低含水油水两相流等效介电常数模型

电容法测油水两相流含水率在油田的地面油水计量及井中的产出剖面分层测试中都得到广泛应用。持水率(水相体积分数)的测量需要建立油水两相流持水率与传感器电容的关系,为此需要建立混相等效介电常数与持水率的理论模型或经验模型。由于油井采出的地层水以及地面实验室标定所用的自来水在低频和中频时均具有良好导电性,因此,单纯考虑介电性而不考虑导电性会对持水率测量的准确性产生显著影响。基于电介质极化的有效电场理论,在低含水且油水状态为精细泡状流条件下,将水视为良导体,建立了油水两相流等效介电常数模型。按此模型,油水两相流的等效介电常数只取决于持水率和油相介电常数,与水相介电常数以及水相电导率无关,初步实验验证了模型正确。该研究对于油为连续相时油水两相流的含水率传感器的设计和现场应用具有重要意义。

油水环状流截面相含率超声衰减法测量

为研究超声衰减法测量油水环状流截面相含率问题,采用COMSOL仿真软件建立油水环状流模型,选择超声传感器结构尺寸6mm和超声发射频率1MHz进行研究,通过分析油水环状流超声衰减特性,确定油水环状流的超声衰减系数与截面含油率关系,并获得线性关系的测量范围。在此基础上进一步研究非理想环状流相关参数对超声衰减特性的影响,并提出将非理想环状流差别阈限用于定量评价非理想环状流因素对于理想环状流超声衰减法的影响,获得非理想环状流差别阈限±10%以内同心度和椭圆度的变化范围。最后开展了油水环状流静态验证实验。研究结果表明:油水环状流截面相含率在5%~30%范围内,与超声衰减系数呈线性关系,同时在此范围内,非理想环状流差别阈限在±10%以内的同心度和椭圆度变化范围分别为0.75~1和0~5%,实验结果和仿真模拟结果具有近似的上升趋势。

OLGA在天然气集输工艺调整中的应用

在某凝析气田试采开发阶段,开采井数少,油气产量低,为了避免管输原油凝固,气田试采初期采用天然气管输及原油汽车拉运的分输方式。随着生产井数增加,气田油气产量逐年上升,导致原油汽车拉运次数增加,已建分输工艺适应性变差。因此,通过采用OLGA软件从管输压降、管输温降、气液流速、持液率、清管液量多方面对已建集输管道开展分输和混输的适应性分析。结果表明,同样输气量时,混相输送比单相输送起点压力高,温降变化趋势基本一致,输气量较低时,混相输送的气速波动大,输气量越大,气速越大,气体挟液能力越高,持液率和通球液量越小,当管输末点温度大于原油凝固点3℃以上,可将已建天然气集输管道由分输工艺调整为混输工艺,并提出了油气处理厂的改造方案。

水平井油水两相流阵列电磁波持水率计算方法及应用

准确求取水平井多相流持水率和反演井筒流体分布是揭示水平井开发动态的关键基础,以国产阵列电磁波持水率计为切入点开展研究,在对比分析现有阵列持水率定量计算方法基础上,提出了一种基于阵列探头径向投影中点切分面积计算持水率方法,同时对比建立了水平井筒油水两相流高、中、低含水率条件流体介质分布反演方法。研究表明,新方法计算水平井持水率平均绝对误差为4.43%,相对误差为16.34%,明显优于目前采用的权系数法和径向等高面积法;同时,高、中、低含水条件水平井筒流体分布反演以高斯径向基函数法和多元线性法最为匹配,研究成果为矿场水平井多相流生产动态评价奠定基础。

海上油田水平井阵列电容持水率计算方法

水平井的井筒持水率是产出剖面测井解释中的关键参数,如何准确获取和计算水平井井筒持水率对海上油田水平井动态评价、稳油控水尤为重要。通过油水两相物理模拟实验,明确阵列电容持水率计对不同流型的适用性,针对水平井典型分层流提出面积平均法和微元积分法计算井筒持水率。该持水率与实验真实井筒持水率的误差分析表明,考虑仪器截面积的微元积分法计算的井筒持水率精度更高。在不同含水率条件下,其计算的井筒持水率相对误差均小于9%,满足现场应用的精度需求。经过现场测井资料对比分析,微元积分法计算的持水率与剩余油饱和度测井的含水饱和度解释结论相互印证出水层位。微元积分法对海上油田的生产作业具有良好的适用性和应用价值。

吉林油田CO_(2)驱高气液比油井井筒压降预测模型

目前,吉林油田CCUS已进入工业化推广应用阶段,部分井油压超过掺输压力,需介入控压措施,而准确预测井筒压力则是进行转喷预测和控压工艺设计的关键。CO_(2)驱高气液比油井井筒流动具有多组分、存在相变及流型转变等特征,导致现有压降模型不适用。为了进一步揭示CO_(2)驱油井井筒多相流动规律,准确预测井筒压降,开展了油气水三相井筒可视化流动模拟试验,明确了高气液比条件下,气体扰动对油水相间作用的影响规律;基于试验数据,通过因素分析,明确了表观气、液流速和含水率与持液率的变化关系,引入新的无因次数准数,拟合得到持液率计算新模型;综合考虑CO_(2)在原油和水中的溶解度,以及CO_(2)沿井筒流动的相态变化,建立了CO_(2)驱高气液比油井压降预测模型;现场实际测压数据验证表明:新模型最大误差为8.32%。与常用工程压降模型相比,新模型精度最高。该研究成果对保障CO_(2)驱高气液比油井的安全稳定生产具有重要的意义。

碳纳米管填充多孔聚合物材料含油性能研究

基于碳纳米管所特有的表面效应、管状结构以及极高的力学强度,将碳纳米管引入到多孔聚合物材料中,采用冷压烧结方法成功制备出不同碳纳米管含量的多孔聚酰亚胺聚合物材料,并对聚合物材料的孔隙性能、微观结构和含油性能进行研究。结果表明:碳纳米管的加入对多孔聚合物材料的孔隙率有一定的提高,填充碳纳米管的多孔聚酰亚胺聚合物材料孔隙率最高达到了42.2%;碳纳米管可以粘附在聚酰亚胺微球表面,有助于提高聚合物孔隙表面的吸附性能;与不含碳纳米管的多孔聚合物材料相比,添加碳纳米管后材料的含油率和含油保持率有较大的提高。

基于最小二乘支持向量机和粒子群算法的两相流含油率软测量方法

为提高油水两相流含油率的测量精度，提出基于最小二乘支持向量机（least squares support vector machine，LSSVM）和改进的粒子群算法（particle swarm optimization，PSO）的含油率建模方法。该方法将测量的油水总流量和加热器上下游温差作为LSSVM输入，含油率作为输出，对含油率与温差和总流量的关系进行训练，通过改进的PSO优化LSSVM的参数，建立了含油率的优化模型，并用测试数据对含油率的模型进行了比较。实验结果表明，基于改进的PSO-LSSVM含油率模型比PSO-LSSVM和遗传算法-最小二乘支持向量机模型运算速度快，比理论修正模型测量精度高，含油率在4％～60％时，平均测量误差为0．93％。

基于最小二乘支持向量机和遗传算法的热式油水两相流含油率建模

Oil holdup of oil-water two-phase flow was measured by using platinum resistance based on the fluid thermal balance equation.In order to improve the measurement accuracy of oil holdup,the effects of the electrical heater fore-and-aft temperature difference of platinum resistance and total oil-water flux on oil holdup were researched.A least squares support vector machine(LSSVM)model with parameters optimized by genetic algorithm(GA)was proposed,the temperature difference and total flux of oil-water two-phase flow were used as inputs,and the oil holdup was used as output of the LSSVM model and the ideal model of oil holdups was obtained.The oil holdup model based on least squares support vector machine and genetic algorithm(LSSVM-GA) was compared with the theory corrected model and good oil holdup measurement results were obtained.The average measurement error was 0.96% in the range of 5% to 60% oil holdup.

石油荧光检测方法及其在生产测井中的应用初探

多年来荧光技术广泛应用于石油勘探和开发,尤其在石油地质领域取得了一些非常有实用价值的研究成果。但在石油测井领域,尚未见到利用石油荧光特性开展测井方法的研究成果。本研究从石油荧光的产生机理出发,分析了石油荧光的特征和检测方法,探讨了石油荧光检测技术在生产测井中的应用,初步提出了利用石油的荧光特征确定油井中持率和油水相速度的新方法,并结合光纤技术初步设计了光纤式荧光检测系统。

油水两相流温度波动信号的相含率提取算法与实验

利用多小波变换法研究了不同流量下的温度波动信号与含油率的关系，解决了油水两相流温度信号受外界噪声干扰，微弱的真实温度信号难以提取问题，建立了含油率与热电偶电压幅值波动及油水总流量的关系式。实验结果表明，含油率范围为10％～70％，油水总流量为1～2．5m3／h时含油率的平均测量误差为2．31％。

基于HHT的热式油水两相流含油率测量

研究了油水两相流温度波动信号的特点,提出了一种基于Hilbert-Huang translation（HHT）的含油率的PSO-LSSVM测量模型。将HHT作为自适应滤波滤掉温度信号中的噪声成分,对分解出的各个高频分量进行了Fourier能量谱分析,发现最大的能量值与含油率密切相关。同时对分解出的各个趋势分量的瞬时频率进行概率密度统计,当某一频率成分的能量占总能量的20%以上时,即可以停止EMD筛选,从剩余分量中提取了温度信号的幅值波动最大值,发现与含油率有较好的对应关系。因此将Fourier能量谱最大值和幅值波动最大值与油水总流量一起作为LSSVM模型输入量,含油率作为输出量进行训练学习。为了提高含油率模型的测量精度和运算速度,采用改进的粒子群算法（PSO）优化了含油率的LSSVM模型参数。实验结果表明,改进的PSO-LSSVM模型在0%~70%含油率范围内,含油率的测量精度较高。

基于CPW的油水两相流持水率检测方法研究

为了提高原油的开采效率,各油田越来越多地采用注水采油的措施和水平井开采的方法。这对井下油水两相持水率的在线检测提出了更高的要求,其一要求传感器在高持水条件下具有与低持水段一样高的检测精度,其二要求单支传感器体积结构小,便于在油井截面上布置多支传感器形成检测阵列,提供水平井或大斜度井油水截面上持水率分布的差异信息,提高测量的空间分辨率。为此,提出基于共面微带传输线的油水两相流持水率检测方法。通过保角变换法分析了共面微带传输线传感器的结构参数和材料参数与电磁波传播特性之间的关系,采用片状双面S形布线结构,在小型化传感器的同时提高了检测的动态范围。数值模拟和实验结果表明,信号在传输线上的相移与持水率间具有近似线性的关系,传感器在持水率0%~100%全程范围内具有小于3%的分辨率,该方法弥补了电容法和电导法仅适合于低持水率和高持水率的弊端。

基于蓝宝石光纤探针的油气水三相流含气率测量方法

为解决生产测井中油气水三相流含气率测量问题,设计并实现了一种蓝宝石光纤探针含气率测量仪.该仪器主要由伞式集流器、不锈钢套筒、光纤探针阵列及仪器整体驱动电路等组成.其中光纤探针阵列采用四光纤探针结构,各光纤探针均采用蓝宝石光纤作为敏感探头,蓝宝石光纤探针的直径为600 μm,探头设计成圆锥形状,其顶端夹角为25°～35°.通过在油气水三相流模拟井测试系统中进行大量试验表明,基于蓝宝石光纤探针含气率测量仪可有效准确测量油气水三相流含气率,并具有简单易行、响应快、灵敏度高等优点,验证了蓝宝石光纤探针在实际工程应用的可行性.

矿化度对电磁波相移法测量原油持水率的影响与校正研究

在电磁波相移法测量原油持水率的过程中,矿化度一直是引起误差的主要原因之一。详细分析了矿比度影响电磁波相移法测量原油持水率的机理,并阐述了相应解决办法。为了减小并校正矿化度的影响,在探测器结构方面,采用内导体绝缘法对油水介质进行隔离处理;在数据处理方面,采用双线性插值对测量结果作进一步校正。结果表明,利用上述方法能够将矿化度引起的误差减小到3%以下,对提高电磁波相移法测量原油持水率的精度有实际参考价值。

生产测井资料评价产层剩余油饱和度方法

利用两相流体渗流机理理论,并结合油水流动滑脱模型,建立了产层的含水率与含水饱和度关系,同时通过相关地层参数适宜性评价,计算产层的剩余油饱和度。该方法在丘陵、温米油田应用效果明显。

水平管油水两相流持率仪响应特征试验研究

准确获取井筒中各相持率是生产测井产出剖面精确解释的关键步骤之一,水平管中因普遍存在层流导致常规居中测量的持率仪器响应产生纵向片面性。电容阵列仪是一种采用多探头覆盖全井眼信息采集的新型流体识别技术,研究基于电容阵列仪、放射性流体密度计和电容持水率计的室内模拟试验,分析了水平管油水两相流动型态和电容阵列仪的持率确定方法,详细研究了3种不同持率测量仪器随流体流动型态变化的响应规律,提出了水平管油水两相流持率参数优化选取的方案。

应用Coriolis流量计测量油水两相流质量流量和含水率

本文利用Coriolis质量流量计对水平管内的油水两相流的质量流量和混合物真实密度进行了实验测量,研究发现,在含水率10％-90％的范围内,Coriolis质量流量计能精确地测量油水两相流的质量流量的,相对误差在±0.5％以内;根据油水混合物的真实密度值也能较精确地确定其含水率,计算式的误差小于3％。实验管道内径为25 mm,流量1-4.2 m3/h。

管道内油水两相流动研究进展

综述了国内外有关圆管中油水两相流动过程中的流型、相转换的研究现状,并重点介绍了油水垂直两相流中液滴粒径及分布、持液率、压力降计算等方面的研究成果。同时分析了研究中所存在的问题并指出了今后的研究方向,为进一步开展油水两相流研究提供相关参考。

水平管道油-气-水三相段塞流动持液率模型研究

油-气-水三相段塞流型持液率预测往往先将油水两相看作混合均匀的单相,再利用气液两相方法进行计算。这种方法适用于油水混合均匀的段塞流型。但在低气液相流速下,油-气-水三相段塞流型中有时油水是分离的,此时如果使用上述方法,可能导致比较大的误差。研究建立了分离/段塞流型(油基和水基)的平均持液率计算新模型。统计分析发现新建模型与实验数据吻合很好。在实验的基础上,将油-气-水三相段塞流型划分为油基/分离/段塞流、油基/分散/段塞流、水基/分离/段塞流、水基/分散/段塞流四种。研究四种流型表明,在其他条件不变的情况下,对于气液两相流动和分散/段塞流型,持液率随着液相折算速度或液相黏度的增加而增加,随着气相折算速度的增加而减少。但对油基/分离/段塞流和水基/分离/段塞流,持液率则随着气相折算速度的增加,先上升后下降。