[發(fā)明專利]一種油井井下油水兩相流持水率測(cè)量裝置及方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010089215.0
• 申請(qǐng)日: 2020-02-12
• 公開（公告）號(hào): CN111364986A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁春;衣貴濤;王桂宇;江松元;陳小安;宮繼剛;趙俊堂;趙國(guó)龍;楊留強(qiáng);徐慶東;劉曉輝;韓智鑫;劉鎮(zhèn)江;羅旭;劉建堂;王鑫;康林;郭磊;賈健;劉育含;胡福新;鄧林峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油天然氣集團(tuán)有限公司;中國(guó)石油集團(tuán)測(cè)井有限公司
• 主分類號(hào): E21B49/08
• 分類號(hào): E21B49/08;E21B47/00;G06N20/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責(zé)任公司 61200
• 代理人: 李曉曉

本發(fā)明公開了一種油井井下油水兩相流持水率測(cè)量裝置及方法，包括傳感光源模塊、光纖敏感結(jié)構(gòu)、拉曼光譜采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；傳感光源模塊用于發(fā)射光波信號(hào)；光纖敏感結(jié)構(gòu)用于將傳感光源模塊發(fā)射的光波信號(hào)照射到被測(cè)的兩相流上，并收集被測(cè)油水兩相流與光波產(chǎn)生的拉曼散射光，發(fā)送給拉曼光譜采集模塊；拉曼光譜采集模塊包括分光系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，分光系統(tǒng)用于得到特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的拉曼散射光強(qiáng)度信息，將不同頻率的拉曼散射光分開成拉曼光譜特性曲線，成像系統(tǒng)用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；數(shù)據(jù)處理模塊用于使用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)油水兩相流拉曼光譜特性曲線進(jìn)行分析得到兩相流中油的濃度，從而得到油水兩相流持水率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于兩相流持水率測(cè)量領(lǐng)域，涉及一種油井井下油水兩相流持水率測(cè)量裝置及方法。

背景技術(shù)

為了提高原油的開采效率，各油田越來(lái)越多地采用注水采油的措施和水平井開采的方法，這對(duì)井下油水兩相持水率的在線檢測(cè)提出了更高的要求。

目前常用于油水兩相流持水率測(cè)量的儀器有：射線法持水率測(cè)量裝置、微波法持水率測(cè)量裝置、電學(xué)法持水率測(cè)量裝置、熱學(xué)法持水率測(cè)量裝置和超聲法持水率測(cè)量裝置等。

射線法持水率測(cè)量的缺陷在于不僅需要解決射線穿過(guò)管壁產(chǎn)生的衰減問(wèn)題，而且需要一個(gè)穩(wěn)定可靠的射線源，還要考慮輻射的防護(hù)以及放射物的安全管理，因而使該方法的應(yīng)用受到一定限制。

微波法持水率測(cè)量裝置的缺陷在于微波對(duì)人體有一定的危害，對(duì)安全管理與維護(hù)有較高的成本要求。

電學(xué)法持水率測(cè)量裝置測(cè)得的電容電導(dǎo)值不僅與流體的組份有關(guān)，而且還受流體的流型和流體組份電導(dǎo)率變化的影響，使得實(shí)際使用中精度受到較大影響。

熱學(xué)法持水率測(cè)量裝置的實(shí)際使用中易受噪聲影響。

超聲法持水率測(cè)量裝置包括上述測(cè)量裝置，均存在無(wú)法再高溫高壓下工作的缺陷，這對(duì)油水兩相持水率的測(cè)量造成了很大的限制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種油井井下油水兩相流持水率測(cè)量裝置及方法，測(cè)量穩(wěn)定可靠、對(duì)人體沒(méi)有危害，并且不會(huì)受到高溫高壓的影響。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種油井井下油水兩相流持水率測(cè)量裝置，包括傳感光源模塊、光纖敏感結(jié)構(gòu)、拉曼光譜采集模塊和數(shù)據(jù)處理模塊；

傳感光源模塊用于發(fā)射光波信號(hào)；

光纖敏感結(jié)構(gòu)包括Y型光纖、殼體和光纖探頭，Y型光纖伸入殼體與光纖探頭連接，Y型光纖前端分叉的兩條光纖分別為入射光纖和收集光纖；光纖探頭包括透鏡和濾光片，透鏡位于殼體前端，濾光片前端朝向透鏡后端，入射光纖與透鏡后端連接，收集光纖與濾光片后端連接；Y型光纖后端與傳感光源模塊輸出端連接；光纖敏感結(jié)構(gòu)用于將傳感光源模塊發(fā)射的光波信號(hào)，經(jīng)過(guò)Y型光纖的入射光纖，通過(guò)透鏡將光波信號(hào)照射到被測(cè)的兩相流上，并通過(guò)收集光纖收集被測(cè)油水兩相流與光波產(chǎn)生的拉曼散射光，將后向拉曼散射光通過(guò)Y型光纖發(fā)送給拉曼光譜采集模塊；

拉曼光譜采集模塊輸入端與Y型光纖后端連接，拉曼光譜采集模塊包括分光系統(tǒng)和成像系統(tǒng)，分光系統(tǒng)用于得到特定波長(zhǎng)范圍內(nèi)的拉曼散射光強(qiáng)度信息，將不同頻率的拉曼散射光分開成拉曼光譜特性曲線，成像系統(tǒng)用于將光信號(hào)轉(zhuǎn)化成電信號(hào)；

數(shù)據(jù)處理模塊輸入端與拉曼光譜采集模塊輸出端連接，數(shù)據(jù)處理模塊用于使用深度學(xué)習(xí)模型對(duì)油水兩相流拉曼光譜特性曲線進(jìn)行分析得到兩相流中油的濃度，從而得到油水兩相流持水率。

優(yōu)選的，分光系統(tǒng)采用波分復(fù)用器。

優(yōu)選的，殼體前端設(shè)置有光學(xué)玻璃窗，光學(xué)玻璃窗位于光纖探頭前方。

進(jìn)一步，光學(xué)玻璃窗的材質(zhì)為藍(lán)寶石。