CN1718999B - 一种气液两相流中含气率的检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种气液两相流中含气率的检测方法，利用共振声谱法对油田生产测井中产出剖面测井的含气率进行检测，解决现有技术中气液两相流中含气率测量精度低以及影响因素难以克服的不足。该方法主要由锁相放大器、功率放大器、谐振腔、水听器、电荷放大器和计算机六部分构成；先由锁相放大器产生扫频信号，扫频信号经过功率放大器进行功率放大，使谐振腔产生谐振，在气液两相介质流量不同的情况下，由水听器将接收信号经电荷放大器送至锁相放大器，最后由计算机记录检测结果。该方法能够准确给出井眼条件下不同流量的含气率，对油田动态进行测试，测量精度高。由于采用物理声学的测试方法，不会对人体造成损害，环保且造价低廉。
Description
技术领域：本发明属于多相流检测方法，具体是一种气液两相流中含气率检测方法，利用共振声谱检测技术对油田生产测井中产出剖面测井的含气率进行检测。
背景技术：在油田开发过程中，准确测量油气水三相流中含气率，对于考察天然气对产出剖面的影响、确定分层分相产量和调整开采方案都具有十分重要的意义。目前，在油田现场对于含气率的常规测量方法主要有井温测井和压差密度计等。井温测井的测量原理(生产测井导论，郭海敏，石油工业出版社，2003：224-232，259-307)：电阻式温度仪是利用金属丝的电阻与温度的函数关系测量井筒温度的，一般情况下是温度上升金属的电阻增加。它主要由热敏电阻、电桥、电子线路短节和套管接箍定位器组成。热敏电阻随温度的变化通过电桥电路转成电压信号、频率信号传至地面。测量所得微差井温曲线(沿井轴方向上单位深度上的井温变化)主要用于研究局部温度异常，当有气体产出，由于气体膨胀吸热，产生了冷却，使温度下降，微差井温曲线通常产生负异常。不足之处：1)受到时间常数(表示仪器感受周围介质温度的速度)的影响。如果感受温度的速度缓慢，当测井速度较高时，仪器反映的温度就小于实际温度，两者就会有误差。2)金属热敏电阻的影响。3)精度差。较难分辨现场条件下的油气水三相流的含气率。4)压力的影响。当压力较高时，气体可能不变冷，甚至具有一定的热量，或者气体在流动中由于摩擦作用而产生的热比它膨胀时吸收的热要多。表现在测量曲线上没有或有一定的正异常。
压差密度计的测量原理(生产测井原理，吴锡令，石油工业出版社，1997：145-150)：利用两个相距2ft的压敏波纹管，测量井筒内流体两点间的压力差值。对于磨阻损失不大的井眼，测出的压力梯度正比于流体密度。仪器由上下波纹管、电子线路短节、变压器、浮式连接管组成。波纹管是压力-位移测量转换元件。为了测量液体的压力，常利用波纹管将压力转换成位移。发生位移后，滑动变压器将压力信号变化为电信号输出。压差式密度计测量的是上下波纹管间的压差。不足之处：1)管径和速度影响。在测井过程中，井内流体一旦进入仪器和套管之间变小的环行截面处，其流速就会增大，这时流体绕着移动的测量仪器还会产生一个附加的速度增量，对测量结果造成影响。2)同密度流体的影响。比如一个井内水柱中有少量气体从中流过，混合密度与油接近，如果有油进入井眼，压差密度值不会有什么变化。
发明内容：本发明的目的是提供一种气液两相流中含气率的检测方法，解决现有技术中气液两相流中含气率测量精度低以及影响因素难以克服的不足之处，利用共振声谱法对油田生产测井中产出剖面测井的含气率进行检测，准确给出井眼条件下不同流量的含气率，对油田动态进行测试，同时提高测量精度。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：气液两相流检测方法主要由锁相放大器、功率放大器、谐振腔、水听器、电荷放大器和计算机六部分构成；先由锁相放大器产生扫频信号，扫频信号经过功率放大器进行功率放大，使谐振腔产生谐振，在气液两相介质流量不同的情况下，由水听器将接收信号经电荷放大器送至锁相放大器，最后由计算机记录检测结果。
由锁相放大器产生的扫频信号，其频率范围为1Hz～100MHz。
本发明是在共振声谱检测技术测量液体声速以及衰减等声参数的基础上，将声谱共振声谱检测技术用于测量油田产出剖面测井的含气率。二者不同之处：第一，前者的研究对象为液体，而本发明为气液两相流；第二，前者为静态测量，而本发明为动态测量；第三，前者测量的是液体声学参数，而本发明测量的是气液两相流的含气率。
本发明具有以下优点和积极效果：
1、由于本发明中采用了共振声谱检测技术，可以准确测量得到气液两相流中的含气率，可以很好地解决生产测井中产出剖面的分层分相产量，进而可以更加科学合理地调整油田注采开发方案，为国家石油工业主战场服务。
2、与以前的测试技术对比，本发明的测试技术更加符合客观实际，即可以更加准确测量气液二相流的含气率，测量精度高。
3、本发明还具有环保和造价低廉等优点，由于采用物理声学的测试方法，既不会对人体造成损害，也不会给地下资源造成污染，是21世纪理想的油田动态测试方法。
附图说明：
图1是本发明的工作原理框图；
图2是本发明中共振幅度与含气率的变化曲线；
图3是本发明中共振频率与含气率的变化曲线。
具体实施方式：
实施例1：
图1为气液两相流中含气率的检测方法的工作原理框，如图所示，该方法主要由锁相放大器、功率放大器、谐振腔、水听器、电荷放大器和计算机六部分构成；它是利用共振声谱技术将锁相放大器产生扫频信号(正弦信号)经过功率放大器放大后进入谐振腔使谐振腔产生谐振。需检测的介质(气体、液体)是经由一个开有气体、液体进口，内部装有流量计、循环泵和温度传感器的气液两相流流动装置进入谐振腔，并经由谐振腔流动，由流量计计量。在气液两相介质流量不同的情况下，由水听器将接收信号经电荷放大器送至锁相放大器，最后由计算机记录检测结果。谐振腔是放置在气液两相流流动装置内，谐振腔固有频率是由谐振腔的直径、高度和厚度确定的。当存在不同含量的气体时，共振声谱发生变化，然后由水听器和电荷放大器将所接收到的信号送至锁相放大器，由计算机记录检测结果。
方法中涉及的锁相放大器、功率放大器、水听器、电荷放大器和计算机可以直接购买，谐振腔可由所提供的设计参数从厂家定制。
本实施例是用气液两相流的检测方法在锁相放大器为1Hz～3KHz的频率范围对于流量为1.16×10-6m3/s～1.16×10-2m3/s的空气和油两相流进行了观测，共振幅度与两相流中含气率的关系曲线见附图2，图中可见，对应于不同共振幅度可以得到不同测量条件下的含气率。
实施例2：
采用气液两相流中含气率的检测方法在锁相放大器为1Hz～3KHz的频率范围对于流量为1.16×10-6m3/s～1.16×10-2m3/s的空气和油两相流进行了观测，共振频率与两相流中含气率的关系曲线见附图3，图中可见，对应于不同共振频率可以得到不同测量条件下的含气率。其它同实施例1。
Claims (1)
1.一种气液两相流中含气率的检测方法，其特征在于：采用共振声谱检测技术测量油田产出剖面测井的含气率，实施所述技术的装置由锁相放大器、功率放大器、谐振腔、水听器、电荷放大器和计算机六部分构成，其中，先由锁相放大器产生扫频信号，扫频信号经过功率放大器进行功率放大，使谐振腔产生谐振，在气液两相介质流量不同的情况下，由水听器将接收信号经电荷放大器送至锁相放大器，最后由计算机记录检测结果。
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