基于光纤传感器的油井多相流计量方法研究

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1、西北工业大学硕士学位论文AbstractAbstractIntheoilindustry,real-timegainingthedataofmultiphase-flowisveryimportanttooptimizeoilextract.Inallusiontotherequirement,anewmultiphase-flowmeasuringtechnologybasedontheoptic-fibersensorsisconsidered.Proportionofcomponentscanbeobtainedbymeasur

2、ingmultiphase-flow'sopticrefractiveindexReal-timedistinguishingoilqualitywillberealized,withouttheneedtoseparateoutindividualphasecomponents.Inthisarticle,thefollowingisdiscussed:therealizationofsignalprocessinganddataloggingcircuit,thedesignofoptic-fibersensorsandunder

3、-wellsingletransfercircuit.Alaboratorialmodelisbuilttosimulatemultiphase-flowmeter'sworkingcondition.Finally,feasibilityofthetechnicalisprovenbysomeexaminations.KeywordsMultiphase-flowMetersDSPOptic-FiberSensorRefractiveindexReal-timedistinguishit西北工业大学硕士学位论文第一章绪论第一章绪论1

4、.1论文背景1.1.1课题来源、背景和意义本课题来源于横向技术合作项目，旨在研制一种基于光纤传感器且可以实时判别原油品质的新型多相流量计，第一时间获得刚从地下采集至地面的原油所含油、气、水各相比例的数据，从而实现快速修正采油工艺的目的。在原油开采过程中，采油工艺是决定一口油井是否能长期稳产的关键。油井一旦启用生产，就必须定期的进行生产测井，由测井仪器下井检测各油层出油状态，再根据地质油藏的不同实施相应的采油工艺，因此预先设定的采油工艺需要随着实际出油的状态的变化而随时改变。传统的方法是进行室内化学分析，提取刚开采的石油样本分析原油品质

5、，再根据这些结果修正现有的采油工艺。采样分析过程需要耗费一定的时间，而且原油中的轻类气体(包括溶解气)在此期间会不断挥发，因此利用滞后的分析数据制定采油工艺显然准确性不高，实时性差，生产中急需要一种在线测试传感器，完成实时检测。本课题研制的新型多相流量计利用光折射率调制的原理，将光纤传感器装在油井的出口，可以在线测量多相流体油气水比例和流速四个参数，从而达到实时判别原油品质、快速修正采油工艺的目的。并且具有成本低、体积小、安全性高等优点，市场前景广阔。因此本课题具有重要的研究意义和实用价值。1.1.2多相流量计的发展状况与应用前景原油

6、从几千米深的油井中喷出，很少是单一的液态或者气态的碳氢化合物，大多为多相混合流。操作油田开发就必须掌握单口油井的产量，当然这包括每口油井的产油量及其中含气量和含水量。为了确切获得这些动态信息，目前大多数油井的传统做法是采用卫星式计量站方式，通过管道汇总切换，巡回检查每口油井，经计量分离器分离成油相、水相和气相，采用各单相测量仪表或装西北工业大学硕士学位论文第一章绪论置获得三组分的各自含量，然后再馄合输送到泵站进行生产处理。如果能开发出一种多相流测量装置，不需要分离，直接获得油气水三组分各自含量，这对油田传统的工艺设计来说将是一场重大的

7、革新。多相流计量技术就是将一种多相流量计直接安装在油气集输管线上，采用先进的测量技术，对油、气、水三相在不分离情况下进行连续、在线和自动计量，从而可以取代传统的由测试分离器及其辅助系统组成的计量装置，简化油气生产工艺流程，降低投资，减少操作成本。20世纪90年代，随着沙漠、海洋、极地恶劣环境条件下的油气田开发，投资规模成倍增加，同时计算机计量技术也得到飞速发展，这就刺激了多相流计量新技术的开发与研究。近年来美国、英国、挪威和俄罗斯等国的一些大石油公司相继投资研制开发了多种类型的多相流量计，且有些已获商业性应用。多相流量计作为测试分离器

8、的替代产品具有以下特点:(1)可对油气水三相进行连续、在线自动测量，实现无人值守;(2)质量轻，结构紧凑，占地面积小，特别适用于海上平台计量:(3)大多数多相流量计由传感器和探测器组成，无可动部件，不需要维护;(4)对介