随着水平井技术在页岩气藏开发领域的广泛应用,页岩气井内广泛出现一类水平气液两相流流动现象,其分相持率的动态监测对优化页岩气开采方案有重要意义。水平气液两相流流型复杂多样,流型之间的相互转化受两相流量影响较为明显,即使在同种流型内部也存在着多尺度流体结构,因此,实现水平气液两相流持气率准确测量存在极大挑战。本文设计了一种新型的声电组合传感系统,利用COMSOL多物理场有限元仿真软件计算了传感器声场及电场分布,通过提取敏感场平均灵敏度以及均匀性误差,实现传感器几何尺寸的最优化设计;同时,开发了一套声电组合传感器测量硬件系统。通过开展水平气液两相流动态实验,绘制了水平气液两相流流型图,获得声电传感器及Wire-Mesh传感器（WMS）在不同流型下的测量响应。基于电导传感器测量响应信号,对气液层状流、波状流及泰勒泡进行了可视化成像,同时建立了泰勒泡上下层液膜的预测物理模型,模型预测结果与电导传感器成像结果进行了对比分析。通过考察超声传感器对段塞流中较分散气泡的衰减特性,建立了超声衰减持气率测量模型。最终,利用声电组合传感器实现不同流型下的持气率测量,通过与WMS测量结果进行对比,发现声电组合传感器对不同气液两相流流型持气率都有较高的测量精度。本文取得的创新性研究成果如下:1、针对水平气液两相流特有的多尺度流动结构,提出一种新型的声电组合传感方案,并利用COMSOL多物理场仿真软件对传感器几何尺寸进行了优化。文中设计的声电组合传感系统可检测同一管道截面、不同结构尺度的流体运动信息,为气液两相流持气率的准确测量奠定了基础。2、基于电导传感器测量响应信号,实现大尺度流体结构的可视化成像,如层状流、波状流及泰勒泡。泰勒泡的成像结果与物理模型进行了对比,发现泰勒泡上层及下层液膜边界与模型预测结果有较好的一致性。利用电导传感器的成像结果,实现层状流、波状流及泰勒泡区域的持气率测量。3、基于超声传感器测量响应信号,研究了超声对段塞流中小尺度分散气泡的衰减特性,通过建立超声衰减持气率测量模型,实现段塞流中液塞持气率测量。最终研究结果表明,声电组合传感系统可适应气液两相流不同流动结构,对全流型下的持气率都有较高的测量精度。