[發明專利]一種兩相流分相含率的測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201110269088.3
• 申請日: 2011-09-14
• 公開（公告）號: CN102375024A
• 公開（公告）日: 2012-03-14
• 發明（設計）人: 李利品;黨瑞榮;高國旺;殷光;趙東升
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01N27/74
• 分類號: G01N27/74
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所 61215
• 代理人: 弋才富

技術領域

本發明涉及油氣領域的測量技術領域，特別涉及一種用于測量油水或者氣水兩相流分相含率的測試裝置及方法。

背景技術

油水和氣水兩相流在石油工業中普遍存在，而氣水或者油水兩相流檢測已經成為生產測井的一大難題，準確測量油、氣、水的比例對于確定分層產量，調整開采策略和控制方案具有非常重要的意義。目前油、氣、水三相流的測量方法主要有：射線法、電容法、層析成像法、電導法、聲波法等。

射線法計數統計誤差較大，取樣范圍小，使用過程中存在安全問題。電抗法，包括電容法、電導法、層析成像法，能夠適用的油水比例范圍較窄，如電容法和ECT不適用于多相流中導電介質為連續相的情況，電導法和ERT不適用于不導電介質為連續相的情況。因此在實際生產中，為了適應流型的變化，通常將電導法和電容法結合使用，造成了生產過程中測量設備和控制程序的繁瑣。

為了解決上述問題，國內外學者也在探索新的多相流測量方法。Abdullah?A.Kendoush等人也采用自耦變壓器，施加高頻諧波信號測量油水兩相流中的相含率。作者也曾在2009年嘗試采用感應線圈系進行多相流中含水率的測量。但上述測量系統均采用諧波發射信號，測量過程易受到直耦信號的影響，使得測量信號的后續處理和校正過程比較復雜。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺陷，本發明的目的在于提供一種兩相流分相含率的測試裝置及方法，是一種能克服感應線圈一次場影響同時能克服電導法和電容法缺陷的兩相流相含率測試裝置及計算方法，其在兩相流無論連續相為導電相還是不導電相的情況下都可以測量，同時從時間上可以很好的去除一次場的影響。

為了達到上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種兩相流分相含率的測試裝置，包括一測量管道1，測量管道1內壁上鑲嵌有線圈系2，線圈系2由兩組發射線圈3和一組接收線圈4組成，接收線圈4位于兩組發射線圈3之間，兩組發射線圈3串聯后連接瞬變信號產生電路5，接收線圈4連接瞬態信號采集和預處理電路6，瞬態信號采集和預處理電路6和計算機7相連。

測量管道1的管壁為非金屬絕緣材料。

所述線圈系2為三線圈系，所述接收線圈4居中設置，所述發射線圈3包括兩個線圈，對稱間隔設置在接收線圈4的外兩側。

所述的瞬變信號包括單極性和雙極性方波、梯形波、半正弦形波或三角形波。

一種兩相流分相含率的測試方法，包括以下步驟：

步驟一、當油水兩相流的混合流體流過測量管道1時，發射線圈3的線圈T1和線圈T2通以脈沖電流，當發射電流突然降為零時，在發射線圈3周圍的油水兩相流中將產生急劇變化的磁場和電場；在脈沖關斷期間，通過接收線圈4接收測量管道內油水兩相流產生的二次感應電動勢，接收線圈4上的響應經過瞬態信號采集和預處理電路6進行放大、濾波、數據采集輸入到計算機7進行計算；

步驟二：計算接收線圈4上的差分響應ΔEMF：

ΔEMF＝EMF(α_o＝x)-EMF(α_w＝100)????????????(1)

式中EMF為接收線圈4的感應電動勢，α_o為含油率的百分比，α_w為含水率的百分比，x為任意值(x為實際場合的含油率)。

步驟三：計算差分響應ΔEMF的二磁場有效信息值S_EMF：

SEMF=∫t1t2ΔEMF·dt---(2)]]>

式中，t₁、t₂分別為瞬態信號的開始和結束時刻。

步驟四：計算兩相流中的分相含率：含油率α_o，含水率α_w。