[发明专利]一种不受矿化度影响的油水两相流持水率电导测量法

权利要求书

1.一种不受矿化度影响的油水两相流持水率电导测量法，其特征在于：所述测量法包括以下步骤：

步骤一：该测量方法所构成测量装置包含纵向环形五电极电导率传感器、凹面电容传感器、电源、信号处理系统和不锈钢套管：

所述步骤一中构成的测量装置作用与装配方法如下：

纵向环形五电极电导率传感器由五个铂金属电极组成，铂金属电极1与铂金属电极5为激励电极，铂金属电极2和铂金属电极4为测量电极，铂金属电极3为参考电极；凹面电容传感器为极板为凹面相对放置的电容传感器，两相对极板张角θ为90°；电源提供电源信号；信号处理系统由数据采集电路和控制电路构成；不锈钢管用于安装纵向环形五电极电导率传感器与凹面电容传感器；

步骤二：采用输出波形频率表征油水两相流的电阻，确立持水率与输出波形频率之间关系：

所述步骤二中采用输出波形频率表征油水两相流的电阻、确立持水率与输出波形频率之间关系方法如下:

修正后纵向环形五电极电导率传感器输出的油水两相流实测电导率σ为：

式中，R为电导池测量等效电阻；η为电导率修正系数；V_O为在测量电极2和测量电极4测量得到电压差取的平均值；R₃为参考电阻值；V_R3为参考电阻R₃的参考电压；

采用输出波形频率表征油水两相流电阻，其数学表达式如下：

式中，R_c为被测液体的电阻，R_x为数据采集电路中选频端并联电阻值，R_s数据采集电路中放大端电阻值，C为凹面电容传感器的电容值；

由Maxwell模型可知：

式中，β为持水率；

由以上可知,与持水率β的关系如下：

步骤三：利用电导传感器与电容传感器关系以及矿化度与电容传感器关系，构建不受矿化度影响的油水两相流持水率测量模型：

所述步骤三中构建不受矿化度影响的油水两相流持水率测量模型方法如下：

张角θ为90°，形状为凹面相对放置极板的电容传感器的数学模型表示为：

式中，ε为微元电极间介质矿化度参数因子；ds为微元电容器两极板间相互覆盖面积；i为微元电容器序号；r_i为第i个微元电容器的两个极板间的相对距离；n为微元电容个数；

凹面电容传感器的电容值C的表达式可等效为:

其中r_max为两电容极板间最大距离，为电容极板间平均距离，dr为r的微分，s为凹面电容传感器极板面积；

油水两相流导电能力与矿化度相关，可用水相介电常数ε_Fw表征矿化度：

式中，为温度为24℃矿化度为1078mg/L时油水两相流的介电常数值，f_(γ,λ)(mor)为水相矿化度比例因子，γ表示油水两相流中的强电解质，λ表示油水两相流中的弱电解质，mor为纯水在24℃时矿化度值；

矿化度受带电粒子的浓度以及带电粒子运动影响，其规律符合扩散运动与布朗运动，即符合以下规律：

式中，ω_λ表示矿化度为mor时扩散运动修正系数，K_γ表示矿化度为mor时布朗运动修正系数；

由和可知:

为超定方程，可采用超定方程求解ω_λ、K_γ；

由C、ε_Fw、β、建立不受矿化度影响的油水两相流持水率测量模型，其表达式如下：

步骤四：进行现场实验，对不受矿化度影响的油水两相流持水率测量模型进行修正：

所述步骤四中对不受矿化度影响的油水两相流持水率测量模型进行修正方法如下：

在模拟井上通入持水率为ψ的油水两相流，以步进step调整矿化度值，测量实际持水率θ_t，那么持水率残差(θ_t-ψ)形成的灰预测数据为：

式中，t为步进次数，α为持水率残差序列灰发展系数，μ为持水率残差序列灰作用量，为持水率残差序列第(t+1)个预测值；

持水率残差变化不大，本发明采用前z项持水率残差序列的值作为修正值修正持水率测量模型，即：

式中，为修正后的不受矿化度影响的油水两相流持水率。