x射线法三相流测量技术-研究

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1、第1章绪论第1章绪论1.1引言多相流在自然界，日常生活以及工程应用当中普遍存在。在油气开采、输运、加工过程中，油、气、水三相流体的混合流动几乎不可避免[1]。生产井测井中油、气、水的产量是表征油井动态变化和评价油层生产特性的一个重要参数，据此可以判断油井的生产状态和储层信息[2]。在生产阶段，井下流量信息和地面流量信息不可或缺。井下流量信息的计量，主要包括井下分采、分支井各层段产量以及注入量的测量。计量井下分采层的油、气产量能及时反映各开采层地质情况变化和生产异常；开采层的油藏特性的动态分析更加精确；各开采层的储量信息更加可靠；为生产决策及改善油藏管理提供重要的数据支持[3]；为评价增产

2、措施提供了有效的手段。注水井的注入量是各层段的地质情况和生产状况的反映，在井下对注液情况的监测在保护油气储层、延长油田开采时间、减少修井次数、降低了生产成本中发挥着重要作用。地面流量信息主要是油田井、站、库计量油、气、水的流量，是生产管理中的一项重要工作。可分为单井计量和油站、油库计量两大部分。单井计量包括对每口井生产的原油、天然气以及对注水井注水量的计量；油站、油库计量是对集输原油和天然气的计量。单井计量资料是生产状态的动态反映，是油田长期稳产、高产的需要，也是优化油田开采、提高最终采收率的需要；油站、油库是油气集输的枢纽，是保证油田正常生产和外输、外运平衡的重要手段。油田井、站、库的

3、油、气、水计量工作对生产、运输有很大的影响，可见，计量工作在生产管理中占据着非常重要的地位[4]。油、气、水三相流量的测量与分析储层结构，评价地层产出流体的性质和流量，制定和调整开采方案，评价增产措施密切相关；是油田正常生产，原油、天然气外输、外运平衡措施的重要保证；对油田合理开采，油藏的优化管理，延长油井开采时间，维持油田稳产、高产发挥着重要作用。1.2课题的研究意义随着科学的发展和技术的进步，新技术和新概念不断涌现，并在石油工业中有了广泛应用。新技术的注入促进了石油工业的发展，合理开采、优化油藏管理、提高采收率为目的的数字化油田、智能化油田等概念也应运而生，并且成为指引油田建设的新方

4、向[6]。多相流的测量在数字化油田、智能化油田建设中不可或缺，在智能完井和常规的生产井测井中同样非常重要，可见多相流量测量技术的研究工作具有重要意义。数字化油田、智能化油田以智能完井技术为基础。智能完井系统被定义为具有采集、1西安石油大学硕士学位论文传输及分析井眼生产数据、油藏数据和完井综合数据能力，以远程控制方式改善油藏动态和生产动态的控制系统[7]。在智能完井系统中，单井多层段油、气生产实行在线监测和控制。各开采层油、气的产量及各储层的压力、温度信息结合，确定生产状态、了解油藏动态，综合各项基础资料和参数，直接对井下设备进行控制，在避免了不必要的井下干扰作业的同时实现了生产的动态调整

5、；在降低生产成本的同时对开采和油藏管理进行了优化，最终达到延长稳产期，提高采收率的目的[8],[9]。图1–1为智能完井示意图，利用井下传感器采集井下设备的工作情况和生产层段的压力、温度、油气产状等参数，并将采集的参数通过高速数据流回传到地面；由地面平台对数据进行分析、学习不断加深对油藏认识的同时对产状进行仲裁，结合油藏数值模拟预测，形成油藏管理决策；将决策信息反馈到井下设备控制系统，通过对液流控制和井身结构的重置，改变生产状态，实现生产状态的动态调整[10]。通信系统接口地面平台综合产压力传感器层一节流阀温度传感器多相流量计控流量分析井下数据决策控制信号通信系统接口产层二节流阀压力传感

6、器温度传感器多相流量计接井下通信系统接地面井下系统示意图图1–1智能完井示意图在油田正式开采阶段油藏动态分析的主要工作有以下几点：掌握油田生产实况并不断加深对油藏的认识，核实、补充各项基础资料和参数，进一步落实地质储量；分析各油藏影响最终采收率的因素，落实油藏的可采储量；预测各油藏在不同开采条件下的生产状况和开发效果，提出进一步提高油藏最终采收率的合理措施[11]。智能完井系统对生产状态进行实时监测，为油藏动态分析提供数据资料的同时，能够及时反映生产决策的效果；减少甚至无需修井作业，在生产过程中实现即时的动态调整，降低了生产成本；对井下设备在线控制，在生产过程中能够根据井下油藏的变化，对

7、生产状态进行不断的即时调整，使油田在各个阶段均处于最优的生产状态。井下传感器在智能完井系统及数据资料采集中的作用非常关键，采集到数据准确性、真实性、可靠性对生产状态的判断、决策效果的评价、油藏特性的认识起着决定性作用。压力、温度等参数的测量相对比较成熟，而井下多相流量计还处在进一步的研究阶段，意味着生产层多相流量的测量成为了井下数据采集系统的瓶颈。2第1章绪论1.1课题的研究目的随着经济增长的需求和石油勘探、钻井与开采技术的进步，水