气液两相流超声波流量测量技术研究
实现气液两相流流量参数的快速、准确检测是两相流研究及工程中首先需要解决的问题。但流体的流态十分复杂且易变，因此气液两相流流量测量的难度较大。本文基于超声波时差法开展测量研究，通过对油气井生产过程中气液两相流的流量测量和监测，可观测到油气井生产状况，对调整开采和生产工艺，实现优化生产有重要的意义。 本文总结气液两相流体的特点，比较分析气液两相流流量测量常用方法的优缺点，阐述基于时差法的流量测量原理。分析总结影响气液两相流超声波流量测量结果的主要因素，包括超声波信号频率、环境温度、传感器安装布局、流体特性及其气液比。环境温度对超声波的传播速度有一定的影响，流体特性与流体流速变化有直接的联系，且会对流体流量的测量造成影响，所以要根据实际工况对其进行修正补偿。分析超声波频率与其传播媒介之间的信号能量衰减的关系，研究总结传感器的常见安装方式的优缺点及其适用范围，需要根据不同的测量环境，选取合适的传感器工作频率和布局方式。 通过COMSOL仿真软件建立超声波气液两相流流量测量系统的仿真模型，分析验证了采用时差法进行超声波流量测量的可行性，通过对超声波发射信号频率、被测流体流速、被测管道直径及传感器安装角度等多个因素仿真分析，研究这些因素对超声波信号在气液两相流体中传播特性的影响，仿真结果为超声波换能器的选型和安装方式提供了理论依据。 搭建室内试验平台，对本文中的理论计算和仿真模拟进行验证。对整个测量系统进行温度试验，确保其能够在120℃的高温环境下稳定工作。利用实验室的流体循环系统对不同气液比的气液两相流体和油气水三相流体进行流量测量试验，试验结果与仿真模拟中的结论相符，且数据重复性好。最后对测量结果进行误差补偿修正，相对误差在10％以内，试验误差符合技术要求。
油气井;气液两相流;流量测量;超声波时差法;误差补偿
西安石油大学
硕士
仪器仪表工程
贾惠芹
2022
中文
TE83
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）