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阻抗式含水率计的优化设计

李雷  
【摘要】: 当油田开发处于高含水开发时期,准确、可靠地测量井下油水两相流的含水率(持水率)是一个重大的技术难题。阻抗式含水率计的优点是:在水为连续相时,通过在线进行含水率的测量,克服了井内波动及间歇出油的影响,实现了实时监测,使得测量更可靠;测量结果不受温度及矿化度的影响;电极的沾污导致的误差很小;受流态的影响很小。但仪器的设计主要是通过大量实验来确定的,需对其进行进一步优化和完善受到了限制,比如电极的数量的优化、电极间距离的优化目前还缺少仿真技术的指导。同时,大量的实验观察发现在流体温度较低、流量较低的情况下,会造成传感器内壁对油的吸附增强,使传感器容易受到了沾污的影响。因此阻抗式含水率计还存在着进一步改进、完善的空间。 本文概述了电导法含水率测量的基本原理,介绍了经典的含水率测量模型Maxwell和BegovichWatson,分析两模型之间存在的差异; 本文用ANSYS和MATLAB软件对传感器内部的电场分布进行仿真,并通过仿真对仪器结构进行了优化。通过动、静态实验模拟环状流和精细泡状流,证明了阻抗式含水率计在测量含水率时,不受矿化度和流型的影响或受其影响很小,实验结果也证明了所采用的阻抗传感器的含水率相对响应与持水率存在线性关系,并且较为接近BegovichWatson测量模型。动态实验能够体现滑脱速度的影响,实际应用中应通过动态实验来建立仪器的含水率测量模型。 通过对阻抗式含水率计的优化设计,使含水率计性能更加可靠,测量精度更高。对以后新型传感器的研究设计提供理论指导。


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