試論頻率分析法用于兩相流體的流量測(cè)量(存儲(chǔ)版)
【正文】 ls is analysed． Subject Terms： frequency analysis twophase flow fluid flow measuring slippage velocity experimental data引 言 由于油井內(nèi)液體多為汽—液相及非均勻分布的油—水混合液，這種流體的含水信號(hào)是一種分散相介質(zhì)的調(diào)制信號(hào)，其中含有反映平均持水率的油水密度信息和處于分散相的油珠流速信息。 圖1 含水傳感器探頭結(jié)構(gòu)流量計(jì)算 1． 流體特性 設(shè)油水混合液是水基的，即水呈連續(xù)相，油呈分散相。在眾多油珠依次經(jīng)過(guò)傳感器探頭敏感區(qū)時(shí)，某段時(shí)間內(nèi)傳感器輸出信號(hào)的擾動(dòng)脈沖平均頻率為?。?）式中 n——tM時(shí)間內(nèi)M個(gè)油珠產(chǎn)生的有效脈沖數(shù)； Δti——單個(gè)油珠經(jīng)過(guò)敏感區(qū)所用時(shí)間； fi——單個(gè)油珠經(jīng)過(guò)敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的擾動(dòng)脈沖頻率。 由于油珠不可能全部依次經(jīng)過(guò)探頭敏感區(qū)，而是隨機(jī)通過(guò)，可以認(rèn)為在M個(gè)油珠中有M′個(gè)是依次通過(guò)的，M－M′個(gè)是隨機(jī)插入，同樣可以得到tM時(shí)間內(nèi)M個(gè)油珠經(jīng)過(guò)含水傳感器敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的擾動(dòng)脈沖頻率為 （7）式中， 由于M′＜M，因此ki比無(wú)隨機(jī)插入時(shí)增大，故K2＞K1，K′2＞K′f*′＞f*。另一路信號(hào)通過(guò)一個(gè)帶寬為14 Hz（6～14 Hz）的帶通濾波器，將原始信號(hào)的高頻分量放大后送入一個(gè)銳截止的低通濾波器，濾除50 Hz以上的工頻干擾，形成僅反映流量信息的油珠速度信號(hào)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析 室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)井由垂直井筒、油水管道、油水泵、標(biāo)準(zhǔn)蝸輪流量計(jì)、油水混合液分離裝置等組成。因此排量超過(guò)20 L／min后測(cè)量分辨率大幅度下降。作者簡(jiǎn)介：沈 躍 工程師，1961年生。相對(duì)于井筒截面積來(lái)講，環(huán)空測(cè)井儀器的截面積太小，影響到油珠的捕捉機(jī)會(huì)，油珠不易進(jìn)入傳感器。圖3中，測(cè)量曲線(xiàn)呈單調(diào)上升的非線(xiàn)性狀，與式(7)的分析相符。由于A／D轉(zhuǎn)換時(shí)間很短，故平均含水率通道與油珠流速通道的數(shù)據(jù)采樣幾乎是同時(shí)進(jìn)行的，平均含水率信號(hào)經(jīng)過(guò)平滑處理變?yōu)槟骋粫r(shí)間段的含水平均值。信號(hào)與數(shù)據(jù)處理 1． 信號(hào)的電路處理 由含水傳感器接收到的電壓信號(hào)是一種脈動(dòng)的低頻幅值較大的混合信號(hào)，其中高值低頻分量代表平均含水率值，高頻脈動(dòng)分量代表反映流量信息的油珠速度信號(hào)，因此必須對(duì)這一混合信號(hào)進(jìn)行分離處理。這種函數(shù)關(guān)系建立于統(tǒng)計(jì)平均的基礎(chǔ)之上，它要求采集到的脈沖數(shù)目越多越好，但這會(huì)使采樣時(shí)間與處理時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，從而對(duì)測(cè)量不利?！ ?． 含水信號(hào)的擾動(dòng)頻率 由于滑脫速度vo是油珠相對(duì)于水流的運(yùn)動(dòng)速度，其絕對(duì)流速應(yīng)為 ?。?）由此可以解出單個(gè)油珠經(jīng)過(guò)含水傳感器敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的擾動(dòng)脈沖頻率為 ?。?）式中 Q——油水混合液流體流量； S——井筒截面積；
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