气井压裂放喷测试是低渗透油气藏开发评价和增产增注必不可少的技术措施,放喷测试过程中的流体组分比较复杂,主要以天然气和水为主,不同测试阶段下的气水比例有较大区别。该过程一直没有科学的方法来准确计算反排率,常常通过放喷池中的液量来计算反排率,方法相对落后且没考虑放喷管中气体对反排率数据的影响。本课题基于气井放喷开展测量研究,通过对放喷测试过程中气液两相流的流量测量和监测,可观测气井生产状况,评价气井产能和分析储层动态变化情况,对调整开采和生产工艺,实现优化生产有重要的意义。本文通过COMSOL多物理场仿真软件重点对超声信号在气液两相流中的传播特性进行了研究,通过对超声发射器的声压和位移场的分布,超声波信号在不同管径、不同两相流流体流速、不同流体介质中传播时的特性及对压电陶瓷的仿真,表明了利用超声波测流量的体制的可行性并确定超声波换能器的工作频率;研制了以压电陶瓷为核心器件的超声波换能器及一套以时间差测量法为测量原理的超声波流量测量系统,该系统中包括超声波发射及接收模块、高精度时间差测量模块、方向切换模块等部分;完成了气液两相流相含率测量系统的设计,包括信号发生及放大模块、采样模块、数据存储模块等部分;并通过双机通信将测量结果显示于液晶屏。对系统软硬件分模块进行调试后完成系统的联合调试及实验室试验,通过搭建模拟试验平台,调节螺杆泵频率及循环系统中的液量分别进行了不同流体流速下的试验,并对试验数据进行整理分析。试验结果表明,所设计的流量测量及相含率测量系统工作较稳定、结构紧凑、测量精度较高,基本能够满足放喷测试环境下的测量工艺条件,很大程度上提高放喷测试中对返排液的测量精度,满足设计的技术要求。