专利名称：一种多相流的测量方法
技术领域：
本发明涉及石油天然气生产技术领域，尤其是一种油水气多相流测量方法。
背景技术：
近些年，国内某些特大油田，有60-70%的油井脱气(即随着油层压力减小，油气 分离)，即出现了油、气、水三相流，因此急需多相流测量方法，而多相流测量目前在国内国 外都是一个空白，几年前，国内也曾有人申请过超声三相流量测试的实用新型专利，但经过 3-4年的转换实验，最终未能实现多项(即两相流和三相流)流的井下测试，最主要的原因 就是无法分开多相流信号中的油和气各自的信号，无法确定各自含量。
发明内容
本发明解决的问题是如何有效进行井下多相流的测试问题。本发明的目的是提供一种多相流的测量方法，包括如下步骤第一步对测得的时域信号变换得到水油气三项流功率谱。其中可以使用直接 FFT变换得到；也可以时域信号进行时域分割为多个窗口，对每个信号进行短时傅利叶变 换(STFT)，然后对短时傅利叶变换(STFT)变换累加得到功率谱。第二步油水与气水的分离，用两相流的功率谱曲线特征拟合油气水三项流的水 油气三项流功率谱，从而得到对应的油水功率谱和气水功率谱。第三步根据标定的功率谱积分面积_流量或/和功率谱中心频率_流量关系得 到实际流量。由于本发明采用曲线拟合分离，很好地解决了油水气的分离问题，克服了长期以 来困扰多项流测量问题。经过实际多次试验测量，两相流测量误差5-10%左右，三项流误差 在15%左右，完全能满足生产需求。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中图1是井下测试示意图。图2是原始时域信号波形。图3是功率谱(幅度_频率图)生成过程示意图。图4是三项流信号、气信号和水信号示意图。图5是两相流面积与流量标定版图。图6是两相流频率与流量标定版图。图7标定示意图
具体实施例方式本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙
述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只
是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。如图1所示的井下测量示意图，流量计101，
位于井筒103的中央，流量计101的探头正对着待测流体102。井下待测流体中油、气、水在
套管中为泡状流时，油泡和气泡分别对水有不同的滑脱速度，即油泡和气泡相对于水向上
流动。所以发射探头向待测混合泡状流(注水开发油田井下的油或油气在水中一般都呈泡
状流)发射超声波束，流动的油泡和气泡会分别产生反射的超声波，油泡和气泡产生不同
的多谱勒频移。如图1所示的测量示意图，则油泡和气泡的平均多普勒频移分别为 2vn
权利要求
一种多相流的测量方法，其特征在于包括如下步骤对测得的时域信号变换得到水油气三项流功率谱；油水与气水的分离，用两相流的功率谱曲线特征拟合油气水的三项流功率谱，从而得到对应的油水功率谱和气水功率谱；根据标定的功率谱积分面积 流量或/和功率谱中心频率 流量关系得到实际流量。
2.如权利要求1所述的的测量方法，其特征在于，该方法进一步包括标定，通过测量一 系列数据得到油水信号功率谱积分面积、气水信号功率谱积分面积、油水信号功率谱中心 频率和气水信号功率谱中心频率与被测流量的关系。
3.如权利要求1至2之一所述的的测量方法，其特征在于，所述两相流的功率谱曲线包 括油水和气水功率谱曲线，其中油水功率谱曲线为/“) = ,(她2其中ai表征信号幅度，bi表征均值，C1表征方差；其中气水两相的功率谱是非对称图形，用两个幅度、均值、方差线性相关的高斯函数之 和，即其中a2、a3表征幅度，b2、b3表征均值，c2、C3表征方差。
4.如权利要求1至3之一所述的的测量方法，其特征在于，所述对测得的时域信号变换 得到水油气三项流功率谱包括将时域信号分成多个短时信号，然后分别进行短时傅利叶变换，计算出各个短时信号 的功率谱，将各个功率谱相加得到分析信号的油气水三项流的复合功率谱，把复合功率谱 作为水油气三项流功率谱。
5.如权利要求1至4之一所述的的测量方法，其特征在于，所述对测得的时域信号变换 得到水油气三项流功率谱进一步包括多次采集信号，再对所得各次信号的复合功率谱数 据进行平均，把得到平均功率谱作为水油气三项流功率谱。
6.如权利要求1至5之一所述的的测量方法，其特征在于，所述对测得的时域信号变换 得到水油气三项流功率谱进一步包括对所述水油气三项流率谱进行滤波。
全文摘要
本发明公开了一种多相流的测量方法，包括如下步骤第一步对测得的时域信号变换得到水油气三项流功率谱；第二步油水与气水的分离，用两相流的功率谱曲线特征拟合油气水三项流率谱，从而得到对应的油水功率谱和气水功率谱；第三步根据标定的功率谱积分面积-流量或/和功率谱中心频率-流量关系得到实际流量。由于本发明采用曲线拟合分离，很好地解决了油水气的分离问题，克服了长期以来困扰多项流测量问题。经过实际多次试验测量，两相流测量误差5-10％左右，三项流误差在15％左右，完全能满足生产需求。
文档编号G01F1/66GK101963055SQ20091016018
公开日2011年2月2日 申请日期2009年7月24日 优先权日2009年7月24日
发明者周国隆 申请人:周国隆