二步，建立从电导探针浸没水中的个数到水平井持水率的对应关系；双环电导探针阵列测井仪内外环各有12支探针，按着等角度和等间距均匀分布在半径为r1(31)和r2(32)的内外圆环上，内外环电导探针按顺时针顺序排列，编号顺序分别是#13‑#24和#1‑#12(33)，水平管道半径为R(13)；假设水平井油水界面相对稳定，根据测井仪的探针阵列的放置角度不同，分别讨论：(a)恰有1支探针位于探针阵列圆环的最低位位置；油水界面高度、持水率以及最大的理论测量误差分别用d(34)、α和e表示，修正后的持水率和最大误差分别用α和表示，随油水界面高度上升，(i)当0≤d＜R‑r2时，浸没水中探针个数为0，持水率值为α1＝0；(ii)当d＝R‑r2时，浸没水中探针个数恰为1，且该探针处在油水分界面上，利用式[1]计算得出持水率为α2；结合(i)和(ii)，当浸没水中探针个数为0时，即0≤d＜R‑r₂，将持水率值从α₁＝0修正为则对应的最大理论误差从e₁＝α₁减小为(iii)当d＝R‑r1·cosθ时，浸没水中探针个数恰为3，其中恰有2支探针位于油水分界面上，利用式[1]计算得到持水率为α3；结合(ii)和(iii)，当浸没水中探针个数为1时，即R‑r₂≤d＜R‑r₁·cosθ时，将持水率从α₂修正为则对应的最大理论误差从e₂＝α₃‑α₂减少为(iv)由(i)、(ii)和(iii)推出，随油水界面高度上升，即d从0到2R逐渐增大，依次出现恰有0支、1支、3支、4支、6支、8支、10支、14支、16支、18支、20支、21支、23支、24支电导探针浸没在水中以及管道全部充满水的15种情况，得到油水界面高度向量为{d_t|t＝1,2,...,15}，其中，t表示油水界面高度值的序号，利用式[1]计算得到对应的水平井持水率向量为{α_i|i＝1,2,...,15}，其中，i表示持水率值的序号；将前14种情况下的持水率进行修正，得到持水率修正值向量为{α_i|i＝1,2,...,14}，其中，修正后的最大理论误差向量为{e_i|i＝1,2,...,14}，其中(b)两支电导探针的中心位于最低位置；油水界面高度、持水率以及最大的理论测量误差分别用λ(35)、β和ζ表示，修正后的持水率和最大误差分别用β和ξ表示；随油水界面高度的上升，即λ从0到2R逐渐增大，依次出现恰有0支、2支、4支、6支、8支、10支、12支、14支、16支、18支、20支、22支、24支电导探针浸没在水中以及管道全部充满水的14种情况，得到油水界面高度向量为{λ_s|s＝1,2,...,14}其中，s表示油水界面高度值的序号，利用式[1]计算得到对应的水平井持水率向量为{β_j|j＝1,2,...,14}，其中，j表示持水率值的序号；同理，将前13种情况下的持水率进行修正，得到持水率修正值向量为{β_j|j＝1,2,...,13}，其中修正后的最大理论误差向量为{ξ_j|j＝1,2,...,13}，其中，(c)当浸没水中的探针个数在(a)和(b)两种情况中均出现时，使用该个数在两种情况下对应持水率值的平均值作为该个数的持水率值；然后，对于在(a)和(b)两种情况中均未出现的个数，其持水率值用相邻数字对应持水率的平均值表示，从而建立完整的从浸没水中的探针个数到持水率的对应关系；第三步，确定电导探针浸入在水中的个数，并获得相应持水率值；根据24支电导探针的响应输出判断浸没在水中的电导探针个数，并基于以下两条准则对浸没水中的探针个数进行修正：准则一：若探针位于油水分界面上，则该探针的输出响应不稳定，判定该探针浸没在水中；准则二：当确定#m号和#n号探针浸没在水中后，若某探针的编号位于按#m‑#1‑#n或#m‑#13‑#n顺序排列的序列中，则判定该探针浸没在水中；然后根据第二步建立的从浸没水中电导探针个数到持水率的对应关系，得到相应的水平井持水率。