井下油、气、水三相流量的测量方法及其装置

摘要

本发明公开了一种井下油、气、水三相流量的测量方法，其特征在于，该方法使用一圆管测试段，在该测试段下方的内径设置有一加热圆棒，在加热圆棒上方设有加热器和两个温度传感器，在圆管测试段上方，还设有差压传感器和压力传感器，井下油、气、水三相流量进入该圆管测试段，压力传感器和差压传感器测量流体的压力和压差，加热器根据加热圆棒的温度和热平衡原理即可得到油、气、水三相流量。本发明可用于油井井下油、气、水的流量在线测量，具有稳定、可靠、测量精度高的特点。

主权项

1.一种井下油、气、水三相流量的测量方法，其特征在于，该方法使用一圆管测试段，在该测试段的下方，设置有一加热圆棒，在加热圆棒上设有加热器和两个温度传感器，在圆管测试段上方，还设有差压传感器和压力传感器，上述部件分别被引出测试段外，并与一微处理器连接，当井下油、气、水三相流量进入该圆管测试段，即可进行油、气、水三相流量的测量；其测量按以下步骤进行：由压力传感器和差压传感器测量流体的压力p和压差Δp，压差Δp按下述公式得到：Δp＝Δpf+ρmgh (1)式中，ρm为油气水混合物密度，g为重力加速度，h为压差测量高度，Δpf为摩擦阻力压差；摩擦阻力压差为：$\Delta P_f=2f\frac{l}{d}{\rho }_m{u_m}^2---\left(2\right)$ 式中，f为摩擦因子，l为测试段压差高度，d为圆管直径，ρm为油气水混合物密度，um为油气水混合物速度；再测量加热圆棒的温度，当油气水三相混合物由下往上流动时，加热圆棒被冷却、其传热规律为：$\frac{Q_1}{\mathrm{\Delta t}\times k_m}=C{\left(\frac{u_m{\rho }_m}{{\mu }_m}\right)}^a{\left(\frac{C_p{\mu }_m}{k_m}\right)}^b---\left(3\right)$ 式中，μm为油气水混合物粘度，um为油气水混合物速度，Cp为混合物比热，km为混合物导热系数，Δt为圆管和流体之间温差，a、b为常数，Q1为加热圆棒的加热功率；其中，km＝koαo+kwαw+kgαg (4)式中，αo、αw、αg为油、水、气相比率，ko、kw、kg为油、水、气导热系数；当三相油气水混合物流过加热器5时，流体被加热，根据热平衡原理，可得到：Q2＝Cpρm×um×A×Δt (5)式中，Q2为加热器的加热功率，um为油气水混合物速度，A为流通面积，Δt为两个温度传感器之间的温度差；并有：ρm＝ρoαo+ρwαw+ρgαg (6)式中，ρo、ρw、ρg为油、气、水密度；另外油、气、水的相比率总和为1，即：αo+αw+αg＝1 (7)由微处理器联立求解上述方程，即可得到油、水、气的流量。