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油气水多相流普遍存在于油气开采过程中,开展油井内产液剖面流动参数测量研究具有重要学术价值与实际意义。在以水为连续相的油气水多相流动过程中,相间相互作用及滑脱效应导致其时空流动结构非常复杂,分散相流速及浓度分布极为不均匀。此外,不同区域油气田地质构造差异及油田注水开发过程中对地层水性质的改变,导致了油井采出液中的矿化度有较大差别,进而导致了水相电导率及介电常数的变化。上述这些特点给井下油气水三相流产出剖面测井带来极大挑战。
论文研究工作取得了如下创新性成果:
1.提出了一种不受矿化度影响的油气水三相流持水率组合测量方法。该方法采用恒压激励调理电极间电流来反映电导率变化,保证了电导传感器响应与电导率之间呈线性的最优探测关系。通过设计在线获取水相电导率测量系统,实现了持水率测量过程中水相电导率的自动补偿,消除了矿化度对测量的影响。混合流速测量方面,通过插值增采样技术提高了相关流速的测量精度,在流型辨识基础上,实现了基于运动波速度物理模型的油气水三相流混合流速测量。
2.提出了一种同轴三电极分布式电导传感器油气水三相流液膜厚度测量方法。该方法基于双接收电极同步测量与比值策略,建立了与液膜导电性无关的比值与液膜厚度之间的测量模型,实现了不受水电导率及液相含油率变化影响的液膜厚度分布式测量。基于液膜传感器及持水率传感器同步获取的油水混合电导率及油气水混合电导率,建立了基于流型及混合液电导率的持气率模型,为基于电学传感器组合测量油气水三相流持气率提供了新途径。
3.提出了一种基于微带天线的微波传感器持水率测量方法。该方法在水电导率变化条件下,基于微波在介质中传播的幅值衰减和相位移动物理敏感效应,同步感知水电导率变化时的高频电磁波作用下的混相介电特性,综合微波幅度衰减及相位移动信息解耦持水率及水相电导率,构建了一种不受水矿化度影响的微波传感器持水率测量方法。
4.设计了移动式双头光纤探针传感器及测量系统,获得了油气水三相流的气相结构特性及流动参数分布,结合上下游弧形对壁式电导传感器并基于多尺度交叉熵算法揭示了油气水三相流局部及整体的流动复杂性。采用旋转电场式电导传感器获取管截面不同位置的多通道信号,结合提出的基于小波的多分辨分析及多元多尺度加权排列熵算法的联合分析方法,有效揭示了油气水三相流宏观不稳定性、多尺度结构不稳定性及二者内在的联系。
论文研究工作取得了如下创新性成果:
1.提出了一种不受矿化度影响的油气水三相流持水率组合测量方法。该方法采用恒压激励调理电极间电流来反映电导率变化,保证了电导传感器响应与电导率之间呈线性的最优探测关系。通过设计在线获取水相电导率测量系统,实现了持水率测量过程中水相电导率的自动补偿,消除了矿化度对测量的影响。混合流速测量方面,通过插值增采样技术提高了相关流速的测量精度,在流型辨识基础上,实现了基于运动波速度物理模型的油气水三相流混合流速测量。
2.提出了一种同轴三电极分布式电导传感器油气水三相流液膜厚度测量方法。该方法基于双接收电极同步测量与比值策略,建立了与液膜导电性无关的比值与液膜厚度之间的测量模型,实现了不受水电导率及液相含油率变化影响的液膜厚度分布式测量。基于液膜传感器及持水率传感器同步获取的油水混合电导率及油气水混合电导率,建立了基于流型及混合液电导率的持气率模型,为基于电学传感器组合测量油气水三相流持气率提供了新途径。
3.提出了一种基于微带天线的微波传感器持水率测量方法。该方法在水电导率变化条件下,基于微波在介质中传播的幅值衰减和相位移动物理敏感效应,同步感知水电导率变化时的高频电磁波作用下的混相介电特性,综合微波幅度衰减及相位移动信息解耦持水率及水相电导率,构建了一种不受水矿化度影响的微波传感器持水率测量方法。
4.设计了移动式双头光纤探针传感器及测量系统,获得了油气水三相流的气相结构特性及流动参数分布,结合上下游弧形对壁式电导传感器并基于多尺度交叉熵算法揭示了油气水三相流局部及整体的流动复杂性。采用旋转电场式电导传感器获取管截面不同位置的多通道信号,结合提出的基于小波的多分辨分析及多元多尺度加权排列熵算法的联合分析方法,有效揭示了油气水三相流宏观不稳定性、多尺度结构不稳定性及二者内在的联系。