多相流动电磁波成像测井基础研究

研究多相流动电磁波成像测井要涉及到两个物理基础问题 :一是油井中电磁波的传播特性 ,二是油井中流体介质的电磁性质。首先 ,采用场分析的方法 ,分析井内套管和流体介质对电磁波传播的影响。油井内的套管是钢铁质圆管 ,对电磁波的传播将产生限制和引导作用 ;油井内流体介质的电性质将决定导波的传播常数 ,影响电磁场在井的轴向上和横向上的分布状态和波的传播特性。通过研究提出了由于井内流体为有耗媒质 ,油井构成的导波系统不同于一般的圆波导 ,可以传播高频或低频电磁波的新观点。其次 ,从物理机理出发 ,对油、气与水的介电特性和导电特性差异进行分析 ,指出油井内混合流体的电性质不仅与各相流体的电性参数有关 ,而且与流体的流动速度、各相含量、分布状态以及测量电磁场有关。研究结果不仅论证了电磁波成像测井具有坚实的物理基础 ,而且明确了正确测量和显示井内流体流动截面必须合理选择电磁波的工作模式和频率。     

光学法测量井下多相流中气相流量的方法研究

在传统的三相流测井中,流量测量是油气水三相的总体响应,无法直接获得分相流量,给测井资料的解释带来很大困难。采用光学多普勒-反射波法,利用光学多普勒效应测量流体中气相的流速,利用反射光波强度测量持气率;通过非集流的方式,在基本不改变流体流动状态的情况下,实现井下多相流中气相流量测量。测量数据反映了被测流动截面上不同介质的光学特性,由计算机根据特定算法将其转化为图像像素,进而重建和显示气相截面图像。该测量方法可实现同一界面上多点测量和多界面测量,可以获得多相流体流动截面的相态分布和速度分布的清晰图像,实现真正的流动成像测量。     

水平井持水率成像测井仪CAT的应用

针对水平井、斜井中多相流流态的测量,Sondex公司推出了多相持率测井仪CAT(电容阵列多相持率测井仪Capacitance Array Tool).该仪器采用12个微传感器分布在套管内壁,实时连续测量井筒中的流体流动状态.仪器采用微电容传感器探测各个传感器周围流体的电导率,对于油、气、水,电容传感器测量时产生三种不同频率分别表示三相持率,并且可以直观的成像形式来模拟显示井筒中的流动形态.     

流动成像测井技术的现状与发展

成像测井属于对非均匀介质的非线性测量，通过对油气井内多相流动信息的投影扫描和反演处理，实时成像显示流体的分布和流动情况。现阶段运用最多的是利用油气与水的导电性质和介电特性的差异识别井内流体的方法，例如电导法，电容法等。但此测量局限于个别点上，未能反映出实时成像的准确性，研究开发能够进行实时监测的成像方法成为现阶段的重点。     

基于电导成像测井的持水率的测量及动态实验

文章介绍用于水平井持水率测量的流体成像仪器，对该仪器在多相流模拟实验装置上进行了实验。在上位机软件所示的曲线上，可以实时地观察探针所处位置油、水分布的变化，通过界面高度和持水率的测得值与参考值随含水率变化的各种图型对比，找出规律。该仪器在动态条件下实现了对油水界面的识别和持水率的测量，并进行了动态实验，取得了良好的效果。     

持率流动成像仪应用研究

简述了油气井内流体多相流动成像测井技术的发展现状,讨论了斯伦贝谢公司研制的持率流动成像仪的测试方法以及数据处理方法和影响因素;与其他测井方法测试结果对比表明,该仪器的应用效果良好。     

电磁感应法测量井筒持水率方法研究

根据电磁波的传播特性和油、气、水的电性差异提出了利用电磁感应法测量井简持水率的方法。研究计算了双线圈传感器的感应电动势、信噪比和趋肤深度，为今后仪器的设计提供了理论依据。分析了油田进入高含水阶段井简内混合流体的流型，并参照固态非均匀介质电阻率分布模型，导出了井简内不同流动状态下的持水率和混合流体电导率的关系式。     

应用热膜流速测量技术研究多相流

本文介绍了热膜流速计的测量原理及其在研究多相管流的流速变化、流型结构、持率分布中的应用。该仪器根据流体不同，其传递系数也不同及当流体通过探头时的热消耗率随流速度化的特性给出测量信息，特别适用于气液两相流。通过与流体高速摄像的照片进行流型识别对比，验证了热膜流速计应用的可靠性。     

电容阵列仪在大斜度井中的实验研究

大斜度井中多相流持率计算一直是困绕人们的技术难题,流态及流型判定是影响持率计算的主控因素.常规测井仪器大多为居中测量.很难准确地测量评价整个井筒流动情况.综合分析不同流量及测量方式对持率的影响,结合测量特点,选用电容阵列多相持率测井仪CAT(Capacitance Array Tool),建立适用的解释模型,从不同流量、角度进行实验研究,确定大斜度井中多相流持率计算方法.根据实验测井资料分析解释,建立了适用于大斜度井中持率计算方法,提高了持率计算的准确度.     

波导测量方法及其可行性研究

对于电磁波的传播而言，油井套管相当于大口径的圆波导，为了准确测量油井的持水率参数，作者研究发明了波导测量方法，波导法是井下利用发射天线激励一定模式和一定频率的电磁波，利用接收天线检测出导波的衰减和相移，从而根据水与油，气的电特性差异测量持水参数，通过数值模拟研究了该方法的可行性，并用物理模拟实验结果考察了该方法的探测特性和可靠性。     

凝析天然气两相流不分离测量技术

由于组成和流态的复杂性,凝析天然气测量属于多相流测量范畴中的特例,准确测量各相流量的大小具有较大难度,现有测量技术无法满足凝析天然气测量对测量范围、测量精度和实时性的需求。为此,开发了一种基于内锥与文丘里组合的新型双节流多级差压凝析天然气测量技术,该技术考虑了内锥边壁收缩与文丘里中心收缩的特性,将两者上下游串联,形成双差压测量信息,通过虚高模型差异性,满足了较高的测量精度。实验室性能验证和工业现场性能验证结果表明,该技术的气相测量误差在±2%以内,液相测量误差在±10%以内,测量精度指标达到甚至超过了国外同类产品的技术水平。     

反射声波测井波场分离方法研究

在反射声波测井数据处理中,用于偏移成像的反射信号相对于高幅度井中直达波较为微弱,只有利用波场分离技术将反射波从全波形中提取出来,才能对反射信号进行成像处理。在不改变仪器构造与测量模式情况下,对广泛应用于偶极反射声波测井技术中的线性预测滤波法进行改进,在滤波过程中考虑偶极测井弯曲波频散的影响,结合慢度—时间相干法对井中直达波进行估计,并从全波形中滤除。通过油田实测数据处理证实,结合了慢度—时间相干法与线性预测滤波法的波场分离方法,较常规方法而言,井中弯曲波得到较大程度的压制,进而提高了反射声波测井的有效性。     

天然气管道积液红外成像检测方法

传统天然气管道积液量的测量方法存在积液检测精度低、具有安全隐患等问题。为此,提出一种新的基于红外成像的非介入式测量法：利用管道内部气液两相之间热容差别大及对流换热的性质,对外管壁加热,使气液两相在管道外壁形成温度梯度,再利用红外热像仪测量外壁温度,形成温度分布图像,结合智能图像处理技术,对高压天然气管道积液进行实时高精度检测。实验室和现场试验结果均表明,该方法测量误差小于10%,能够满足天然气管道积液现场检测的要求。     

Flow pattern identification in oil wells by electromagnetic image logging

Petroleum production logging needs to determine the interpretation models first and flow pattern identification is the foundation, but traditional flow pattern identification methods have some limitations. In this paper, a new method of flow pattern identification in oil wells by electromagnetic image logging is proposed. First, the characteristics of gas-water and oil-water flow patterns in horizontal and vertical wellbores are picked up. Then, the continuous variation of the two phase flow pattern in the vertical and horizontal pipe space is discretized into continuous fluid distribution models in the pipeline section. Second, the electromagnetic flow image measurement responses of all the eight fluid distribution models are simulated and the characteristic vector of each response is analyzed in order to distinguish the fluid distribution models. Third, the time domain changes of the fluid distribution models in the pipeline section are used to identify the flow pattern. Finally, flow simulation experiments using electromagnetic flow image logging are operated and the experimental and simulated data are compared. The results show that the method can be used for flow pattern identification of actual electromagnetic image logging data.     

HDC集流法产液剖面测井仪的研制

产液剖面测井能够提供井下各相流体的分层产量、持水率等参数。针对油田开发后期抽油井过环空产液剖面测井中存在着流量与持水率测量精度下降的问题，提出了集流法产液剖面测井技术。HDC集流法产液剖面测井仪采用涡轮流量计和持水率计一体化设计，金属伞封隔流道，实现流量与持水率2个参数的同时测量。集流测井提高了井筒中流体流速，减小了各相流体间的滑脱速度，改善了流体混合均匀程度，有效地提高了生产测井资料的质量和解释精度。     

电成像测井图像微锯齿精细校正方法研究

电成像测井仪器在井下运动状态复杂,经过传统加速度校正方法处理后的电成像图像上仍会存在微锯齿现象,使得图像质量下降,增加了测井解释的多解性。对电成像测井图像微锯齿现象产生的原因进行分析,提出基于仪器相对运动速度分析的微锯齿图像精细校正方法。该方法通过各电极微电阻率曲线对比建立了反映仪器运动状态的相对速度变化曲线,在此基础上采用Kalman滤波模型进行图像真实深度预测与校正。应用实例表明,该方法有效降低了电成像测井图像处理过程中的微锯齿现象,提升了图像显示效果。     

气液两相水平管流流态可视化分析

提出用图像处理技术进行气液两相水平管流流态可视化研究的基本方法,并建立了实验装置。实验装置由实验环道、流场图像获取系统和数字图像处理系统组成。实验环道中包括一个由透明玻璃管制成的实验段,利用数字流场图像获取系统将获取的流场视频信号转换成数字信号送入计算机处理。以此为基础,在实验条件下研究了大量的气液两相流流态,对泡状流、柱塞流、断塞流、层状流和波状流等几种典型流态进行了深入的分析,得到了各种流态的生成条件及相互之间的转换规律。     

基于改进的Newton-Raphson算法的电磁波流动图像重建

快速而又具有一定精度的图像重建算法是流动成像测井技术的关键.提出了一种基于Marquardt方法改进的Newton-Raphson图像重建算法.该方法用迭代法获得电磁波流动图像重建不适定逆问题稳定解,仿真结果表明该方法与修正的Newton-Raphson算法相比能快速而较高精度地重建出两相流断层图像.