低渗低产高含水油井流动参数测量方法研究

针对低渗低产高含水油井油水两相流流动参数（总流量、相含率）测量问题，本研究综合考虑电导式阵列传感器敏感场特性及流动特性对传感器测量灵敏度影响因素，优化选择与设计适用于低流速高含水油水两相流高分辨测量的电导式阵列传感器。采用两相流运动波理论构建两相流相关测速与总流速、相含率、滑脱速度、相分布流型参数之间的物理测量模型，丰富与发展在极端低流速流动条件下的油水两相流相关流速测量方法。采用快关阀实验测取低流速高含水油水两相流持水率流动参数，以此建立油水两相流持水率物理测量模型。最后，采用变系数漂移流动模型预测油水两相流分相流量。本研究期望对老油田二次开发过程中亟待要解决的低渗低产高含水油井流动参数测量方法提供新思路，开拓新途径。

本课题设计了插入式四扇区弧形对壁电导传感器及其测量系统，依据传感器敏感场分布特性优化了传感器电极几何尺寸。通过在低流速高含水油水两相流实验装置动态实验，取得了传感器较高精度的含水率测量效果。此外， 通过在垂直上升管内油水两相流动态实验，获取了高含水油水两相流超声传感器测量响应信号，结合超声传感器水包油流型声场分布有限元计算结果，发现分相体积浓度（持水率）对超声传感器声场特性影响明显。研究表明，脉冲透射式超声法是测量高含水时油水两相流持水率的潜在强有力手段。采用双平行线电容传感器构建了油水两相流相关流速测量方法，通过有限元法分析了传感器灵敏场分布，从传感器上下游信号获取了两相流相关流速。研究表明，双平行线电容传感器响应特性依赖于流动结构，据此，通过运动波传播速度模型较好地预测了六种不同流型的油水两相流总流速。. 提出了一种新的多尺度一阶差分散点形态分析方法。应用该方法分析了垂直上升小管径低流速油水两相流三种水包油流型（水包油段塞流、水包油泡状流、水包油细小泡状流）电导传感器波动信号，提取了多尺度一阶差分散点在一三象限上的二阶形态矩标度不变量，发现该标度不变量敏感于分散相油滴尺寸变化，该变化趋势有助于理解分散相液滴聚并及击碎过程动力学现象。研究表明：多尺度一阶差分散点形态矩测度是油水两相流液滴非均匀分布的诊断工具。我们还采用多尺度加权排列熵分析方法处理了低流速高含水油水两相流电导传感器波动信号，发现多尺度加权排列熵率对流动结构变化敏感，可较好表征低流速高含水油水两相流复杂流动结构动力学演化特性。