[发明专利]超声与浮子组合式三相流分相流量测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田生产测井领域，具体的说是一种用于产出剖面测量的超声与浮子组合式三相流分相流量测量方法。

背景技术

油井产出剖面测量的目标是确定油井产层的油、气、水三相的各自产量，传统的测量方法是通过测量混相条件下各相的含率和总流量，然后计算出各分相流量。由于油、气、水三相的物性存在显著差异，混相条件下各相的含率变化剧烈，测量极不稳定，而目前还没有适用于油、气、水三相混相条件下的总流量测量的流量计，因此对于油、气、水三相并存的油井，其产出剖面测量依然是一个急待解决的问题。目前尽管有一些新的技术，比如超声波多普勒、光纤探针等方法，超声波多普勒方式利用超声波在不同物质中传播速度及超声反射频率的不同直接测试油井内流体油、气、水三相混相中的油相与气相，不同水相流速会直接影响油相与气相的速度，对油相与气相测量存在较大干扰；光纤探针利用光对气体与液体反射率的不同来区分气液两相，通过单位时间内光纤探针记录到的气泡个数达到测试气相的目的，目前技术还不成熟，且测量时很难克服污染的影响，还未能得到实际应用。

发明内容

为了克服现有的油井内流体油、气、水三相并存而影响分相流量结果的不足，本发明提供一种超声与浮子组合式三相流分相流量测量方法，该方法可使水相与油气分离，采用超声波实现油相与气相的流量测量，采用浮子流量计实现水相的流量测量，从而完成三相分离流量测量，测量结果准确。

本发明的技术方案是：一种超声与浮子组合式三相流分相流量测量方法，包括以下步骤：

a、通过测量装置使水相与油气分离，并通过集流密封伞布将套管内的截面空间封闭，使水相出口与集流密封伞布之间为相对静止的水相，溢出的油泡和气泡在相当于静止的水相中向上漂流；

b、通过装置内的超声探头向下发出超声波，超声波在油泡和气泡表面发生反射，部分反射波被探头接收，设探头向下发出的超声波频率为f₀，泡体以速度u向上运动，超声波在泡体面发生反射，反射回来的超声波频率发生偏移，记为f’，则偏移量△f为：

Δf=f0-f′=2f0u(cosθ)/c---(1)]]>

其中，c是声波在水中的传播速度；θ是发射波与泡体运动方向的夹角，表达式（1）将反射波频率偏移量与泡体的速度建立关系，可实现泡体速度测量；

将声波反射信号转化为电压信号，记为v，该电压信号是油泡和气泡反射信号的叠加，即油相和气相的分相流量可以用表达式（2）表示：