[发明专利]用于水包油乳状液测量的截面分布式阵列传感器及方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田动态监测领域表面活性剂作用下的水包油乳状液分散相局部浓度和局部速度在管道截面分布测量阵列传感器。

背景技术

中晚期石油开采已进入高含水阶段，其采油技术由原来的一次采油技术，二次采油技术发展到现在的三次采油技术。目前，三次采油技术通常是通过向油井加入不同的化学物质，包括碱、表面活性剂和聚合物，目的是进一步提高石油采收率。在表面活性剂作用下的提高石油采收率技术中，被开采出来的原油是以乳状液的形式存在。理解表面活性剂作用下的油水乳状液的流动特性对认识化学驱采油机理及油井生产特性具有重要意义及实际意义。

由于表面活性剂可以极大的降低油水相间的界面张力，加剧油相的乳化程度，从而改变油水相间滑脱效应、液滴浓度及速度分布行为，给分散相局部浓度和局部速度流动参数测量带来极大挑战。传统的单电导探针传感器测量方法只能测量管道中某一方向的水包油乳状液液滴局部浓度及局部速度，而表面活性剂作用下的油水乳状液分散相浓度、速度及泡径多呈非均匀分布特性，传统单电导探针传感器无法获取管道截面的液滴浓度及速度分布行为。为此，截面分布式双电导探针阵列传感器是获取非均匀分布乳状液液滴流动参数的有效途径。

发明内容

本发明的目的是提供一种表面活性剂作用下水包油乳状液分散相局部流动参数在管道截面分布测量方法，通过计算截面分布式双电导探针阵列传感器八个位置的分散相局部浓度和局部速度，实现管截面水包油乳状液分散相流动参数分布测量。技术方案如下：

一种用于水包油乳状液测量的截面分布式阵列传感器，包括分布式放置在测量通道内的3个环形位置处的八路相同的双电导探针传感器，每路双电导探针传感器包括激励源探针和接收源金属套筒，激励源探针由两根探针组成，两根探针一长一短，长针为上游电极，短针为下游电极；其中，第1环包含1路双电导探针传感器，第2环包括3路均匀分布在一个较小圆周的双电导探针传感器，第3环包括4路双电导探针传感器，以期测量得到管道内的分散相局部浓度和局部速度参数。

本发明同时提供一种采用所述的阵列传感器实现的水包油乳状液测量方法：通过表面活性剂作用下水包油乳状液动态实验，对截面分布式双电导探针阵列传感器输出信号进行采集，利用自调整双阈值方法将原始测量信号转化为与其对应方波信号，以该方波信号为基础，计算得到分散相局部浓度，通过互相关算法计算得到分散相局部速度，并对其进行插值后的三维成像。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下测量优点：

(1)本发明由于采用截面分布式双电导探针阵列传感器测量方式，可实现管截面非均匀分布流动条件下的乳状液分散相局部浓度及局部流速分布测量，进而实现水包油乳状液分散相平均持油率及平均油相流速测量。

(2)本发明由于采取截面分布式八路双头电导探针传感器测量模式，可显著减少电导探针传感器在管截面上的测量盲区，通过分散相流动参数三维成像算法，可提高乳状液分散相局部浓度和局部速度分布测量精度。

附图说明

图1是截面分布式双电导探针阵列传感器几何位置图。

图2是截面分布式双电导探针阵列传感器结构图。

图3是表面活性剂作用下水包油乳状液对应的截面分布式双电导探针阵列传感器测量电压信号：(a)总流量0.5m³/day及含水率88％；(b)总流量2m³/day及含水率88％；(c)总流量5m³/day及含水率88％；(d)总流量7m³/day及含水率88％。

图4是截面分布式双电导探针阵列传感器各探针位置点及插入点几何位置图。

图5是分散相局部流动参数插值算法示意图。

图6是使用截面分布式双电导探针阵列传感器测量值及插入值计算得到的分散相浓度三维成像图：(a)总流量0.5m³/day及含水率88％；(b)总流量2m³/day及含水率88％；(c)总流量5m³/day及含水率88％；(d)总流量7m³/day及含水率88％。

图7是采用截面分布式双电导探针阵列传感器测量值及插入值计算得到的截面流速三维成像图(a)总流量7m³/day及含水率80％；(b)总流量7m³/day及含水率88％；(c)总流量7m³/day及含水率96％。

附图标号说明：