第二章 井下流量测量.ppt

1、第二章,涡轮流量计（中高流量产气井、产液井、部分注水井） 集流伞式流量计（中低流量产液井） 示踪流量计 （中低流量产液井） 同位素示踪（注水井） 超声流量计 涡街流量计 温度流量计 流动成像,井下流量测井,式中：J涡轮的转动惯量； d/dt涡轮旋转角加速度； T推动涡轮旋转的力矩，即驱动力矩； Ti阻碍涡轮旋转的各种阻力矩。,第一节 涡轮流量计的工作原理,涡轮流量计是利用流体动量矩原理实现流量测量的。由动量矩定理可知，当涡轮旋转时，它的运动方程为：,第二节 涡轮流量计的工作原理,2.1 涡轮流量计响应特征,2.2 涡轮流量计产液剖面,通过图板校正确定Cv，进而确定Vm：,单相视速度校正图版,2

2、.3 速度剖面校正系数,仪器发生偏心时，测量的是涡轮所在位置处的局部流速。为了确定通过套管截面上的平均流速Vm，需要引入一个速度剖面校正系数Cv，Cv的定义为：,2.4 集流伞流量解释,放射性示踪流量计,第三节 示踪流量计,示踪流量计的结构如右图所示。 示踪流量计测井时，铟同位素示踪剂溶液由喷射器喷出。 喷射器有一个体积为203的容器，每次喷射0.53，一次下井可喷射40次。喷入井筒后，启动一个或两个探测器定点或追踪测量，即可得到测井曲线。,3.1 单探头追踪法,采用连续追踪方法,在一个夹层内进行至少三次测量。由于测量的同时，示踪段塞也在流动，因此必须保证有足够高的流速测量完整的示踪段塞。如果

3、发现第一次的位移较大，则应加快测速，反之则降低测速。流速的计算方法为：,式中：H 两次测量示踪剂段塞位移的距离（峰值的深度差）; t段塞位移所需的时间。,3.2 双探头追踪法,在单探头连续追踪时，若不能准确记录出起止时间，则利用双探头，放慢测速上行或下行连续测量一次，根据电缆速度和两探头之间的距离就能计算出流体速度。,上行时（与流动方向一致）计算视流速的公式为：,下行时（与流速反向）计算视流速的公式为：,各种时差示意图,3.3 峰值的读取方法及其确定,常见确定深度位移（ H ）及时间差（ t ）的方法如图所示。 tp-p两个示踪段塞峰之间的时间差，即流动的平均时间，此时认为Cv为1.0； t上

4、两个峰间切线交点间的时间差; t下基线与切线交点间的时间差; tl-l示踪剂段塞前缘到达的时间，即峰值曲线与基线的交点。 在仪器与套管间的环形空间中， Cv约为0.86，也可以近似估算为tl-l / tp-p 。,3.4 流量计刻度,电磁流量计测量原理图,第四节 电磁流量计,对于可导电介质中可以采用电磁流量计，利用电磁感应原理测出导管中的平均流速，进一步求得液体的体积流量。电磁流量计的具结构如图所示 。 计算液体的体积流量的公式如下：,电磁流量计响应,第五节 超声流量计,利用超声波测量流量的方法很多，根据对信号的检测方式，主要分为： 传播速度法（时差法、相差法、频差法）， 多普勒法、 相关法，

5、 波束偏移法。 生产测井采用的超声波流量计主要采用多普勒法和传播速度法。,超声多普勒流量计原理,5.1 多普勒法,多普勒法是利用声学多普勒原理确定流体流量的。 右图是超声多普勒流量计示意图。 从发射晶体T1反射的超声波遇到流体中运动着的颗粒或气泡，再反射回来由接收晶体R1接收。发射信号与接收信号的多普勒频率偏移与流体速度成正比，可得方程：,式中V表示液体速度；f1、 f2分别表示晶体发射的频率和接收晶体R接收的频率；表示发射超声束现流体流向之间的夹角；C表示声速。,超声波流量计示意图,5.2 传播速度法1,根据在流动流体中超声 波顺流与逆流传播速度之差 与被测流体流速有关的原理 检测出流体流速

6、。 根据具体测量参数的不 同，又可分为时差法、相差 法、频差法。 传播速度法超声波流量 计示意图如图所示。,5.2 传播速度法2,1、时差法 2、相差法 3、频差法,6.1 涡街流量计的测量原理,第六节 涡街流量计,涡街流量计实现流量测量的理论基础是“长门涡街”原理。在流动的流体中放置一根其轴线与流向垂直的非线性柱形体（如三角柱、圆柱等）称之为漩涡发生体，当流体沿漩涡发生体绕流时，会在漩涡发生体下游产生两列不对称，但有规律的交替漩涡列。 对于三角柱漩涡发生体有,f 为漩涡分离频率（Hz）；St斯特劳哈尔数，对于一定形状的发 生体，在一定流量范围内是雷诺数的函数，由实验给出；D为管路直 径。R漩涡发生体特征尺寸（m）与管路直径的比值。,6.2 涡街流量计的有