[發明專利]插入式三扇區弧形對壁電導傳感器含水率測量方法

在審

• 申請號: 201710465234.7
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107449802A
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 金寧德;連恩楊;魏紀東;翟路生;任英玉
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N27/04
• 分類號: G01N27/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所12201
• 代理人: 程毓英

技術領域

本發明涉及油井動態監測領域油水兩相流中高含水率測量方法。

背景技術

我國陸上老油田開發總體上已進入中高含水階段，為了實現穩油控水及提高原油采收率，準確實現油井產出剖面動態監測對油藏管理及優化油井生產動態具有重要意義。

進入中高含水期的油井產液剖面測井面臨極大挑戰，其油井含水率測量難點在于不同流量及含水率范圍內油水兩相流分散相(油泡)泡徑變化十分復雜，傳統電導傳感器對油泡泡徑變化時的含水率測量分辨率有限，尤其在設計傳感器幾何尺寸時難以兼顧中高含水油泡泡徑變化情況的含水率測量精度。此外，中高含水時油水兩相流分散相局部濃度及局部流速沿管截面方向呈非均勻分布，傳統的環形單對電極電導測量法難以精確捕獲管截面相含率，多扇區分布式傳感器信息獲取及融合是克服流型非均勻分布的有效途徑。

發明內容

本發明的目的是提供一種可以較為精確地捕獲截面相含率的油井油水兩相流中高含水率測量方法。技術方案如下：

一種插入式三扇區弧形對壁電導傳感器含水率測量方法，采用插入式三扇區分布式弧形對壁電導傳感器，在集流后小直徑過流通道的中心固定插入體，此插入體固定電導傳感器位置處呈中心對稱，包含三個弧形扇區，在每個扇區的外壁上固定有弧形電極，在管道上與各個弧形電極相對位置也固定有弧形電極，從而構成三對弧形電極，每對電極包括激勵電極和接收電極，用以獲取管道不同扇區位置的局部含水率測量信息，方法如下：通過油水兩相流動態實驗，采集插入式弧形對壁電導傳感器各扇區輸出信號，在數據處理時，將每個扇區測量的混合流體電壓數據處理為歸一化電導值，再將三個扇區的歸一化電導值進行平均，獲得油水兩相流歸一化電導測量值與實驗標定含水率之間實驗相關圖版，進而實現油水兩相流含水率測量。

優選地，每對電極分別光滑嵌入在插入體外壁弧面和過流通道內壁上。基于有限元分析法，以提高電導傳感器靈敏度為主線，優化扇區電極張角、電極高度和電極厚度。

本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點：

(1)本發明設計的插入式導流結構，提高局部空間流動結構穩定性，減小油水兩相相間滑脫對含水率測量影響，提高含水率測量精度。

(2)本發明設計的管道截面扇區分布式陣列測量模式，減小局部濃度和局部流速非均勻特性對整體含水率測量影響，提高含水率測量精度。

(3)本發明設計的弧形對壁電導傳感器和面向靈敏場的傳感結構優化方法，提高局部測量靈敏度，在保持中含水測量精度前提下，改善高含水測量精度。

附圖說明

圖1是插入式三扇區弧形對壁電導傳感器結構圖。

圖2是插入式三扇區弧形對壁電導傳感器局部結構圖。

圖3是插入式三扇區弧形對壁電導傳感器弧形對壁電極部分截面圖。

圖4是插入體示意圖：(a)立體圖；(b)俯視圖；(c)正視圖。

圖5是插入體前置段圖。

圖6是插入式三扇區弧形對壁電導傳感器有限元剖分結構圖。

圖7是中高含水油水兩相流兩種流型(泡狀流、細小泡狀流)三扇區測量信號。

圖7的(a)(c)分別是含水率為90％的油水泡狀流和細小泡狀流對應的三扇區測量信號。

圖7的(b)(d)分別是含水率為95％的油水泡狀流和細小泡狀流對應的三扇區測量信號。

圖8是插入式三扇區弧形對壁電導傳感器在中高含水油水兩相流時歸一化電導測量值與實驗標定的含水率之間實驗相關圖版。

附圖標號說明：

1外管；2插入體；3用于固定插入體的支架；4弧形對壁測量電極

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細描述。

本發明的中高含水插入式三扇區對壁弧形電導傳感器，包括外管1、插入體2、用于固定插入體的支架3和光滑嵌入在管內壁及插入體的三對弧形對壁電極4。每對電極包括激勵電極和接收電極，分別光滑嵌入在插入體弧面和管內壁上。激勵電極圓心角為α，接收電極圓心角為β。激勵電極光滑嵌入插入體弧面，接收電極光滑嵌入管內壁面。

將設計的插入式三扇區弧形對壁電導傳感器安裝在垂直上升油水兩相流小管道上，當中高含水油水兩相流流經傳感器時，采集插入式弧形對壁電導傳感器各扇區輸出信號。在數據處理時，首先，將每個扇區測量的混合流體電壓數據處理為歸一化電導值，然后，將三個扇區的歸一化電導值進行平均，最后，按照實驗圖版提取出相應的含水率值。

下面結合附圖說明插入式三扇區弧形對壁電導傳感器測量方法具體實施過程：