一种感应式磁声耦合油水两相流多参数检测装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种感应式磁声耦合油水两相流多参数检测的装置与方法，在绝缘管道外壁绕制多组多匝线圈，包括主激励线圈、辅激励线圈主接收线圈、辅接收线圈，在绝缘管道外壁环绕两个永磁环，以流体中产生沿着流体流向的稳恒磁场；在永磁环中间的管道外壁上沿管道圆周布置多只超声波探头；通过向激励线圈注入电流，在油水两相流体中激发出超声波，超声信号被安装在管道外壁阵列超声波探头检测，根据检测到的超声信号，利用电导率重建算法实现油水两相流层析成像；同时，利用线圈式阻抗传感器结构检测油水两相流含水率，采用超声波多普勒方法实现流量测量。本发明专利技术装置巧妙融合了磁声耦合成像、含水率和流量测量技术，结构简单，尺寸小，易安装。

【技术实现步骤摘要】
一种感应式磁声耦合油水两相流多参数检测装置与方法
本专利技术涉及石油生产领域中油水两相流多参数的检测
，特别是一种感应式磁声耦合油水两相流多参数检测装置与方法。
技术介绍
多相流常见于石油、化工、动力、核能、食品和医学等领域，根据混合物的组成成分不同，多相流又分为液/固、气/固、气/液、液/液及气/液/固等形态。而在石油、化工行业中，长输管线内的流体通常是经过液相、气相和固相分离后的液相流体，主要包括原油和地层水，属于油水两相流，对油水两相流流型的辨识和准确计量是其中不可缺少的关键生产流程。在我国，由于长期注水开发，多数油田产液含水率不断上升，大部分进入高含水、特高含水开采阶段，综合含水率超过80％。由我国油井的现状可知，研究油水两相流流体的高含水率等参数具有现实需求。但随着时间的推移，油井开采产出液中含水率的测量对制定开采策略、延长油井寿命有着重要意义。石油工业领域往往需要测量输油管道中原油含水率，其测量方法主要分为两大类：侵入式方法和非侵入式方法。侵入式方法是将传感器与管道内部的原油直接接触实现含水率的检测，主要方法：电容法、电极电导、微波、红外法等，非侵入式方法中应用比较本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种感应式磁声耦合油水两相流多参数检测装置，其特征在于，由激励系统、检测系统和主控系统三大部分组成，所述主控系统由微型计算机或嵌入式系统构成，主要负责产生同步控制脉冲，控制窄脉冲电流的产生和超声波信号的同步采集，所述激励系统和检测系统都在主控系统的控制下协调工作；所述激励系统包括两组固定在绝缘管道外壁上的永磁环、缠绕在两组永磁环之间的绝缘管道外壁上的主发射线圈、主接收线圈、辅助发射线圈、辅助接收线圈，以及与主控系统输出端连接的瞬态强电流脉冲发生器，其中主发射线圈、主接收线圈、辅助发射线圈、辅助接收线圈均为多匝线圈且主发射线圈和辅助发射线圈绕向相同，而主接收线圈和辅助接收线圈绕向相反，瞬态强...

【技术特征摘要】
1.一种感应式磁声耦合油水两相流多参数检测装置，其特征在于，由激励系统、检测系统和主控系统三大部分组成，所述主控系统由微型计算机或嵌入式系统构成，主要负责产生同步控制脉冲，控制窄脉冲电流的产生和超声波信号的同步采集，所述激励系统和检测系统都在主控系统的控制下协调工作；所述激励系统包括两组固定在绝缘管道外壁上的永磁环、缠绕在两组永磁环之间的绝缘管道外壁上的主发射线圈、主接收线圈、辅助发射线圈、辅助接收线圈，以及与主控系统输出端连接的瞬态强电流脉冲发生器，其中主发射线圈、主接收线圈、辅助发射线圈、辅助接收线圈均为多匝线圈且主发射线圈和辅助发射线圈绕向相同，而主接收线圈和辅助接收线圈绕向相反，瞬态强电流脉冲发生器的输出端分别与主发射线圈和辅助发射线圈连接；检测系统包括在绝缘管道外壁嵌入的若干超声波探头，以及与超声波探头和辅助发射线圈、辅助接收线圈连接的微弱超声信号放大器、同步数据采集器，同步数据采集器的输出端与主控系统连接。2.根据权利要求1所述的感应式磁声耦合油水两相流多参数检测装置，其特征在于：每个永磁环都是由若干个大小和形状完全相同的扇柱形永磁体围绕同一个圆心拼接而成，环绕绝缘管道外壁一圈，每个小扇柱形磁体的磁化方向为永磁环的径向，即半径r方向，其中一个永磁圆环的磁化方向沿半径r方向指向圆心，另一个则从圆心指向圆周外部，即两个永磁环的磁化方向相反，用于在绝缘管道内距离两个永磁环距离相等的中间截面内形成一个沿着液体流向的稳恒磁场B0。3.一种如权利要求1或2所述的感应式磁声耦合油水两相流多参数检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在油水两相流的绝缘管道中构造一个方向沿着流体流向的稳恒磁场B0；步骤二、在每段绝缘管道外壁缠绕四组激励线圈，分别为：主发射线圈、主接收线圈、辅助发射线圈、辅助接收线圈，其中主发射线圈、主接收线圈、辅助发射线圈、辅助接收线圈均为多匝线圈且主发射线圈和辅助发射线圈绕向相同，而主接收线圈和辅助接收线圈绕向相反；通过激励电源，向主发射线圈和辅助发射线圈中输入激励电流，发射线圈中产生感应的交变磁场，在稳恒磁场B0的作用下，交变磁场穿透绝缘管道产生电涡流，使流体中的导电粒子发生瞬间位移，导致粒子振动进而产生超声波信号；同时，电涡流在主接收线圈上面会产生二次感应电动势；步骤三、在四组激励线圈中间截面处的绝缘管道壁上嵌入多支超声波探头接收上述电磁激发的超声波信号，利用微弱超声信号放大器将超声波信号放大后，利用同步数据采集器实时采集各个超声波探头接收到的超声波信号；同时，通过主控采集系统检测到主接收线圈上二次感应电动势；步骤四、通过主控系统将多路同步采集到的数据代入成像算法，重建油水两相流的电导率边界图像或电导率图像；利用主接收线圈上的二次感应电动势求解油水混合液的电导率，在代入含水率计算公式求出油水两相流的含水率；采集超声波多普勒信号并进行处理，代入到流速/流量计算公式，计算出流体的流速/流量；步骤五、重复步骤二至四，循环构建油水两相流的边界图像，记录油水两相流的含水率和流量，并进行动态刷新。4.根据权利要求3所述的感应式磁声耦合油水两相流多参数检测方法，其特征在于：所述步骤三的具体步骤为：...

【专利技术属性】
技术研发人员：高国旺，武丹，王小鑫，陈凯莉，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61