試論頻率分析法用于兩相流體的流量測量-wenkub.com
2025-06-19 19:49 本頁面
【正文】 1990年畢業(yè)于石油高等函授生產(chǎn)過程自動(dòng)化專業(yè)。10－4N／，比20℃水溫時(shí)大大下降，因此流體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)會(huì)較液溫20℃時(shí)好。由于環(huán)空測井的需要，實(shí)驗(yàn)儀器外徑為25mm，流體在探頭金屬護(hù)罩之間的流動(dòng)空間較小，對(duì)油珠有一定的阻礙作用，排量增大時(shí)產(chǎn)生阻力更大，影響到油珠的自然流動(dòng)狀態(tài)，降低了測量數(shù)據(jù)的重復(fù)性和分辨率。 圖3 流量與頻率對(duì)應(yīng)曲線 由表表2和表3看出，流量測量的重復(fù)性在低流量時(shí)較好，因?yàn)榕帕吭龃髸r(shí)測量重復(fù)性有所降低，因?yàn)榕帕吭龃髸r(shí)水流速度過快，油相在模擬井噴嘴處受到過快水流的剪切作用，較大的油珠被擊碎形成大量小油珠，使油珠的隨機(jī)插入機(jī)會(huì)增大，造成頻率數(shù)據(jù)的波動(dòng)。泵入的油量和水量數(shù)據(jù)分別輸入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行液體總流量和含水率的計(jì)算，用于與測量值的數(shù)據(jù)對(duì)比。 圖2 計(jì)算機(jī)采樣處理程序框圖 程序中，采樣周期由軟件控制，采樣頻率400Hz。這兩路模擬信號(hào)分別饋入計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。對(duì)于徑向遠(yuǎn)離油珠產(chǎn)生的影響必須大大消弱，最后通過程序處理加以消除。這導(dǎo)致信號(hào)頻率的升高，同時(shí)M′是個(gè)不確定的值，在流量不變時(shí)，f′不再固定不變，這使得f*′M 的值會(huì)發(fā)生波動(dòng)，從而影響頻率測量的重復(fù)性。這種函數(shù)關(guān)系不是線性的，但卻是單調(diào)變化的。 將式(3)代入式(4)，并且令經(jīng)整理得到tM時(shí)間內(nèi)M個(gè)油珠依次經(jīng)過傳感器敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的擾動(dòng)脈沖平均頻率為 ?。?） 由于ki、Δti與voi皆為隨機(jī)變量，故∑ki，∑voiki與f*在M值趨于一個(gè)較大數(shù)時(shí)，會(huì)向一個(gè)平均真值逼近。當(dāng)許多油珠相對(duì)于水相作相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于直徑的不同，使各油珠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)處于不同的阻力系數(shù)區(qū)，遵循不同的滑脫速度公式，使得油珠的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)在微觀上變得十分復(fù)雜，因此我們只能在宏觀上找出描述其滑脫速度的方法。根據(jù)油珠在水中的受力分析，當(dāng)油珠受力平衡后，其相對(duì)于水相的滑脫速度為勻速。為了保護(hù)天線探頭、束流及屏蔽電磁波不外泄，在與探頭相距一定距離處同軸加有一個(gè)金屬保護(hù)罩，金屬保護(hù)罩接地。通過對(duì)含水信號(hào)的脈動(dòng)分量進(jìn)行頻率分析可以將這種流速信息取出，并換算成流體的流量?；诹黧w分散相的含水?dāng)_動(dòng)信號(hào)中含有流體密度信息和流速信息，通過對(duì)擾動(dòng)信號(hào)的高頻分量進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理，將流速信息取出，使單一的含水傳感器具有一定的流量測量能力。通過室內(nèi)模擬井試驗(yàn)證實(shí)了這種方法的可行性。隨著井下含水傳感器工藝和數(shù)據(jù)處理方法的進(jìn)一步完善，這種頻率分析處理方法將使目前井下持水率計(jì)具有一定的流量測量能力。油水混合液在檢測探頭和保護(hù)罩之間流動(dòng)，形成一個(gè)可變介質(zhì)電容。在水溫20℃時(shí)，104 N／?！ ?． 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 （2）由此可以解出單個(gè)油珠經(jīng)過含水傳感器敏感區(qū)時(shí)產(chǎn)生的擾動(dòng)脈沖頻率為 ?。?）
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