油气两相流动型态表征方法及装置与流程

本发明涉及石油开采的井筒举升过程中油气流动特性技术领域，尤其涉及一种油气两相流动型态表征方法及装置。

背景技术：

随着原油从几千米深的地层中采出，大多数油井已经不是单相流动而是出现了油水、油气或油气水三相流动，多相管流已经成为石油工程领域中一个重要的研究对象，而油气两相就是一个重要的方面，研究油气两相流对指导油田生产系统的分析设计与原油集输工程方面具有十分重要的意义。

稠油可分为浅层稠油(300～3000米，也称为轻质油)、深层稠油(大于3000米)、超深层稠油(大于5000米)，浅层稠油开采需要解决的是稠油在地层中流动性的问题，深层、超深层稠油开采需要解决的是稠油在井筒中的流动性问题，深层、超深层稠油储量约占稠油储量的50％。在石油开采过程中，不同井深位置的温度和压力是不同的，6800m井深的温度可高达150℃左右，压力可高达64mpa。稠油在井筒举升过程中，随着温度和压力降低，原油黏度增大，逐渐失去流动性；另外，油气在井筒举升过程混合，使油水形成复杂的乳状液，造成井筒流体黏度进一步增大，举升摩阻增加，导致稠油井筒举升困难甚至停产。因此，明确油气两相井筒流动型态规律是解决稠油开采的关键，开展高温高压油气两相井筒流动型态研究具有十分重要的意义。

目前油气两相流的实验大多在常温常压下开展，且采用的油样品均为黏度较小(黏度≤400mpa·s)的轻质油，因此获得的均为常温常压下的轻质油的油气两相流动型态。现有技术中还未出现能够表征高温高压条件下，不同黏度原油的油气两相流动型态的有效解决方案。

技术实现要素：

本发明实施例提出一种油气两相流动型态表征方法，不仅可以表征常温常压下的轻质油的油气两相流动型态，还可以表征高温高压条件下的不同黏度原油的油气两相流动型态，该方法包括：

获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；

根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版。

本发明实施例提出一种油气两相流动型态表征装置，不仅可以表征常温常压下的轻质油的油气两相流动型态，还可以表征高温高压条件下的不同黏度原油的油气两相流动型态，该装置包括：

油气两相流动型态数据获得模块，用以获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；

图版获得模块，用以根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版。

本发明实施例还提出了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述油气两相流动型态表征方法。

本发明实施例还提出了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有执行上述油气两相流动型态表征方法的计算机程序。

在本发明实施例中，获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版，因此所述图版不仅可以表征常温常压下的轻质油的油气两相流动型态，还可以表征高温高压条件下的不同黏度原油的油气两相流动型态。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。在附图中：

图1为本发明实施例中油气两相流动型态表征方法的流程图；

图2为本发明实施例中高温高压井筒模拟装置的结构示意图；

图3为本发明实施例中1043mpa·s原油常压不同温度下油气两相流动型态分布图版；

图4为本发明实施例中1043mpa·s原油50℃不同压力下油气两相流动型态分布图版；

图5为本发明实施例中10356mpa·s原油常压不同温度下油气两相流动型态分布图版；

图6为本发明实施例中10356mpa·s原油50℃不同压力下油气两相流动型态分布图版；

图7为本发明实施例中油气两相流动型态表征装置的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合附图对本发明实施例做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

图1为本发明实施例中油气两相流动型态表征方法的流程图，如图1所示，该方法包括：

步骤101，获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；

步骤102，根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版。

在本发明实施例中，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版，因此所述图版不仅可以表征常温常压下的轻质油的油气两相流动型态，还可以表征高温高压条件下的不同黏度原油的油气两相流动型态

在一实施例中，获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，可以包括：

将不同黏度原油置于不同温度、不同压力的环境下，获得不同黏度原油的油气两相电阻率频谱特征曲线；

根据不同黏度原油的油气两相电阻率频谱特征曲线，获得不同黏度原油的油气两相流动型态数据。

具体实施时，不同黏度原油可以为包括油、气、水的混合流体，所述气可以为天然气，所述油可以为塔河原油，以上过程可将混合流体以设定流速流动，设定流速的范围可以为0.01～0.20m/s。

可以利用高温高压井筒模拟装置按照以上步骤获得所述不同黏度原油的油气两相流动型态数据，当然，可以理解的是，高温高压井筒模拟装置仅为举例，也可以采用其他获得不同黏度原油的油气两相流动型态数据的装置，相关变化例均应落入本发明的保护范围。

在一实施例中，油气两相流动型态可以包括如下至少之一：

单向流、泡状流、弹状流、蠕状流、段塞流、环状流和雾状流。

在一实施例中，油气两相流动型态数据的温度范围可以为30℃至170℃，和/或油气两相流动型态数据的压力范围可以为0～65mpa，以上温度范围和压力范围不仅包括了常温常压，也包括了高温高压条件，因此在可以获得常温常温下不同黏度原油的油气两相流动型态数据，也可以得到高温高温下不同黏度原油的油气两相流动型态数据。

在一实施例中，所述图版可以采用不同的颜色和/或形状来表示不同油气两相流动型态，已达到更直观的效果。

在一实施例中，所述图版显示不同油气两相流动型态的界限，因此可以清晰的展示原油的油气两相流动型态在温度、压力和气油比处的分界线。

在一实施例中，所述气油比范围可以为0～325。

下面给出一具体实施例，说明本发明提出的油气两相流动型态表征方法的具体应用。

在本实施例中，采用高温高压井筒模拟装置进行多次实验，获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，图2为本发明实施例中高温高压井筒模拟装置的结构示意图，如图2所示，该装置包括：循环机构，其包括往复循环泵2、循环油管6、配样转样器4和加药囊11；控温控压机构，其包括油浴循环套管8、油浴控温器7和调压泵3；数据测量采集机构，其包括多个传感器(压力传感器p1、压力传感器p2、压力传感器p3，△p1压差传感器，△p2压差传感器)，多个所述传感器连接于所述循环油管6，所述数据测量采集机构还包括能测量相含率的电阻率仪14。

具体实施时，首先将不同黏度原油置于不同温度、不同压力的环境下，获得不同黏度原油的油气两相电阻率频谱特征曲线，过程包括：

分别获得黏度为1043mpa·s和10356mpa·s的原油的塔河原油、天然气、水的混合流体；

获得循环管道6内压力p1；

将天然气置于加药囊11中并加压至相应压力，将体积为v0的塔河原油加入循环管道6中，并开启往复循环泵2，在混合流体循环运行过程中，利用调压泵3和加药囊11，将天然气以50℃的恒定温度加入循环管道6中，并观察循环管道6的压力变化，获得压力稳定后的循环管道6内压力p2；

然后将天然气常压加入循环管道6中，并观察循环管道6的温度变化；

根据如下公式计算气油比：

gor＝v2/vo

v1p1＝v2p2

其中，gor为气油比；

p1为注入气体前循环管道6内压力；

v1为注入气体前循环管道6内剩余体积；

p2为注入气体后循环管道6内压力。

在原油流速范围为0.01～0.20m/s内，数据测量采集机构中的电阻率仪14可以测量在不同温度、压力的混合流体的油气两相电阻率频谱特征曲线。电阻率仪14的测量原理是：电阻率仪14本身发出一个定值电流，电流通过电阻后，测量电阻两端电压值，通过电压值大小间接反应电阻值。混合流体的电阻抗取决于浓度、相分布，随着探针的正，负两极被气相接通或油相隔开，电路输出低电位或高电位信号，对不同流动型态的混合流体就会得到不同的波动信号，从而得到不同的电阻率频谱特征曲线，即油气两相电阻率频谱特征曲线。

然后，根据不同黏度原油的油气两相电阻率频谱特征曲线，获得不同黏度原油的油气两相流动型态数据，具体过程包括：

根据电阻率仪14测量得到的混合流体的油气两相电阻率频谱特征曲线中电阻值的变化规律，分析曲线属于何种流动型态。

图3为本发明实施例中1043mpa·s原油常压不同温度下油气两相流动型态分布图版，图4为本发明实施例中1043mpa·s原油50℃不同压力下油气两相流动型态分布图版，图5为本发明实施例中10356mpa·s原油常压不同温度下油气两相流动型态分布图版，图6为本发明实施例中10356mpa·s原油50℃不同压力下油气两相流动型态分布图版，在图3-图6中，采用不同形状来表示不同油气两相流动型态，且标注了不同油气两相流动型态的界限，并均表征了不同压力和温度下，在不同的气油比下，不同黏度原油的油气两相流动型态，包括单向流、泡状流、弹状流、蠕状流、段塞流、环状流和雾状流。

在本发明实施例中，获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版，该图版不仅可以表征常温常压下的轻质油的油气两相流动型态，还可以表征高温高压条件下的不同黏度原油的油气两相流动型态。

另外，本发明实施例可以表征单向流、泡状流、弹状流、蠕状流、段塞流、环状流和雾状流等多种油气两相流动型态，采用不同的颜色和/或形状来表示不同油气两相流动型态，已达到更直观的效果，且可以清晰地展示原油的油气两相流动型态在温度、压力和气油比处的界限。

基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种油气两相流动型态表征装置，如下面的实施所述。由于这些解决问题的原理与油气两相流动型态表征方法相似，因此装置的实施可以参见方法的实施，重复之处不在赘述。

图7为本发明实施例中油气两相流动型态表征装置的结构示意图，如图7所示，该装置包括：

油气两相流动型态数据获得模块701，用以获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；

图版获得模块702，用以根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版。

综上所述，在本发明实施例中，获得不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据；根据不同温度、不同压力下的不同黏度原油的油气两相流动型态数据，获得不同黏度原油的图版，所述图版包括不同黏度原油的温度与气油比的图版，和/或不同黏度原油压力与气油比的图版，该图版不仅可以表征常温常压下的轻质油的油气两相流动型态，还可以表征高温高压条件下的不同黏度原油的油气两相流动型态。

另外，本发明实施例可以表征单向流、泡状流、弹状流、蠕状流、段塞流、环状流和雾状流等多种油气两相流动型态，采用不同的颜色和/或形状来表示不同油气两相流动型态，已达到更直观的效果，且可以清晰地展示原油的油气两相流动型态在温度、压力和气油比处的分界线。

本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。