專利名稱：一種兩相流含水率測(cè)試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及石油、天然氣的測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種用于測(cè)量油水或者氣水兩相流含水率的測(cè)試裝置。
背景技術(shù)：
油水和氣水兩相流在石油工業(yè)中普遍存在，而氣水或者油水兩相流檢測(cè)已經(jīng)成為生產(chǎn)測(cè)井的一大難題，準(zhǔn)確測(cè)量油、氣、水的比例對(duì)于確定分層產(chǎn)量，調(diào)整開(kāi)采策略和控制方案具有非常重要的意義。目前油、氣、水三相流的測(cè)量方法主要有射線法、電容法、層析成像法、電導(dǎo)法、聲波法等。射線法計(jì)數(shù)統(tǒng)計(jì)誤差較大，取樣范圍小，使用過(guò)程中存在安全問(wèn)題。電抗法，包括電容法、電導(dǎo)法、層析成像法，能夠適用的油水比例范圍較窄，如電容法和ECT不適用于多相流中導(dǎo)電介質(zhì)為連續(xù)相的情況，電導(dǎo)法和ERT不適用于不導(dǎo)電介質(zhì)為連續(xù)相的情況。因此在實(shí)際生產(chǎn)中，為了適應(yīng)流型的變化，通常將電導(dǎo)法和電容法結(jié)合使用，造成了生產(chǎn)過(guò)程中測(cè)量設(shè)備和控制程序的繁瑣。為了解決上述問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外學(xué)者也在探索新的多相流測(cè)量方法。Abdullah A. Kendoush等人也采用自耦變壓器，施加高頻諧波信號(hào)測(cè)量油水兩相流中的相含率。作者也曾在2009年嘗試采用感應(yīng)線圈系進(jìn)行多相流中含水率的測(cè)量。但上述測(cè)量系統(tǒng)均采用諧波發(fā)射信號(hào)，測(cè)量過(guò)程易受到直耦信號(hào)的影響，使得測(cè)量信號(hào)的后續(xù)處理和校正過(guò)程比較復(fù)雜。
發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種兩相流含水率的測(cè)試裝置，能夠克服感應(yīng)線圈一次場(chǎng)影響同時(shí)能克服電導(dǎo)法和電容法缺陷的兩相流含水率測(cè)試裝置，其在兩相流無(wú)論連續(xù)相為導(dǎo)電相還是不導(dǎo)電相的情況下都可以測(cè)量，同時(shí)從時(shí)間上可以很好的去除一次場(chǎng)的影響。為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種兩相流含水率測(cè)試裝置，包括一測(cè)量管道1，測(cè)量管道1內(nèi)壁上鑲嵌有線圈系 10，線圈系10由兩組發(fā)射線圈11和兩組接收線圈12組成，兩組接收線圈12位于兩組發(fā)射線圈11之間，形成對(duì)發(fā)對(duì)收，兩組發(fā)射線圈11分別與瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路I 21、瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路II 22相連，接收線圈12連接瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路30，瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路30和計(jì)算機(jī)40相連。所述測(cè)量管道1的管壁為非金屬絕緣材料。所述線圈系10為四線圈系結(jié)構(gòu)，發(fā)射線圈11和接收線圈12各包含兩個(gè)線圈，四個(gè)線圈分別對(duì)稱間隔設(shè)置，其中發(fā)射線圈11設(shè)置在接收線圈12的外側(cè)，形成對(duì)發(fā)對(duì)收。所述的瞬變信號(hào)包括單極性和雙極性方波、梯形波、半正弦形波或三角形波。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)[0012]1、本實(shí)用新型可對(duì)油水兩相流、氣水兩相流進(jìn)行含水率測(cè)量，不受流體中各相比例及流型的影響。2、本實(shí)用新型采用瞬變信號(hào)作為發(fā)射信號(hào)，可從時(shí)間上去除直耦信號(hào)的影響，后續(xù)的信號(hào)處理和校正程序相對(duì)簡(jiǎn)單。3、本實(shí)用新型所提供的測(cè)試裝置可與輸油管道直接相連，其接收信號(hào)經(jīng)過(guò)采集和預(yù)處理后由計(jì)算機(jī)處理和顯示，可實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。

圖1是本實(shí)用新型的測(cè)量管段結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的含水率測(cè)試裝置示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作詳細(xì)敘述。如圖1、圖2所示，一種兩相流含水率測(cè)試裝置，包括一測(cè)量管道1，測(cè)量管道1內(nèi)壁上鑲嵌有線圈系10，這種鑲嵌式可保證測(cè)量管道1內(nèi)壁的平整，對(duì)測(cè)量管道內(nèi)兩相流的流型不會(huì)產(chǎn)生影響，線圈系10由兩組發(fā)射線圈11和兩組接收線圈12組成，兩組接收線圈 12位于兩組發(fā)射線圈11之間，形成對(duì)發(fā)對(duì)收，兩組發(fā)射線圈11分別與瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路I 21、瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路II 22相連，接收線圈12連接瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路30，瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路30和計(jì)算機(jī)40相連。測(cè)量管道1的管壁為非金屬絕緣材料，用于隔離線圈系10的電信號(hào)。本實(shí)用新型的線圈系10由4組單獨(dú)的間隔分布的線圈Tl、線圈T2、線圈R1、線圈 R2組成，其中線圈Rl和R2為接收線圈12，線圈Tl和線圈T2為發(fā)射線圈11，四個(gè)線圈分別對(duì)稱間隔設(shè)置，其中發(fā)射線圈11設(shè)置在接收線圈12的外側(cè)，形成對(duì)發(fā)對(duì)收，即線圈Tl發(fā)射，線圈Rl接收，線圈T2發(fā)射，線圈R2接收。線圈Tl用于發(fā)射瞬變信號(hào)發(fā)生電路I 21產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)，線圈T2用于發(fā)射瞬變信號(hào)發(fā)生電路II 22產(chǎn)生的激勵(lì)信號(hào)。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的瞬變信號(hào)發(fā)生電路I 21和瞬變信號(hào)發(fā)生電路II 22發(fā)射的瞬變信號(hào)頻率和脈沖幅度相同，瞬變信號(hào)發(fā)生電路II 22瞬變信號(hào)發(fā)生電路I 21的發(fā)射信號(hào)延時(shí)150ms。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)的兩個(gè)發(fā)射線圈Tl和T2，兩個(gè)接收線圈Rl和R2形成對(duì)發(fā)對(duì)收，用于敏感更大區(qū)域內(nèi)的管內(nèi)兩相流體，使得接收信號(hào)中包含的流體信息更豐富。線圈系10的各個(gè)線圈對(duì)稱分布，在本實(shí)施例中，測(cè)量管段內(nèi)徑為 50mm，發(fā)射線圈11的兩線圈T1、T2的中心位置相距480mm，匝數(shù)都為700匝。接收線圈R1、 R2的中心位置相距160mm，匝數(shù)都為980匝。各線圈之間的距離和匝數(shù)根據(jù)測(cè)量管道管徑的不同，間隔的距離和匝數(shù)也不相同，在實(shí)際應(yīng)用中根據(jù)具體的管徑數(shù)據(jù)設(shè)置各線圈之間的間距、匝數(shù)，并通過(guò)試驗(yàn)加以調(diào)整，以達(dá)到最佳的效果。如圖2所示，本實(shí)用新型測(cè)量?jī)上嗔骱实臋C(jī)理是瞬變電磁法。瞬變電磁法是在發(fā)射線圈上施加一恒定電流，持續(xù)一段時(shí)間后關(guān)斷發(fā)射電流，此時(shí)測(cè)量接收線圈上的響應(yīng)。本實(shí)施例中瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路I 21和瞬變信號(hào)發(fā)生電路II 22用于產(chǎn)生雙極性矩形瞬變信號(hào)，作為發(fā)射線圈T1、T2的發(fā)射信號(hào)。當(dāng)油水兩相流的混合流體流過(guò)測(cè)量管道時(shí)，發(fā)射線圈11的的線圈Tl和線圈T 2通以脈沖電流，當(dāng)發(fā)射電流突然降為零時(shí)，在發(fā)射線圈11 4周?chē)挠退畠上嗔髦袑a(chǎn)生急劇變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)。在脈沖關(guān)斷期間，通過(guò)接收線圈R1、 R2接收測(cè)量管道內(nèi)油水兩相流產(chǎn)生的二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。接收線圈12上的響應(yīng)經(jīng)過(guò)瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路30進(jìn)行放大、濾波、數(shù)據(jù)采集等，輸入到計(jì)算機(jī)40進(jìn)行處理。計(jì)算機(jī) 40根據(jù)接收線圈上的響應(yīng)，計(jì)算出測(cè)量管道內(nèi)油水兩相流中的含水率。瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路 I 21和瞬變信號(hào)發(fā)生電路II 22和瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路30為本領(lǐng)域的成熟技術(shù)，在此不再詳述。本實(shí)用新型的測(cè)試?yán)碚撊缦赂鶕?jù)麥克斯韋方程組可求出管內(nèi)流體中產(chǎn)生的頻域磁場(chǎng)強(qiáng)度
權(quán)利要求1.一種兩相流含水率測(cè)試裝置，其特征在于，包括一測(cè)量管道(1)，測(cè)量管道(1)內(nèi)壁上鑲嵌有線圈系(10)，線圈系(10)由兩組發(fā)射線圈(11)和兩組接收線圈(12)組成，兩組接收線圈(12)位于兩組發(fā)射線圈(11)之間，形成對(duì)發(fā)對(duì)收，兩組發(fā)射線圈(11)分別與瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路I (21)、瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路II (22)相連，接收線圈(12)連接瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路(30)，瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路(30)和計(jì)算機(jī)(40)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相流含水率測(cè)試裝置，其特征在于，測(cè)量管道(1)的管壁為非金屬絕緣材料。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相流含水率測(cè)試裝置，其特征在于，所述線圈系(10) 為四線圈系結(jié)構(gòu)，所述發(fā)射線圈(11)和接收線圈(12)各包含兩個(gè)線圈，四個(gè)線圈分別對(duì)稱間隔設(shè)置，其中發(fā)射線圈(11)設(shè)置在接收線圈(12)的外側(cè)，形成對(duì)發(fā)對(duì)收。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種兩相流含水率測(cè)試裝置，其特征在于，所述的瞬變信號(hào)包括單極性和雙極性方波、梯形波、半正弦形波、三角形波。
專利摘要一種兩相流含水率測(cè)試裝置，在測(cè)量管道內(nèi)壁上鑲嵌有線圈系，線圈系由兩組發(fā)射線圈和兩組接收線圈組成，兩組發(fā)射線圈分別連接瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路I和瞬變信號(hào)產(chǎn)生電路II，接收線圈連接瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路，瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路和計(jì)算機(jī)相連，當(dāng)兩相流體流過(guò)測(cè)量管道時(shí)，發(fā)射線圈通脈沖電流，當(dāng)發(fā)射電流突然降為零時(shí)，在發(fā)射線圈周?chē)a(chǎn)生急劇變化的磁場(chǎng)和電場(chǎng)；在脈沖關(guān)斷期間，通過(guò)接收線圈接收測(cè)量管道內(nèi)油水兩相流產(chǎn)生的二次感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，接收線圈的響應(yīng)經(jīng)過(guò)瞬態(tài)信號(hào)采集和預(yù)處理電路輸入到計(jì)算機(jī)進(jìn)行計(jì)算；本實(shí)用新型在兩相流無(wú)論連續(xù)相為導(dǎo)電相還是不導(dǎo)電相的情況下都可以進(jìn)行含水率的測(cè)量，并能去除一次場(chǎng)的影響。
文檔編號(hào)G01N27/74GK202256257SQ20112040271
公開(kāi)日2012年5月30日 申請(qǐng)日期2011年10月20日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月20日
發(fā)明者黨瑞榮, 孫亮亮, 李利品, 黃燕群 申請(qǐng)人:西安石油大學(xué)