油气多相流磁共振在线检测方法及装置
发布时间：2021-09-28 06:50
针对目前油气田现场广泛采用的多相流分离检测技术存在的效率低、精度差、数据延迟等问题,研究基于磁共振技术的多相流在线检测方法,形成硬件装置,并开展室内实验及现场应用。提出"静止状态测相含率+流动状态测流速"的多相流磁共振流量测量方法;提出采用先计量油水比再计量含气率的方法实现油、气、水三相相含率的测量。在装置研制方面,提出可应用于流动流体测量的分段式磁体结构和双天线结构,研发了高集成磁共振谱仪系统及配套智能化软件。室内实验及现场应用表明,研制的多相流磁共振在线检测系统存在以下优势:只依靠磁共振技术同时完成流量和相含率检测;在线原位高频率检测,实时监测油井瞬态产液波动;能实现油、气、水三相全量程高精度检测,且不受矿化度、乳化状态影响;绿色、安全、低能耗。图16表4参34
【文章来源】：石油勘探与开发. 2020,47(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
流动状态下的MR测量示意图
由（13）式可知，流体流动造成回波串信号的额外衰减，且衰减幅度几乎与流速成正比，可通过其测量流速。图2是流体流动造成的采集信号额外衰减示意图，静止状态下回波串遵循Bloch方程进行e指数衰减（弛豫衰减），而流体流动会在此基础上造成回波串的额外衰减。由于流动状态下测量得到的回波串数据是回波弛豫衰减和流动引起的衰减两部分的加权和，为求得流速，需要从回波串信号中消除正常的回波弛豫衰减，而只保留流动引起的衰减。步骤如下：(1)在流体静止的状态下采集一个回波串数据Mstatic，并对这组回波串数据做奇异值分解（SVD)[32]及归一化处理，得到Mstatic-SVD曲线（见图3);(2)在流动状态下，采用与静止状态下同样的测量参数（回波间隔时间TE和回波个数N）测量得到回波串数据Mflow，做SVD及归一化处理，得到Mflow-SVD曲线（见图3);(3)将Mflow-SVD除以1-Mstatic-SVD以消除回波弛豫衰减，得到Mflow-SVD-SC曲线（见图3），该曲线就是流动造成衰减的回波串拟合曲线。对Mflow-SVD-SC曲线进行线性拟合，得到直线Mflow-SVD-SC=1-v/A，即可直接计算得到平均流速v。
需要指出的是，实验表明，常规油、气、水多相流采集得到的回波串数据，前50 ms的线性度较好，可用于计算流速，但对于高黏度采出液，这一时间应该更短。另外，之所以选择对采集得到的回波串数据进行SVD处理后再校正，而不直接对原始回波串进行操作，是因为SVD后的回波串数据的噪声已得到抑制，所以采用这种方法重构回波串数据不会造成噪声的额外放大。另外，流速越小，流体磁化矢量自由衰减对流速测量的影响越不能忽视，需要校正。该方法应用需要采集一个静止状态下的流体回波串信号，其实现方法将在后文详细说明。1.3 MR相含率检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下多相流量计相分率参数测量技术研究[J]. 韩云峰,安维峥,孙钦,洪毅. 海洋工程装备与技术. 2019(S1)
[2]A proposed NMR solution for multi-phase flow fluid detection[J]. Jun-Feng Shi,Feng Deng,Li-Zhi Xiao,Hua-Bing Liu,Feng-Qin Ma,Meng-Ying Wang,Rui-Dong Zhao,Shi-Wen Chen,Jian-Jun Zhang,Chun-Ming Xiong. Petroleum Science. 2019(05)
[3]国内在线不分离式多相流量计技术现状[J]. 高书香,周星远,单秀华,梁博文. 油气储运. 2019(06)
[4]一种计量稠油中油气水三相流的方法和装置研究[J]. 潘艳芝,王栋,巩大利,鞠朋朋. 西安交通大学学报. 2016(07)
[5]多相流测量技术在海洋油气开采中的应用与前景[J]. 李轶. 清华大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]Sensor design and implementation for a downhole NMR fluid analysis laboratory[J]. Wu Baosong, Xiao Lizhi , Li Xin, Yu Huijun and An Tianlin State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China. Petroleum Science. 2012(01)
[7]多相流量计的研究与应用[J]. 苏欣,袁宗明,范小霞. 石油化工自动化. 2006(01)
硕士论文
[1]油井多相不分离在线自动检测与计量方法研究[D]. 赵永成.北京工业大学 2014
本文编号：3411436
【文章来源】：石油勘探与开发. 2020,47(04)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
流动状态下的MR测量示意图
由（13）式可知，流体流动造成回波串信号的额外衰减，且衰减幅度几乎与流速成正比，可通过其测量流速。图2是流体流动造成的采集信号额外衰减示意图，静止状态下回波串遵循Bloch方程进行e指数衰减（弛豫衰减），而流体流动会在此基础上造成回波串的额外衰减。由于流动状态下测量得到的回波串数据是回波弛豫衰减和流动引起的衰减两部分的加权和，为求得流速，需要从回波串信号中消除正常的回波弛豫衰减，而只保留流动引起的衰减。步骤如下：(1)在流体静止的状态下采集一个回波串数据Mstatic，并对这组回波串数据做奇异值分解（SVD)[32]及归一化处理，得到Mstatic-SVD曲线（见图3);(2)在流动状态下，采用与静止状态下同样的测量参数（回波间隔时间TE和回波个数N）测量得到回波串数据Mflow，做SVD及归一化处理，得到Mflow-SVD曲线（见图3);(3)将Mflow-SVD除以1-Mstatic-SVD以消除回波弛豫衰减，得到Mflow-SVD-SC曲线（见图3），该曲线就是流动造成衰减的回波串拟合曲线。对Mflow-SVD-SC曲线进行线性拟合，得到直线Mflow-SVD-SC=1-v/A，即可直接计算得到平均流速v。
需要指出的是，实验表明，常规油、气、水多相流采集得到的回波串数据，前50 ms的线性度较好，可用于计算流速，但对于高黏度采出液，这一时间应该更短。另外，之所以选择对采集得到的回波串数据进行SVD处理后再校正，而不直接对原始回波串进行操作，是因为SVD后的回波串数据的噪声已得到抑制，所以采用这种方法重构回波串数据不会造成噪声的额外放大。另外，流速越小，流体磁化矢量自由衰减对流速测量的影响越不能忽视，需要校正。该方法应用需要采集一个静止状态下的流体回波串信号，其实现方法将在后文详细说明。1.3 MR相含率检测
【参考文献】：
期刊论文
[1]水下多相流量计相分率参数测量技术研究[J]. 韩云峰,安维峥,孙钦,洪毅. 海洋工程装备与技术. 2019(S1)
[2]A proposed NMR solution for multi-phase flow fluid detection[J]. Jun-Feng Shi,Feng Deng,Li-Zhi Xiao,Hua-Bing Liu,Feng-Qin Ma,Meng-Ying Wang,Rui-Dong Zhao,Shi-Wen Chen,Jian-Jun Zhang,Chun-Ming Xiong. Petroleum Science. 2019(05)
[3]国内在线不分离式多相流量计技术现状[J]. 高书香,周星远,单秀华,梁博文. 油气储运. 2019(06)
[4]一种计量稠油中油气水三相流的方法和装置研究[J]. 潘艳芝,王栋,巩大利,鞠朋朋. 西安交通大学学报. 2016(07)
[5]多相流测量技术在海洋油气开采中的应用与前景[J]. 李轶. 清华大学学报(自然科学版). 2014(01)
[6]Sensor design and implementation for a downhole NMR fluid analysis laboratory[J]. Wu Baosong, Xiao Lizhi , Li Xin, Yu Huijun and An Tianlin State Key Laboratory of Petroleum Resource and Prospecting, China University of Petroleum, Beijing 102249, China. Petroleum Science. 2012(01)
[7]多相流量计的研究与应用[J]. 苏欣,袁宗明,范小霞. 石油化工自动化. 2006(01)
硕士论文
[1]油井多相不分离在线自动检测与计量方法研究[D]. 赵永成.北京工业大学 2014
本文编号：3411436
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3411436.html
