多声道油气井两相流测量技术研究

发布时间：2020-07-03 03:30

【摘要】：两相流是油气井生产过程中常见的流动形式,其流量的准确测量是观测油气井生产状况,评价油气井产能和分析储层动态变化情况的重要依据,对调整开采和优化生产具有重要意义。由于两相流在管道内的流动是一个非平稳过程,流动形态复杂多样,致使两相流参数的准确测量难度增加。鉴于超声波在流量测量方面的诸多优势,本文采用超声波测量体制,重点研究通过多声道测量方法,解决两相流流量测量不确定度大的问题。要实现高精度流量测量,需要对超声波传感器的特征参数进行优化设计,针对不同的测量环境,选择合适的特征参数来提高超声波的穿透能力。根据不同的超声波测量方法,设计恰当的多声道传感器结构,建立相适应的多声道流量测量数学模型。使用FLUENT软件对气液、固液两相流的流动特性进行仿真研究,为多声道测量提供依据。仿真结果显示两相流管内流动速度分布不均匀,不同流层的流速不同,且随管径的增大分层现象越明显,表明了多声道测量的必要条件。多声道测量方法通过分别测量不同声道的流速信息,来准确描述管内的整体流速,同时对各声道测量结果之间进行互相补偿。相比单声道的测量提高了测量精度,并且降低了设备对流场状况的苛刻要求。本文根据相同频率的超声波在不同流体介质中的幅度衰减特性,在气液分层流动情况下研究了利用超声波测量相比例的理论和方法。超声波信号经过管内不同液面高度的流体后,通过峰值检波采集回波信号的幅值,得到检波幅值与液面高度呈线性关系,且拟合程度较高。已知液位高度,便可根据建立的水平管道相比例识别数学模型计算对应的液体相含率,进而得到气、液各相的体积分数。分析液体相比例测量结果,它的绝对误差小于2.5个百分点,相对误差小于5.2%,测量精度较高,达到了预期效果。在理论计算、仿真研究的基础上,针对正在开展的气液两相流研究,设计了基于时差法的三声道超声波流量测量硬件电路,进行了调试并搭配相应的软件程序,在实验室搭建简易实验平台对整体的设计方案进行了实验验证。分别在不同含气率的情况下,测量了气液混合流体不同流速的实验数据,进行数据处理和结果分析,测量结果达到了课题考核指标对测量精度的要求。当含气率为10%时,对比与单声道测量结果的相对误差,绘制误差曲线,实验测量误差降低2%~8.2%,体现了多声道测量方法的优越性。研究成果具有很强的实用性,解决了多年来两相流测量的许多疑难和现实问题。
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TE312
【图文】：

适用于管内流态复杂，流速随流动发生变化的流体，然进行平均计算来测得流体的流量[7]。图 2-2 为四声道传感器看，每对传感器轴向距离为 120mm，所以要确保安装传感器 2-3 为设计的测量管道三维效果图。传感器A1 传感器A2声道A图 2-2 四声道对角式布置

图 3-1 管道几何模型划分SYS Meshing 进行网格划分，它在后面的计算中具有重要的作着计算结果的精度和计算时间。从流体域和固体域对单元特时间等方面考虑，来选择合适的单元类型。网格划分部分划分的精确与否，决定了 FLUENT 软件结算结流动，所以需要对流体域进行边界层划分，流体域部分采用通过控制单元格个数来调整模型计算的精确度。并且网格划征的保留。首先抑制固体域，对流体域进行网格划分，由于因此要在 Detail of “Mesh”操作界面准确设置相关参数，包括格过度快慢、跨度中心角后，得到流体域网格划分如图 3-2 所

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本文编号：2739117