一种核磁共振油水两相流参数的测量方法技术

一种核磁共振油水两相流参数的测量方法，通过分析不同流速、不同含水率下的磁化强度矢量和核磁共振接收的FID信号，优化核磁共振系统参数，最终确定磁化长度和检测线圈长度，对核磁共振系统参数在充分考虑油水两相流参数相互作用的影响的基础上进行了优化设计；然后通过分析不同流速、不同含水率下的核磁共振接收信号特征，并将油水两相流核磁共振接收信号进行了归一化处理，建立含水率的测量计算模型，提高了测量的精度；最后考虑不同流速、不同含水率等参数的相关性，建立了平均流速的测量和计算模型，实现了油水两相流平均流速的测量，本发明专利技术油水两相流参数更加精确的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种核磁共振油水两相流参数的测量方法
本专利技术涉及油水两相流参数测量
，特别涉及一种核磁共振油水两相流参数的测量方法。
技术介绍
石油开采过程中，产出液大多是油、水两相流或是油、气、水多相流，由于对油气井产出液动态信息的掌握不够全面通常会造成开采过程中的早期见水，被迫关闭整个油气井，由此导致油气井寿命缩短和产量下降等问题，严重影响了石油工业的经济效益。因此研究油气水多相流或者油水两相流的参数测量和计算方法对于油气井优化开采，有效保护储层，提高采收率均有非常重要的意义。由于两相流或者多相流型的多变性和复杂性，导致其测量难度远大于单相流。常用的测量方法主要有：电学法、光纤法、超声法、层析成像法、核磁共振法等。其中核磁共振法利用原子能级的跃迁和弛豫实现多相流测量，激发的是微观原子能级的质变，达到了经典测量方法很难实现的效果，测量结果不受宏观物理特征的影响，在复杂多变的多相流和两相流测量方面具有显著的优越性。核磁共振多相流测量中，流速和相含率(或者含水率)是多相流的重要参数，它们相互影响，在多相流或者两相流发展过程中具有复杂性和多样性。如果对两相流或多相流参数(流速、相含率等)对核磁共振测量信号的影响分析不够详细和充分，则会导致核磁共振两相流测量中建立的平均流速和相含率测量和计算模型具有较大的误差。现有文献多采用时间平均扫描方式或足够长的采样周期等解决方案以提高多相流参数测量的精度，然而这种方案通常需要的测量时间较长，因此在实际在线测量中具有很大的局限性。
技术实现思路
为了解决上述现有技术中存在的问题和缺陷，本专利技术的目的在于提出一种核磁共振油水两相流参数测量方法，通过优化核磁共振系统参数，分析不同流速、不同含水率下的核磁共振FID信号特征，构建精确的核磁共振两相流含水率和平均流速计算模型，该方法充分分析和研究了油水两相流速、含水率参数的相互作用和影响，构建的两相流计算模型更加精确。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种核磁共振油水两相流参数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：核磁共振系统磁化参数的确定，具体如下：(1)在待测量管路上布置传感器A、传感器B，两个传感器分别将测量到的NMR信号输出给NMR处理软件，根据处理所得数据，建立磁化强度矢量与磁化长度的关系，表达式如下：其中，M/M0为归一化的磁化强度矢量，LM为磁化长度，v为油水两相流平均流速，T1为油水两相流纵向弛豫时间，与两相流的组分比例有关；(2)按照公式1建立的关系式，分析不同平均流速v、不同含水率下的油水两相流磁化强度矢量M/M0随磁化长度的变化规律；(3)通过分析不同平均流速、不同含水率下的磁化强度矢量M/M0，找到磁化强度矢量M/M0接近最大值1时对应的磁化长度，由此确定磁化长度参数；(4)建立核磁共振接收信号FID与检测线圈长度的关系，表达式如下：其中Mi0＝SiHI,i,，Si是油水两相流中第i种成分的饱和度，HI,i是油水两相流中第i种成分的含氢指数，LD是检测线圈长度，t是采样时间，c是校正系数，T1,i是第i种成分的纵向弛豫时间，T2,i是第i种成分的横向弛豫时间；(5)按照公式2建立的关系式，分析不同平均流速v、不同含水率下的核磁共振接收信号FID；(6)求不同平均流速v、不同含水率下的核磁共振接收信号FID的积分得到SA_mixture，则每个FID信号对应一个值，求解表达式如下：(7)按照公式3建立不同平均流速v、不同含水率下SA_mixture随检测线圈长度变化的规律；(8)通过分析SA_mixture随检测线圈长度变化的规律，找到SA_mixture趋于稳定时对应的检测线圈长度，由此确定检测线圈长度参数；第二步：含水率计算模型的建立，具体如下：(1)首先输入纯水和油水两相流的核磁共振接收信号FID；(2)对纯水的接收信号FID按照如下公式进行积分运算，求出量化值SA_water；(3)对油水两相流的接收信号FID按照公式3进行积分运算，求出量化值SA_mixture；(4)计算SA_mixture与SA_water的比值，求出SN，公式如下：(5)分析不同流速、不同含水率下的FID信号特征，建立含水率WH和SN之间的关系，具体计算模型如下：WH＝-1.8343SN6+7.2239SN5-11.7927SN4+10.4519SN3-5.6919SN2+2.6557SN-0.0126(公式6)(6)按照公式3～6，接收到油水两相流核磁共振信号FID后，可计算出对应的含水率；第三步：油水两相流平均流速的确定，具体如下：(1)输入传感器A的核磁共振接收信号SA(n)和传感器B的核磁共振接收信号SB(n)；(2)计算信号SA(n)和SB(n)的相关系数，计算公式如下：(3)根据公式7计算出的SA(n)和SB(n)相关系数ρ(τ)，求出渡越时间tR，即相关系数最大值对应的时间；(4)分析不同流速、不同含水率下的平均流速特征，建立平均流速v与传感器A、B之间的距离以及渡越时间tR的关系，平均流速计算模型如下：其中LMD为传感器A、B之间的距离。(5)根据公式7和公式8，接收到油水两相流传感器A和B的核磁共振信号后，可计算出油水两相流对应的平均流速。所述的传感器A和传感器B安装在同一管道上，且传感器A位于上游，传感器B与传感器A相距LMD＝0.3m。本专利技术所述的一种核磁共振油水两相流参数测量和计算方法，分为三个步骤，第一步通过分析不同流速、不同含水率下的磁化强度矢量和核磁共振接收的FID信号，优化核磁共振系统参数，最终确定磁化长度和检测线圈长度，对核磁共振系统参数在充分考虑油水两相流参数相互作用的影响的基础上进行了优化设计；第二步通过分析不同流速、不同含水率下的核磁共振接收信号特征，并将油水两相流核磁共振接收信号进行了归一化处理，以此建立了含水率的测量计算模型，提高了测量的精度；第三步在充分考虑不同流速、不同含水率等参数对传感器A和传感器B接收信号影响的基础上，通过安装在同一管道上的核磁共振传感器A和传感器B接收信号的相关性，建立了平均流速的测量和计算模型，实现了油水两相流平均流速的测量。所述的核磁共振油水两相流参数测量和计算方法，通过优化核磁共振系统参数，分析不同流速、不同含水率下的FID信号特征，构建了更加精确的核磁共振两相流含水率和平均流速计算模型，实现了油水两相流参数更加精确的测量。附图说明图1为本专利技术实施例中核磁共振油水两相流测量系统示意图。图2为本专利技术实施例中一种核磁共振油水两相流参数测量方法的流程图。图3为本专利技术中油水两相流在不同平均流速下的磁化矢量随磁化长度的变化规律；图3a速度是0.1，图3b速度是0.3,图3c速度是0.6,图3d速度是1.0。图4为本专利技术中油水两相流的磁化矢量随磁化长度的变化规律，图4a含水率为10％，图4b含水率为30％。图5为油水两相流含水率和流速变化时FID信号特性分析，图5a是含水率分别为10％、30％、50％、70％(油速0.1m/s,水速12m/s)时的FID信号，图5b是含水率为10％(油速0.1m/s,水速12m/s)、30％(油速0.06m/s,水速8m/s)、50％(油速0.09m/s,水速5m/s)、70％(油速0.09m/s,水速3m/s)时本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核磁共振油水两相流参数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：核磁共振系统磁化参数的确定，具体如下：(1)在待测量管路上布置传感器A、传感器B，两个传感器分别将测量到的NMR信号输出给NMR处理软件，根据处理所得数据，建立磁化强度矢量与磁化长度的关系，表达式如下：

【技术特征摘要】
1.一种核磁共振油水两相流参数的测量方法，其特征在于，包括如下步骤：第一步：核磁共振系统磁化参数的确定，具体如下：(1)在待测量管路上布置传感器A、传感器B，两个传感器分别将测量到的NMR信号输出给NMR处理软件，根据处理所得数据，建立磁化强度矢量与磁化长度的关系，表达式如下：其中，M/M0为归一化的磁化强度矢量，LM为磁化长度，v为油水两相流平均流速，T1为油水两相流纵向弛豫时间，与两相流的组分比例有关；(2)按照公式1建立的关系式，分析不同平均流速v、不同含水率下的油水两相流磁化强度矢量M/M0随磁化长度的变化规律；(3)通过分析不同平均流速、不同含水率下的磁化强度矢量M/M0，找到磁化强度矢量M/M0接近最大值1时对应的磁化长度，由此确定磁化长度参数；(4)建立核磁共振接收信号FID与检测线圈长度的关系，表达式如下：其中Mi0＝SiHI,i,，Si是油水两相流中第i种成分的饱和度，HI,i是油水两相流中第i种成分的含氢指数，LD是检测线圈长度，t是采样时间，c是校正系数，T1,i是第i种成分的纵向弛豫时间，T2,i是第i种成分的横向弛豫时间；(5)按照公式2建立的关系式，分析不同平均流速v、不同含水率下的核磁共振接收信号FID；(6)求不同平均流速v、不同含水率下的核磁共振接收信号FID的积分得到SA_mixture，则每个FID信号对应一个值，求解表达式如下：(7)按照公式3建立不同平均流速v、不同含水率下SA_mixture随检测线圈长度变化的规律；(8)通过分析SA_mixture随检测线圈长度变化的规律，找到SA_mixture趋于稳定时对应的检测线圈长度，由此确定检测线圈长度参数；第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李利品，党博，王小鑫，党瑞荣，
申请(专利权)人：西安石油大学，
类型：发明
国别省市：陕西,61