基于光纖傳感器的油井多相流計(jì)量方法研究

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1、西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文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西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論第一章緒論1

4、.1論文背景1.1.1課題來源、背景和意義本課題來源于橫向技術(shù)合作項(xiàng)目，旨在研制一種基于光纖傳感器且可以實(shí)時(shí)判別原油品質(zhì)的新型多相流量計(jì)，第一時(shí)間獲得剛從地下采集至地面的原油所含油、氣、水各相比例的數(shù)據(jù)，從而實(shí)現(xiàn)快速修正采油工藝的目的。在原油開采過程中，采油工藝是決定一口油井是否能長期穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵。油井一旦啟用生產(chǎn)，就必須定期的進(jìn)行生產(chǎn)測(cè)井，由測(cè)井儀器下井檢測(cè)各油層出油狀態(tài)，再根據(jù)地質(zhì)油藏的不同實(shí)施相應(yīng)的采油工藝，因此預(yù)先設(shè)定的采油工藝需要隨著實(shí)際出油的狀態(tài)的變化而隨時(shí)改變。傳統(tǒng)的方法是進(jìn)行室內(nèi)化學(xué)分析，提取剛開采的石油樣本分析原油品質(zhì)

5、，再根據(jù)這些結(jié)果修正現(xiàn)有的采油工藝。采樣分析過程需要耗費(fèi)一定的時(shí)間，而且原油中的輕類氣體(包括溶解氣)在此期間會(huì)不斷揮發(fā)，因此利用滯后的分析數(shù)據(jù)制定采油工藝顯然準(zhǔn)確性不高，實(shí)時(shí)性差，生產(chǎn)中急需要一種在線測(cè)試傳感器，完成實(shí)時(shí)檢測(cè)。本課題研制的新型多相流量計(jì)利用光折射率調(diào)制的原理，將光纖傳感器裝在油井的出口，可以在線測(cè)量多相流體油氣水比例和流速四個(gè)參數(shù)，從而達(dá)到實(shí)時(shí)判別原油品質(zhì)、快速修正采油工藝的目的。并且具有成本低、體積小、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，市場前景廣闊。因此本課題具有重要的研究意義和實(shí)用價(jià)值。1.1.2多相流量計(jì)的發(fā)展?fàn)顩r與應(yīng)用前景原油

6、從幾千米深的油井中噴出，很少是單一的液態(tài)或者氣態(tài)的碳?xì)浠衔?，大多為多相混合流。操作油田開發(fā)就必須掌握單口油井的產(chǎn)量，當(dāng)然這包括每口油井的產(chǎn)油量及其中含氣量和含水量。為了確切獲得這些動(dòng)態(tài)信息，目前大多數(shù)油井的傳統(tǒng)做法是采用衛(wèi)星式計(jì)量站方式，通過管道匯總切換，巡回檢查每口油井，經(jīng)計(jì)量分離器分離成油相、水相和氣相，采用各單相測(cè)量儀表或裝西北工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文第一章緒論置獲得三組分的各自含量，然后再餛合輸送到泵站進(jìn)行生產(chǎn)處理。如果能開發(fā)出一種多相流測(cè)量裝置，不需要分離，直接獲得油氣水三組分各自含量，這對(duì)油田傳統(tǒng)的工藝設(shè)計(jì)來說將是一場重大的

7、革新。多相流計(jì)量技術(shù)就是將一種多相流量計(jì)直接安裝在油氣集輸管線上，采用先進(jìn)的測(cè)量技術(shù)，對(duì)油、氣、水三相在不分離情況下進(jìn)行連續(xù)、在線和自動(dòng)計(jì)量，從而可以取代傳統(tǒng)的由測(cè)試分離器及其輔助系統(tǒng)組成的計(jì)量裝置，簡化油氣生產(chǎn)工藝流程，降低投資，減少操作成本。20世紀(jì)90年代，隨著沙漠、海洋、極地惡劣環(huán)境條件下的油氣田開發(fā)，投資規(guī)模成倍增加，同時(shí)計(jì)算機(jī)計(jì)量技術(shù)也得到飛速發(fā)展，這就刺激了多相流計(jì)量新技術(shù)的開發(fā)與研究。近年來美國、英國、挪威和俄羅斯等國的一些大石油公司相繼投資研制開發(fā)了多種類型的多相流量計(jì)，且有些已獲商業(yè)性應(yīng)用。多相流量計(jì)作為測(cè)試分離器

8、的替代產(chǎn)品具有以下特點(diǎn):(1)可對(duì)油氣水三相進(jìn)行連續(xù)、在線自動(dòng)測(cè)量，實(shí)現(xiàn)無人值守;(2)質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，特別適用于海上平臺(tái)計(jì)量:(3)大多數(shù)多相流量計(jì)由傳感器和探測(cè)器組成，無可動(dòng)部件，不需要維護(hù);(4)對(duì)介