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基于光纖傳感器的油氣水三相流持氣率測井儀

作者: 時間:2010-04-12 來源:網(wǎng)絡 收藏

2 探針持氣率測量原理
探針法的測量原理氣相和液相對光的折射率不同,如圖2所示,當探針與氣相接觸時,入射光在棱鏡上發(fā)生全反射,經(jīng)反射光纖投射到光電轉換器上,光電轉換器輸出高電平;當光纖探針和水或油相接觸時,入射光在棱鏡上被折射出去,無足夠強度的光投射到光電轉換器上,光電轉換器輸出低電平。隨著流體交替流過光纖探針,光電轉換器輸出隨時問連續(xù)變化的電壓信號,將此信號經(jīng)過處理,便可得到光纖探針所在位置的局部截面含氣率。


以i表示探針頭曲面上任一點(r,θ,z)處的入射光,當流交替流過探針時,點(r,θ,z)處的瞬時局部含氣率α(t,r,θ,z)為:

流是一種非定常流動,因此α(t,r,θ,z)將隨時間而發(fā)生變化。實驗表明,油氣水三相流一般具有平穩(wěn)隨機特性,有:

式中,T為積分時間長度,為平均局部含氣率。定義瞬時截面含氣率和平均截面含氣率分別為:

對于油氣水三相管道流動,瞬時容積含氣率αv(t)和平均容積含氣率可分別定義為:

若在管長區(qū)間(O,L)內(nèi),氣體沿流動方向的體積膨脹可以忽略,因此,工程上一般認為平均容積含氣率與平均截面含氣率等價,可得:

此式表明,采用光纖探針法測量管道內(nèi)油氣水三相流的截而含氣率是可行的。

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