井口钻井液气液两相参数测量系统及方法与流程

本说明书涉及海洋与陆地油气井，特别涉及一种井口钻井液气液两相参数测量系统及方法。

背景技术：

1、在钻井过程中，需要钻井液从井口的位置流入井底，然后通过钻杆和井筒内的环形空间循环返回地面。所进入井筒内的钻井液在循环返回地面的过程中，需要将井底的岩屑等物质携带至地面。在这个过程中，可能会携带地层中的气体，从而使得所返回地面的钻井液为气液两相的流体。

2、在钻井过程中，钻井液返回中包含的两相流体，是能直接反映出钻井的实际井下工况，尤其是判断井底液体的压力剖面以及井底是否发生复杂工况，对于井口的施工操作具有很重要的参考意义。气液两相流的流量及其准确计量是至关重要的，也是钻井工程领域中最常用的参数之一。及时获取两相流的流量和相含率等参数的在线检测信息，对掌握储层动态、保证生产安全和准确估计产量具有重要作用。

3、然而，目前两相流的测量是一个很难解决的问题，由于两相流中存在许多复杂因素的相互作用，比如流体特性、管道尺寸和方向等因素，使得两相流中的相分布和流动形态复杂多变。但在液固两相流中，不仅固相颗粒和液相流体有着密切的联系并在运动中相互影响、相互制约，还存在着固相与固相、液相与液相之间的作用，因此给液固两相流在测量增加了难度。由于两相介质属性不同，流动过程呈现出多变性和复杂性，为实际测量带来了严重的困难和挑战，从而使得井口两相流测量仍然是石油工业的一大技术难题，气液两相流流量测量技术至今也没有很好的解决方案可供人们使用。虽然国内外各科研机构都对该问题做了大量研究，但关于两相流参数在线检测的工业仪表并不多，大多测试技术仍处于实验室研究状态。故两相流参数测量技术的深入研究与应用依旧是一个备受关注的前沿学科。

4、针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。

技术实现思路

1、本说明书实施例提供了一种井口钻井液气液两相参数测量系统及方法，以解决现有技术中难以准确地进行气液两相流流量测量的技术问题。

2、本说明书实施例还提供了一种井口钻井液气液两相参数测量系统，包括：

3、入口检测装置，设置在被测管路的气液两相流体入口位置，用于对入口处的气液两相流体进行非接触式测量，得到气液两相流体的第一流体参数；

4、取样检测装置，设置在所述被测管路中段，在气液两相流体通入所述取样检测装置的取样管道的情况下，所述取样检测装置对所述气液两相流体进行取样，得到气液两相流体样本，并对所述气液两相流体样本进行检测，得到气液两相流体的第二两相参数；

5、实时分离检测装置，设置在所述被测管路的后端，用于对流经所述被测管路的气液两相流体进行分流，并对分流后的气液两相流体进行测量，得到气液两相流体的第三两相参数；

6、数据处理装置，与所述入口检测装置、所述取样检测装置和所述实时分离检测装置通信连接，用于基于所述第一流体参数、所述第二两相参数和所述第三两相参数，确定所述被测管路的两相参数测量结果。

7、在一个实施例中，所述入口检测装置包括超声波流量计和温度计；

8、所述超声波流量计用于对气液两相流体进行非接触式流量测量，得到气液两相流体的流量参数；

9、所述温度计用于对气液两相流体进行非接触式温度测量，得到气液两相流体的温度参数。

10、在一个实施例中，所述取样检测装置包括：三通接头、第一球阀、第二球阀、第一开关、第一分离器、气体质量测量仪和液体质量测量仪；其中，

11、所述三通接头设置在所述被测管路中段；

12、所述第一球阀设置在所述三通接头和所述第一分离器之间，所述第一开关设置在所述第一球阀和所述第二球阀之间；所述第一球阀和所述第二球阀用于在所述气液两相流体通入所述取样管道的情况下同时打开，还用于在通入所述取样管道的流体状态稳定的情况下同时关闭，得到气液两相流体样本；

13、所述第一开关用于在所述第一球阀和所述第二球阀关闭的情况下打开，使得所述取样管道中的气液两相流体样本流入所述第一分离器中；

14、所述第一分离器用于对流入的气液两相流体样本进行质量测量，得到所述气液两相流体样本的质量参数，还用于对所述气液两相流体样本进行分离，得到分离后的气体样本和液体样本；

15、所述气体质量测量仪与所述第一分离器的气体出口连通，用于测量分离后的气体样本的质量参数；

16、所述液体质量测量仪与所述第一分离器的液体出口连通，用于测量分离后的液体样本的质量参数。

17、在一个实施例中，所述第一球阀与所述第二球阀与所述数据处理装置通信连接；所述数据处理装置用于控制所述第一球阀和所述第二球阀的打开和关闭，以对所述气液两相流体进行定时取样或非定时取样。

18、在一个实施例中，所述实时分离检测装置包括：第一节流阀、涡轮流量计、第二分离器、气体流量计、液体流量计；

19、所述第一节流阀设置在所述被测管路的后端，用于对流经所述被测管路的气液两相流体进行分流，所述涡轮流量计用于检测分流后的气液两相流体的流量参数；

20、所述第二分离器用于对分流后的气液两相流体进行分离；

21、所述气体流量计与所述第二分离器的气体出口连通，用于测量分离后的气体的流量参数；

22、所述液体流量计与所述第二分离器的液体出口连通，用于测量分离后的液体的流量参数。

23、在一个实施例中，所述第一节流阀和所述涡轮流量计与所述数据处理装置通信连接；

24、所述数据处理装置用于根据所述涡轮流量计检测到的流量参数和预设分流百分比控制所述第一节流阀的开度。

25、在一个实施例中，所述实时分离检测装置的出口与所述被测管路连通，使得经由所述气体流量计测量后的气体和经过所述液体流量计测量后的液体流入所述被测管路。

26、在一个实施例中，所述数据处理装置具体用于利用所述第一流体参数对所述第三两相参数进行转换处理，得到转换后的第三两相参数，还用于基于所述第二两相参数对所述转换后的第三两相参数进行标定，得到标定后的两相参数，还用于结合所述转换后的第三两相参数的变化趋势对标定后的两相参数进行拟合，得到所述被测管路的两相参数测量结果。

27、本说明书实施例提供了一种井口钻井液气液两相参数测量方法，基于上述任意实施例所述的井口钻井液气液两相参数测量系统，所述方法包括：

28、获取被测管路的气液两相流体的第一流体参数、第二两相参数和第三两相参数；

29、基于所述第一流体参数、所述第二两相参数和所述第三两相参数，确定所述被测管路的两相参数测量结果。

30、在一个实施例中，基于所述第一流体参数、所述第二两相参数和所述第三两相参数，确定所述被测管路的两相参数测量结果，包括：

31、利用所述第一流体参数对所述第三两相参数进行转换处理，得到转换后的第三两相参数；

32、基于所述第二两相参数对所述转换后的第三两相参数进行标定，得到标定后的两相参数；

33、结合所述转换后的第三两相参数的变化趋势对标定后的两相参数进行拟合，得到所述被测管路的两相参数测量结果。

34、本说明书实施例还提供了一种井口钻井液气液两相参数测量装置，基于上述任意实施例所述的井口钻井液气液两相参数测量系统，所述装置包括：

35、获取模块，用于获取被测管路的气液两相流体的第一流体参数、第二两相参数和第三两相参数；

36、确定模块，用于基于所述第一流体参数、所述第二两相参数和所述第三两相参数，确定所述被测管路的两相参数测量结果。

37、本说明书实施例还提供一种计算机设备，包括处理器以及用于存储处理器可执行指令的存储器，所述处理器执行所述指令时实现上述任意实施例中所述的井口钻井液气液两相参数测量方法的步骤。

38、本说明书实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机指令，所述指令被执行时实现上述任意实施例中所述的井口钻井液气液两相参数测量方法的步骤。

39、在本说明书实施例中，提供了一种井口钻井液气液两相参数测量系统，该系统包括：入口检测装置、取样检测装置、实时分离检测装置和数据处理装置，入口检测装置可以对入口处的气液两相流体进行非接触式测量，得到第一流体参数，取样检测装置可以在气液两相流体通入取样检测装置的取样管道的情况下，对气液两相流体进行取样，得到气液两相流体样本，并对气液两相流体样本进行检测，得到第二两相参数，实时分离检测装置用于对流经被测管路的气液两相流体进行分流，并对分流后的气液两相流体进行测量，得到第三两相参数，数据处理装置可以基于第一流体参数、第二两相参数和第三两相参数，确定被测管路的两相参数测量结果。上述方案中，采用实时分离检测装置，可以实时地检测出气液两相流的波动，通过取样检测装置，可以准确地测量出气液两相流体的参数，通过对两种方式获得的测量结果进行比较并进行验证，可以将实时性和精确性进行互补，因而具有实时测量、参数精确的特点，能有效提高气液两相参数测量的准确率和效率。