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低产液高含水油水两相流流量测量实验研究

作　者: 孔垂广
导　师: 于宝
学　校: 东北石油大学
专　业: 固体地球物理
关键词: 低孔渗油井测试产出剖面流量测量含水率测量传感器
分类号: P618.13
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

针对我国各油田在油田注水开发后期广泛存在的含水率大于90%，日产量小于10方的油井情况，而目前为油田开发提供动态资料的产液剖面测井还没有提供更低的流量测量下限，以及具有更高分辨率的含水率测量仪器的现实，本文通过实验对低流量和高含水测量方法和仪器进行了研究，取得了积极的成果，该成果填补了垂直油井产液剖面测试技术的空缺，对于指导低孔渗油气田的开发具有重要的意义。根据流体力学相关原理，建立了适合低流量测量的理论模型，分析了其中的影响因素，采用独特设计技术，研制出了外径为28mm的浮子流量传感器。通过一系列相关实验，确立了油井流量在0～20方/天变化范围内，所研制的浮子流量传感器的测量频率响应与被测液体流量之间为线性关系。对浮子流量传感器的流量下限进行了估测，即使在模拟仿真系统所能提供的水流量下限（0.24方/天）和油流量下限（0.05方/天）情况下，传感器仍有较高频率输出响应，表明所研制的浮子流量传感器适合低产液油井流量测量。基于垂直模拟井中对低产液流体在有机玻璃管仿真产液剖面测试仪器中的流动形态的观察与研究以及前人的研究成果，结合流体力学相关原理，本文建立了同轴电容法测量含水率的理论模型，研制出一种更加适合高含水率流体测量的新型同轴阵列电容传感器。对同轴阵列电容传感器的含水率特性在0-100%范围内进行了实验测量研究，结果表明，所研制的同轴阵列电容传感器的含水率特性在0-100%含水率变化范围内为对数关系，尤其在含水率大于90%情况下具有更高的响应分辨率，且具有较好的重复性，表明所研制含水率传感器适合低产液高含水油井的含水率测量。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
创新点摘要  7-10
绪论  10-17
  0.1 低产液高含水油水两相流流量与含水率测量的意义  10
  0.2 国内外发展现状及发展趋势  10-16
    0.2.1 流量测量国内技术及发展趋势  10-13
    0.2.2 含水率测量国内现状及发展趋势  13-15
    0.2.3 国外技术及发展趋势  15-16
  0.3 本文主要研究内容  16-17
第一章油水两相流地面模拟仿真系统  17-19
  1.1 实验系统组成  17
  1.2 各组成部分描述  17-19
    1.2.1 油水储集罐及稳压装置  17-18
    1.2.2 油水收集与分离罐  18
    1.2.3 控制与计量装置  18
    1.2.4 模拟井  18
    1.2.5 数据采集装置  18-19
第二章低产液流量测量及其传感器实验研究  19-40
  2.1 低流量测量基本原理  19-24
    2.1.1 低流量测量敏感元件的设计思想  19-20
    2.1.2 流量测量原理  20-21
    2.1.3 模型影响因素分析  21-24
  2.2 流量敏感元件的设计与制作  24-25
  2.3 转换电路研制  25-26
    2.3.1 转换电路结构  25-26
    2.3.2 转换电路工作原理  26
  2.4 转换电路各部分工作分析  26-35
    2.4.1 正弦波信号产生电路  26-28
    2.4.2 差动变压器电路  28-29
    2.4.3 差动测量放大器  29-30
    2.4.4 相敏检波器电路  30-32
    2.4.5 低通滤波器电路  32-33
    2.4.6 零位调整电路  33
    2.4.7 压频转换器电路  33-35
  2.5 低流量传感器实验测量  35-38
    2.5.1 浮子位移与转化电路输出响应之间关系测量  35-36
    2.5.2 流量与传感器输出频率间关系测量  36-38
  2.6 低流量测量模型建立  38
  2.7 本章小结  38-40
第三章垂直井仿真测井仪器管路中油水流型实验研究  40-51
  3.1 流型研究意义  40
  3.2 流型的分类和检测现状  40-42
  3.3 影响油水流型的因素  42
  3.4 油水流型对含水率检测的影响  42
  3.5 观测油水两相流流型的试验系统  42
  3.6 低产液高含水情况下测井仪器中流型实验观测  42-50
    3.6.1 无阻流情况下，不同流量不同含水条件下仪器内筒中油水流型变化  43-47
    3.6.2 有阻流情况下，不同流量不同含水条件下仪器内筒中油水流型变化  47-50
  3.7 本章小结  50-51
第四章含水率测量及其传感器实验研究  51-71
  4.1 同轴电容传感器的基本理论研究  51-56
    4.1.1 同轴电容传感器的电容  51-53
    4.1.2 同轴电容法含水率检测的原理  53-55
    4.1.3 含水率与仪器频率响应数学模型  55-56
  4.2 含水率测量敏感元件的研制  56-58
    4.2.1 同轴阵列电容器的结构设计  56-57
    4.2.2 同轴阵列电容器的制作  57-58
  4.3 含水率检测电路的设计  58-60
  4.4 同轴阵列电容含水率特性响应实验研究  60-65
    4.4.1 实验测量系统  60-61
    4.4.2 含水率动态实验基本步骤  61
    4.4.3 同轴阵列电容法测含水率动态实验测量结果  61-65
  4.5 同轴阵列电容法含水率特性响应的影响因素实验  65-68
    4.5.1 温度对阵列电容含水率特性响应的影响  65-67
    4.5.2 水的矿化度对阵列电容含水率特性响应的影响  67-68
  4.6 含水率测量模型的建立  68-70
    4.6.1 同轴阵列电容含水率传感器含水率响应特性数值模拟  68-69
    4.6.2 同轴阵列电容法含水率测量模型的建立  69
    4.6.3 新模型下同轴阵列电容含水率传感器含水率响应特性数值模拟  69-70
  4.7 本章小结  70-71
结论  71-72
参考文献  72-75
发表文章目录  75-76
致谢  76-77
详细摘要  77-89

低产液高含水油水两相流流量测量实验研究

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