专利名称：一种两相流含水率测试装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及石油、天然气的测量技术领域，特别涉及一种用于测量油水或者气水两相流含水率的测试装置。
背景技术：
油水和气水两相流在石油工业中普遍存在，而气水或者油水两相流检测已经成为生产测井的一大难题，准确测量油、气、水的比例对于确定分层产量，调整开采策略和控制方案具有非常重要的意义。目前油、气、水三相流的测量方法主要有射线法、电容法、层析成像法、电导法、声波法等。射线法计数统计误差较大，取样范围小，使用过程中存在安全问题。电抗法，包括电容法、电导法、层析成像法，能够适用的油水比例范围较窄，如电容法和ECT不适用于多相流中导电介质为连续相的情况，电导法和ERT不适用于不导电介质为连续相的情况。因此在实际生产中，为了适应流型的变化，通常将电导法和电容法结合使用，造成了生产过程中测量设备和控制程序的繁琐。为了解决上述问题，国内外学者也在探索新的多相流测量方法。Abdullah A. Kendoush等人也采用自耦变压器，施加高频谐波信号测量油水两相流中的相含率。作者也曾在2009年尝试采用感应线圈系进行多相流中含水率的测量。但上述测量系统均采用谐波发射信号，测量过程易受到直耦信号的影响，使得测量信号的后续处理和校正过程比较复杂。
发明内容为了克服上述现有技术的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种两相流含水率的测试装置，能够克服感应线圈一次场影响同时能克服电导法和电容法缺陷的两相流含水率测试装置，其在两相流无论连续相为导电相还是不导电相的情况下都可以测量，同时从时间上可以很好的去除一次场的影响。为了达到上述目的，本实用新型采用以下技术方案一种两相流含水率测试装置，包括一测量管道1，测量管道1内壁上镶嵌有线圈系 10，线圈系10由两组发射线圈11和两组接收线圈12组成，两组接收线圈12位于两组发射线圈11之间，形成对发对收，两组发射线圈11分别与瞬变信号产生电路I 21、瞬变信号产生电路II 22相连，接收线圈12连接瞬态信号采集和预处理电路30，瞬态信号采集和预处理电路30和计算机40相连。所述测量管道1的管壁为非金属绝缘材料。所述线圈系10为四线圈系结构，发射线圈11和接收线圈12各包含两个线圈，四个线圈分别对称间隔设置，其中发射线圈11设置在接收线圈12的外侧，形成对发对收。所述的瞬变信号包括单极性和双极性方波、梯形波、半正弦形波或三角形波。本实用新型与现有技术相比具有如下优点[0012]1、本实用新型可对油水两相流、气水两相流进行含水率测量，不受流体中各相比例及流型的影响。2、本实用新型采用瞬变信号作为发射信号，可从时间上去除直耦信号的影响，后续的信号处理和校正程序相对简单。3、本实用新型所提供的测试装置可与输油管道直接相连，其接收信号经过采集和预处理后由计算机处理和显示，可实现在线测量。
图1是本实用新型的测量管段结构示意图。图2是本实用新型的含水率测试装置示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的结构原理和工作原理作详细叙述。如图1、图2所示，一种两相流含水率测试装置，包括一测量管道1，测量管道1内壁上镶嵌有线圈系10，这种镶嵌式可保证测量管道1内壁的平整，对测量管道内两相流的流型不会产生影响，线圈系10由两组发射线圈11和两组接收线圈12组成，两组接收线圈 12位于两组发射线圈11之间，形成对发对收，两组发射线圈11分别与瞬变信号产生电路I 21、瞬变信号产生电路II 22相连，接收线圈12连接瞬态信号采集和预处理电路30，瞬态信号采集和预处理电路30和计算机40相连。测量管道1的管壁为非金属绝缘材料，用于隔离线圈系10的电信号。本实用新型的线圈系10由4组单独的间隔分布的线圈Tl、线圈T2、线圈R1、线圈 R2组成，其中线圈Rl和R2为接收线圈12，线圈Tl和线圈T2为发射线圈11，四个线圈分别对称间隔设置，其中发射线圈11设置在接收线圈12的外侧，形成对发对收，即线圈Tl发射，线圈Rl接收，线圈T2发射，线圈R2接收。线圈Tl用于发射瞬变信号发生电路I 21产生的激励信号，线圈T2用于发射瞬变信号发生电路II 22产生的激励信号。本实用新型设计的瞬变信号发生电路I 21和瞬变信号发生电路II 22发射的瞬变信号频率和脉冲幅度相同，瞬变信号发生电路II 22瞬变信号发生电路I 21的发射信号延时150ms。本实用新型设计的两个发射线圈Tl和T2，两个接收线圈Rl和R2形成对发对收，用于敏感更大区域内的管内两相流体，使得接收信号中包含的流体信息更丰富。线圈系10的各个线圈对称分布，在本实施例中，测量管段内径为 50mm，发射线圈11的两线圈T1、T2的中心位置相距480mm，匝数都为700匝。接收线圈R1、 R2的中心位置相距160mm，匝数都为980匝。各线圈之间的距离和匝数根据测量管道管径的不同，间隔的距离和匝数也不相同，在实际应用中根据具体的管径数据设置各线圈之间的间距、匝数，并通过试验加以调整，以达到最佳的效果。如图2所示，本实用新型测量两相流含水率的机理是瞬变电磁法。瞬变电磁法是在发射线圈上施加一恒定电流，持续一段时间后关断发射电流，此时测量接收线圈上的响应。本实施例中瞬变信号产生电路I 21和瞬变信号发生电路II 22用于产生双极性矩形瞬变信号，作为发射线圈T1、T2的发射信号。当油水两相流的混合流体流过测量管道时，发射线圈11的的线圈Tl和线圈T 2通以脉冲电流，当发射电流突然降为零时，在发射线圈11 4周围的油水两相流中将产生急剧变化的磁场和电场。在脉冲关断期间，通过接收线圈R1、 R2接收测量管道内油水两相流产生的二次感应电动势。接收线圈12上的响应经过瞬态信号采集和预处理电路30进行放大、滤波、数据采集等，输入到计算机40进行处理。计算机 40根据接收线圈上的响应，计算出测量管道内油水两相流中的含水率。瞬变信号产生电路 I 21和瞬变信号发生电路II 22和瞬态信号采集和预处理电路30为本领域的成熟技术，在此不再详述。本实用新型的测试理论如下根据麦克斯韦方程组可求出管内流体中产生的频域磁场强度
权利要求1.一种两相流含水率测试装置，其特征在于，包括一测量管道(1)，测量管道(1)内壁上镶嵌有线圈系(10)，线圈系(10)由两组发射线圈(11)和两组接收线圈(12)组成，两组接收线圈(12)位于两组发射线圈(11)之间，形成对发对收，两组发射线圈(11)分别与瞬变信号产生电路I (21)、瞬变信号产生电路II (22)相连，接收线圈(12)连接瞬态信号采集和预处理电路(30)，瞬态信号采集和预处理电路(30)和计算机(40)相连。
2.根据权利要求1所述的一种两相流含水率测试装置，其特征在于，测量管道(1)的管壁为非金属绝缘材料。
3.根据权利要求1所述的一种两相流含水率测试装置，其特征在于，所述线圈系(10) 为四线圈系结构，所述发射线圈(11)和接收线圈(12)各包含两个线圈，四个线圈分别对称间隔设置，其中发射线圈(11)设置在接收线圈(12)的外侧，形成对发对收。
4.根据权利要求1所述的一种两相流含水率测试装置，其特征在于，所述的瞬变信号包括单极性和双极性方波、梯形波、半正弦形波、三角形波。
专利摘要一种两相流含水率测试装置，在测量管道内壁上镶嵌有线圈系，线圈系由两组发射线圈和两组接收线圈组成，两组发射线圈分别连接瞬变信号产生电路I和瞬变信号产生电路II，接收线圈连接瞬态信号采集和预处理电路，瞬态信号采集和预处理电路和计算机相连，当两相流体流过测量管道时，发射线圈通脉冲电流，当发射电流突然降为零时，在发射线圈周围产生急剧变化的磁场和电场；在脉冲关断期间，通过接收线圈接收测量管道内油水两相流产生的二次感应电动势，接收线圈的响应经过瞬态信号采集和预处理电路输入到计算机进行计算；本实用新型在两相流无论连续相为导电相还是不导电相的情况下都可以进行含水率的测量，并能去除一次场的影响。
文档编号G01N27/74GK202256257SQ20112040271
公开日2012年5月30日 申请日期2011年10月20日 优先权日2011年10月20日
发明者党瑞荣, 孙亮亮, 李利品, 黄燕群 申请人:西安石油大学