【摘 要】
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中国陆上普遍存在低渗低产油藏,油田长期注水开发造成大多数油井处于低流速高含水生产特点。油井内油水两相流分散相局部浓度及流速呈严重非均匀分布,尤其是油水两相流相间滑脱效应显著,油水两相流持水率测量难度很大。而现有的低频电容及电导测量方法受采出水的矿化度变化影响较大、高含水流动工况下测量精度不高,这由传感器工作原理所决定的,因此需要探索新方法减小矿化度对测量持水率影响,提高高含水流动工况下持水率测量的
【基金项目】
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国家自然科学基金（11572220）:油水两相流湍流液滴拟序结构不稳定性分析； 国家自然科学基金重大仪器研制项目（51527805）:油井油气水三相流产出剖面测井仪器研制；
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中国陆上普遍存在低渗低产油藏,油田长期注水开发造成大多数油井处于低流速高含水生产特点。油井内油水两相流分散相局部浓度及流速呈严重非均匀分布,尤其是油水两相流相间滑脱效应显著,油水两相流持水率测量难度很大。而现有的低频电容及电导测量方法受采出水的矿化度变化影响较大、高含水流动工况下测量精度不高,这由传感器工作原理所决定的,因此需要探索新方法减小矿化度对测量持水率影响,提高高含水流动工况下持水率测量的精度。本研究首先分析了传统油水两相流持水率低频电容法及电导法局限性,在此基础上,提出了双螺旋微波电容传感器及双平行线微波谐振腔传感器持水率测量方法,采用有限元法分析了传感器电场分布及持水率灵敏度特性,在优化传感器几何尺寸基础上,设计了传感器测量系统,在油水两相流实验装置上验证了传感器持水率测量特性。论文研究工作取得了以下创新性成果:1.针对传统低频电容法和电导法在高含水时持水率测量分辨率低及受水矿化度影响等问题,提出了360度双螺旋微波电容传感器持水率测量方法;通过理论分析及实验验证确定了最佳工作频率为0.83GHz;设计了微波电容传感器测量系统,获取了传感器在低流速高含水油水两相流持水率测量特性,研究结果表明,360度双螺旋微波电容传感器持水率测量方法受矿化度影响比传统电容电导方法小,在高含水时具有较高的持水率测量分辨率。2.为了提高高含水时的油水两相流持水率测量分辨率,提出了双平行线微波谐振腔传感器持水率测量方法;通过理论分析和实验验证确定了最佳工作频率为1.8GHz;设计了双平行线微波谐振腔传感器测量系统;研究结果表明,双平行线微波谐振腔传感器持水率测量法在高含水时具有更高的持水率测量分辨率,虽在高矿化度下持水率测量分辨率有所下降,但整体上持水率测量分辨仍高于双螺旋微波电容传感器。3.为了分析低流速高含水油水两相流不稳定性,通过评价多尺度排列熵、多尺度样本熵、多尺度复杂测度性、多尺度加权排列熵在典型非线性系统中表征动力学性能差异;提出了采用多尺度加权排列熵分析法处理双平行线微波谐振腔高分辨信号的方案,发现低尺度加权排列熵熵率及全尺度加权排列熵平均值联合平面可表征油水两相流不稳定性,且可有效识别低流速高含水时泡状流及细小泡状流流型。
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