中個數(shù)到水平井持水率的對應(yīng)關(guān)系。
[0043] (a)若探針陣列在水平管道中的放置位置如圖3(a)所示，油水界面高度、持水率以 及最大的理論測量誤差分別用d(34)、c^Pe表示，修正后的持水率和最大誤差分別用α和S表 示。隨油水界面高度上升，
[0044] (i)當0 < d<R-r2,即0 < d<29mm時，浸沒水中探針個數(shù)為0,測得的持水率值為0。
[0045] (i i)當d = R-r2，即d = 29mm，浸沒水中探針個數(shù)恰為1，且該探針處在油水分界面 上，利用式[1]計算得到持水率為α! = 6.47%。
[0046] 結(jié)合（i)和（i i)，當浸沒水中探針個數(shù)為0時，即0 < d< 29mm，將持水率值從0修正 為3.23%，則對應(yīng)的最大理論誤差從0.0647減小為0.0323。
[0047] (iii)當d = R_ri · cos9，g卩d = 41.86mm時，浸沒水中探針個數(shù)恰為3,其中恰有2支 探針位于油水分界面上，利用式[1]計算得到持水率為11.03%。
[0048] 結(jié)合(i i)和(i i i)，當浸沒水中探針個數(shù)為1時，即29mm < d <41.86mm時，將持水率 從11.03%修正為8.75%，則對應(yīng)的最大理論誤差從0.0456減少為0.0228。
[0049] (iv)由和（iii)推出，隨油水界面高度上升，即d從0到2R逐漸增大，依次 出現(xiàn)恰有〇支、1支、3支、4支、6支、8支、10支、14支、16支、18支、20支、21支、23支、24支電導(dǎo)探 針浸沒在水中以及管道全部充滿水的15種情況，得到油水界面高度向量為{d t|t=l， 2, ...，15}，其中，t表示油水界面高度值的序號。利用式[1]計算得到對應(yīng)的水平井持水率 向量為{ai|i = l，2，. . .，15}，其中，i表示持水率值的序號。將前14種情況下的持水率進行 修正，得到持水率修正值向量為{<^11 = 1,2，...，14}，其中，
。修正后的最大理 論誤差向量為{6」1 = 1，2，...，14}，其中
[0050] (b)若探針陣列在水平管道中的放置位置如圖3(b)所示，油水界面高度、持水率以 及最大的理論測量誤差分別用λ(35)、β和ζ表示，修正后的持水率和最大誤差分別用β和ξ表 示。隨油水界面高度的上升，即λ從0到2R逐漸增大，依次出現(xiàn)恰有0支、2支、4支、6支、8支、10 支、12支、14支、16支、18支、20支、22支、24支電導(dǎo)探針浸沒在水中以及管道全部充滿水的14 種情況，得到油水界面高度向量為U s|s = l，2，...，14}其中，s表示油水界面高度值的序 號。利用式[1]計算得到水平井持水率向量為{&|j = l，2，...，14}，其中，j表示持水率值的 序號。同理，將前13種情況下的持水率進行修正，得到持水率修正值向量為{h|j = l， 2,...,13},
?修正后的最大理論誤差向量為Rj| j = l，2，. ..，13}，其中，
[0051] (c)當浸沒水中的探針個數(shù)在(a)和(b)兩種情況中均出現(xiàn)時，分別使用該個數(shù)在 兩種情況下對應(yīng)持水率值的平均值作為該個數(shù)的持水率值。然后，對于在(a)和(b)兩種情 況中均未出現(xiàn)的個數(shù)，其持水率值用相鄰數(shù)字對應(yīng)持水率的平均值表示，從而建立完整的 浸沒水中探針個數(shù)到持水率的對應(yīng)關(guān)系，如下表所示。
[0052]表1浸沒水中探針個數(shù)與持水率的對應(yīng)關(guān)系表
[0054]第三步，確定電導(dǎo)探針浸入在水中的個數(shù)，并獲得相應(yīng)持水率值。
[0055] 根據(jù)24支電導(dǎo)探針的響應(yīng)輸出判斷浸沒在水中的電導(dǎo)探針個數(shù)，并基于以下兩條 準則對浸沒水中的探針個數(shù)進行修正：
[0056] 準則一:若探針位于油水分界面上，則該探針的輸出響應(yīng)不穩(wěn)定，判定該探針浸沒 在水中；
[0057] 準則二：當確定#m號和#n號探針浸沒在水中后，若某探針的編號位于按 或#m-#13-#n順序排列的序列中，則判定該探針浸沒在水中；
[0058]然后根據(jù)第二步建立的從浸沒水中電導(dǎo)探針個數(shù)到持水率的對應(yīng)關(guān)系，得到相應(yīng) 的水平井持水率。
[0059]為驗證本發(fā)明提出的方法，在水平井油水兩相流管道中，以10m3/d為步長，從0-200m3/d逐步調(diào)節(jié)油水兩相流的總流量。在每一總流量設(shè)定值下，以10 %為步長，從0-100 % 逐步調(diào)節(jié)油水兩相流的含水率。在220種總流量設(shè)定值和含水率設(shè)定值的組合下，記錄電導(dǎo) 探針浸沒水中的個數(shù)，并利用式[3]得到相應(yīng)的持水率，該發(fā)明方法進行持水率測量的均方 根誤差為ο. 0658，平均引用誤差為5.53 %。
[0060] 通過上述比較可以得出，本發(fā)明專利提出的一種雙環(huán)電導(dǎo)探針陣列的水平井持水 率的測量方法在實際工程應(yīng)用中是可行和有效的，不僅可靠性好、魯棒性強，而且能提高持 水率的測量精度。
[0061] 以上所述僅為本發(fā)明具體實施方法的基本方案，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于 此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人員在本發(fā)明公開的技術(shù)范圍內(nèi)，可想到的變化或替換，都應(yīng)涵 蓋在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍為準。所 有落入權(quán)利要求的等同的含義和范圍內(nèi)的變化都將包括在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種基于雙環(huán)電導(dǎo)探針陣列的水平井持水率測量方法，其特征在于，步驟如下： 第一步，建立從水平井油水界面高度到持水率的數(shù)學(xué)關(guān)系，即[1] 式中，式[1 ]中，α表示水平井油水兩相流的持水率，h表示油水界面高度（15 )，R表示水 平井內(nèi)徑半徑(13); 第二步，建立從電導(dǎo)探針浸沒水中的個數(shù)到水平井持水率的對應(yīng)關(guān)系； 雙環(huán)電導(dǎo)探針陣列測井儀內(nèi)外環(huán)各有12支探針，按著等角度和等間距均勻分布在半徑 為ri(31)和η(32)的內(nèi)外圓環(huán)上，內(nèi)外環(huán)電導(dǎo)探針按順時針順序排列，編號順序分別是# 13-#24和#1-#12(33)，水平管道半徑為R(15);假設(shè)水平井油水界面相對穩(wěn)定，根據(jù)測井儀 的探針陣列的放置角度不同，分別討論： (a) 恰有1支探針位于探針陣列圓環(huán)的最低位位置；油水界面高度、持水率W及最大的 理論測量誤差分別用d(34)、a和e表示，修正后的持水率和最大誤差分別用α和S表示，隨油 水界面高度上升， 。）當0 ^<R-n時，浸沒水中探針個數(shù)為日，持水率值為αι = 0; (ii) 當d = R-r2時，浸沒水中探針個數(shù)恰為1，且該探針處在油水分界面上，利用式[3]計 算得出持水率為曰2; 結(jié)合(i)和（ii)，當浸沒水中探針個數(shù)為加寸，即0含d<R-r2,將持水率值從αι = 0修正為 A = f，則對應(yīng)的最大理論誤差從ei = ai減小為01 = ^ ; (iii) 當d = R-ri · COS0時，浸沒水中探針個數(shù)恰為3,其中恰有2支探針位于油水分界面 上，利用式[3]計算得到持水率為口3; 結(jié)合（i i)和（i i i)，當浸沒水中探針個數(shù)為1時，即R-n < d<R-ri · cosΘ時，將持水率從 口2修正為(iv) 由和（iii)推出，隨油水界面高度上升，即d從0到2R逐漸增大，依次出現(xiàn) 恰有0支、1支、3支、4支、6支、8支、10支、14支、16支、18支、20支、21支、23支、24支電導(dǎo)探針浸 沒在水中W及管道全部充滿水的15種情況，得到油水界面高度向量為{dt|t = l，2,...， 15}，其中，t表示油水界面高度值的序號，利用式[1]計算得到對應(yīng)的水平井持水率向量為 (曰1 |i = l，2，...，15}，其中，i表示持水率值的序號;將前14種情況下的持水率進行修正，得 到持水率修正值向量為{αι I i = 1，2，. . .，14}，其中，"-;修正后的最大理論誤差向 量為{6^1 = 1，2，...，14}，其牛(b) 兩支電導(dǎo)探針的中屯、位于最低位置;油水界面高度、持水率W及最大的理論測量誤 差分別用λ(35)、β和C表示，修正后的持水率和最大誤差分別用β和ξ表示;隨油水界面高度 的上升，即λ從0到2R逐漸增大，依次出現(xiàn)恰有0支、2支、4支、6支、8支、10支、12支、14支、16 支、18支、20支、22支、24支電導(dǎo)探針浸沒在水中W及管道全部充滿水的14種情況，得到油水 界面高度向量為Us I s = l ,2,...,14}其中，s表示油水界面高度值的序號，利用式[1]計算 得到對應(yīng)的水平井持水率向量為化j|j = l，2，...，14}，其中，j表示持水率值的序號；同理， 將前13種情況下的持水率進行修正，得到持水率修正值向量為I j = l，2,. . .，13}，其中;修正后的最大理論誤差向量為Kj I j = l，2,. . .，13}，其中(C)當浸沒水中的探針個數(shù)在(a)和(b)兩種情況中均出現(xiàn)時，使用該個數(shù)在兩種情況 下對應(yīng)持水率值的平均值作為該個數(shù)的持水率值;然后，對于在(a)和(b)兩種情況中均未 出現(xiàn)的個數(shù)，其持水率值用相鄰數(shù)字對應(yīng)持水率的平均值表示，從而建立完整的從浸沒水 中的探針個數(shù)到持水率的對應(yīng)關(guān)系； 第Ξ步，確定電導(dǎo)探針浸入在水中的個數(shù)，并獲得相應(yīng)持水率值； 根據(jù)24支電導(dǎo)探針的響應(yīng)輸出判斷浸沒在水中的電導(dǎo)探針個數(shù)，并基于W下兩條準則 對浸沒水中的探針個數(shù)進行修正： 準則一:若探針位于油水分界面上，則該探針的輸出響應(yīng)不穩(wěn)定，判定該探針浸沒在水 中； 準則二：當確定抽1號和#n號探針浸沒在水中后，若某探針的編號位于按抽1-#1-#11或# m-#13-#n順序排列的序列中，則判定該探針浸沒在水中； 然后根據(jù)第二步建立的從浸沒水中電導(dǎo)探針個數(shù)到持水率的對應(yīng)關(guān)系，得到相應(yīng)的水 平井持水率。
【專利摘要】一種基于雙環(huán)電導(dǎo)探針陣列的水平井持水率測量方法屬于多相流檢測技術(shù)領(lǐng)域。首先，建立從水平井油界面高度到水平井持水率的數(shù)學(xué)關(guān)系；然后，根據(jù)探針陣列不同的放置角度和探針分布情況，建立浸沒在水中的探針個數(shù)與水平井持水率的對應(yīng)關(guān)系；其次，對電導(dǎo)探針陣列響應(yīng)異常的情況進行修正，得到相對準確的浸沒在水中的探針個數(shù)，并獲得相應(yīng)的持水率。實驗結(jié)果表明本發(fā)明方法是可行和有效的，不僅能提高水平井持水率的測量精度，而且具有較好的魯棒性，適用于實際工程應(yīng)用。
【IPC分類】E21B47/00, G06F17/50
【公開號】CN105574272
【申請?zhí)枴緾N201510953989
【發(fā)明人】徐立軍, 曹章, 張文, 趙嘉宇, 張文強
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月17日