多相流含水率测试装置及其计算方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多相流含水率测试装置及其计算方法，该测试装置包括：一测量管道，所述测量管道的内壁涂有绝缘层，一线圈系紧贴所述绝缘层，设置在所述测量管道中，所述线圈系连接一激励信号产生电路，一信号处理电路和计算机；所述线圈系包括用于接收流体信息的主接收线圈，消除直耦信号对接收信号影响的屏蔽接收线圈，以及发射激励信号的发射线圈，且所述屏蔽接收线圈的绕线方向与所述主接收线圈的绕线方向相反；所述激励信号产生电路产生的高频正弦信号输入所述发射线圈，所述主接收线圈和屏蔽接收线圈串联连接，将接收到的流体信息送入所述信号处理电路，经所述信号处理电路处理后输入所述计算机进行计算。本发明专利技术可对油气水多相流体进行测量，不受流体中含水、含气、含油的比例影响。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量油、气、水等多相流体含水率的多相流含水率测试 装置及其计算方法。
技术介绍
在油田开采中，通常需要对含有油、气、水多相的原油进行各相计量，作为 监测、控制油井和油藏动态特性的主要依据，主要用于统计油井的产量和分配、 监测油井的产油和输送状态。而油、气、水三相中，通常需要快速准确的测量原 油中的含水率，以准确快速的了解储层的开采信息，注水信息等，因此多相流体 中含水率的测量非常重要。目前，测量多相流中含水率的方法主要有射线法、电容法、电导法等。射线法测量含水率的基本原理是射线源发出的射线经过多相流体时部分射线 被流体吸收，吸收的程度与多相流中的含水率有关。常用的射线有Z射线、"射线 和X射线等。射线法需要解决射线穿过管壁产生的衰减问题，并且需要一个稳定 的放射源，具有维护成本高，使用过程中存在一定的安全问题的不足，使得该方 法的应用范围受到一定限制。电容法是利用被测多相流体的分相介质具有不同的介电常数特性，进行含水 率的测量。这种方法适用于多相流中的连续相不导电介质。而电导法是通过测量 多相流体的电导率来确定含水率。多相流体流经测量管道时，通过测量传感器极 板间的电导或阻抗的变化，获得含水率的信息。这种方法适用于多相流体的连续 相导电，并且离散相和连续相的导电率有明显差别。因此在实际生产中，为了测 量多相流体中的含水率，通常两种方法都要使用才能满足生产的需要，造成生产 过程中测量程序繁琐。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的主要目的在于提供一种能克服电导法和电容法的缺 陷的，其在多相流无论连续相为导电相还是 不导电相的情况下都可以测量含水率。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案 一种多相流含水率测试装置， 其特征在于包括 一测量管道，所述测量管道的内壁涂有绝缘层， 一线圈系紧贴所述绝缘层，设置在所述测量管道中，所述线圈系连接一激励信号产生电路，一 信号处理电路和计算机；所述线圈系包括用于接收流体信息的主接收线圈，消除 直耦信号对接收信号影响的屏蔽接收线圈，以及发射激励信号的发射线圈，且所 述屏蔽接收线圈的绕线方向与所述主接收线圈的绕线方向相反；所述激励信号产 生电路产生的高频正弦信号输入所述发射线圈，所述主接收线圈和屏蔽接收线圈 串联连接，将接收到的流体信息送入所述信号处理电路，经所述信号处理电路处 理后输入所述计算机进行计算。所述线圈系为五线圈系，所述主接收线圈居中设置，所述屏蔽接收线圈包括 两个线圈，对称间隔设置在所述主接收线圈两侧，所述发射线圈包括两个线圈， 对称间隔设置在所述屏蔽接收线圈外两侧。所述屏蔽接收线圈的两个线圈与所述主接收线圈依次以串联方式连接，用于 接收包含流体信息的信号，并将接收到的流体信息送入所述信号处理电路。所述发射线圈的两个线圈以串联方式连接，连接所述激励信号产生电路，以 发射所述激励信号产生电路产生的高频正弦激励信号。所述屏蔽接收线圈的匝数小于所述主接收线圈的匝数。所述高频正弦信号的频率大于lGHz。所述测量管道的外壁采用对发射信号具有很好的屏蔽作用的碳钢材料制成。 如上所述多相流含水率测试装置的计算方法，其特征在于包括以下步骤 步骤一计算流过测量管道的多相流体的电导率"m:根据线圈感应理论可知，第z'个发射线圈和第7个接收线圈组成的双线圈系测 试的流体电导率为<formula>formula see original document page 5</formula>由此可得到本专利技术测试装置的五线圈系测试的流过测量管道的多相流体的电 导率~为<formula>formula see original document page 5</formula>上述两式中，"为发射信号的角频率，k为线圈系常数，^为被测流体的相对 磁导率，^为第z'发射线圈与第/个接收线圈之间的距离；N、 M分别表示发射线 圈、接收线圈的个数；^"为发射线圈的匝数；^w'为接收线圈的匝数，接收线圈中绕向与主接收线圈一致的规定^ '为正，反之为负； 步骤二计算多相混合流体中的含水率""由Maxwell电阻率近似理论可知，油、气、水混合流体的等效电导率与全水 时电导率之比为IX (3) 3 — aw其中，^为油、气、水多相流的含水率； 和 分别为油、气、水多相混合流体的电导率和全水时电导率；设油、气、水混合流体的电导为G 全水时电导为G"油、气、水混合流体经过测量管道时，接收线圈的输出信号幅值为&，全水时为^，则可得F',,G ct (4)&Gw 由式(3)和式(4)得到油、气、水多相流体中的含水率计算式为3F"w = w (5) 2Fm + Fw由(5)式计算出多相混合流体中的含水率 。 采用上述技术方案，本专利技术与现有技术相比具有如下优点1、 本专利技术所提供的测试装置可与输油管道直接相连，其接收的信号经过信号 处理电路处理后由计算机处理和显示，可实现在线测量。2、 本专利技术可对油气水多相流体进行测量，不受流体中含水、含气、含油的比 例影响。3、 本专利技术还可用于其它的气液两相流或多相流中含水率的测量。 附图说明图1是本专利技术的线圈系结构示意图 图2是本专利技术的含水率测试装置示意图 具体实施例方式现举以下实施例并结合附图对本专利技术的结构及功效进行详细说明。 如图1、图2所示，本专利技术所提供的多相流含水率测试装置包括一测量管道3， 一设置在测量管道3中用于测试多相流电导率的线圈系10， 一产生线圈系发射激 励信号的激励信号产生电路20， 一处理线圈系接收的包含多相流体电导率信号的 信号处理电路30和一能够快速计算出多相流体含水率的计算机40。如图1所示，测量管道3的外层为采用碳钢材料制成的外管壁1，使测量管道3能具有比较强的耐压强度，测量管道3的内壁涂有绝缘层2，线圈系IO则紧贴 着绝缘层2设置，在测量管道3上设有开孔4、 5，以将线圈系IO的引线引出，线 圈系10的引线和开孔4、 5处的空隙则用环氧树脂密封。如图l、图2所示，本专利技术的线圈系10为由5组单独的间隔分布的线圈T1、 Bl、 R、 B2和T2组成的五线圈系，其中线圈R为主接收线圈11，位于整个线圈 系10的居中位置。对称分布于主接收线圈11两侧的线圈Bl和B2构成屏蔽接收 线圈12。屏蔽接收线圈12的线圈B1、主接收线圈11和屏蔽接收线圈12的线圈 B2依次以串联方式连接，用于接收包含流体信息的信号，并将接收到的流体信息 送入信号处理电路30。且，屏蔽接收线圈12的线圈B1、 B2的绕线方向与主接收 线圈11的绕线方向相反。其中屏蔽接收线圈12的作用是消除直耦信号对接收信 号的影响。线圈T1和T2组成发射线圈13，线圈T1、 T2对称分布于屏蔽接收线 圈12的线圈B1、 B2夕卜侧，以串联方式连接，用于发射激励信号产生电路20产 生的激励信号。线圈系IO的各个线圈之间相隔一定的距离，在本实施例中，测量管段内径为 62mm，发射线圈13的两线圈Tl、 T2的中心位置相距420mm，屏蔽接收线圈12 的两个线圈B1、 B2的中心位置相距160mm。各线圈之间的距离根据测量管道管 径的不同，间隔的距离也不相同，在实际应用中根据具体的管径数据设置各本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相流含水率测试装置，其特征在于包括：一测量管道，所述测量管道的内壁涂有绝缘层，一线圈系紧贴所述绝缘层，设置在所述测量管道中，所述线圈系连接一激励信号产生电路，一信号处理电路和计算机；　所述线圈系包括用于接收流体信息的主接收线圈，消除 直耦信号对接收信号影响的屏蔽接收线圈，以及发射激励信号的发射线圈，且所述屏蔽接收线圈的绕线方向与所述主接收线圈的绕线方向相反；　所述激励信号产生电路产生的高频正弦信号输入所述发射线圈，所述主接收线圈和屏蔽接收线圈串联连接，将接收到的流体信 息送入所述信号处理电路，经所述信号处理电路处理后输入所述计算机进行计算。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋世全，姜伟，许亮斌，李利品，党瑞荣，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油研究中心，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]