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井下流体取样器测试技术的应用
于化龙
【期刊名称】《石油管材与仪器》
【年(卷),期】2022(8)6
【摘要】井下流体取样器(AFT)测试技术是一种高含水井分层找可动剩余油集成测试技术。
为了了解高含水井纵向层间压力差异和各层段流体的性质,找到剩余油潜力油层,结合测井直读技术和试井存储技术,采用电缆工艺将自排液式分层测压取样器送至井下测试目的层,通过调控封隔器测取目的层段的压力,抽取目的层段流体样品,对压力、温度等测试数据及流体取样结果进行综合分析。
现场应用结果表明AFT测试技术不仅解决了单个生产层的压力测试问题,同时通过对生产层流体样品抽取,能够较直观地取得每个生产层产出流体、含水及水型资料,为实施挖潜措施提供可靠依据。
【总页数】6页(P85-90)
【作者】于化龙
【作者单位】大庆油田有限责任公司测试技术服务分公司
【正文语种】中文
【中图分类】P631.81
【相关文献】
1.水平井井下流体分段取样技术研究与应用
2.地层测试与井下流体取样分析技术进展
3.电缆地层测试器(MDT)井下流体分析资料的解释与应用
4.几种特种测试技术
在流体机械内流场测试中的应用5.井下挂环技术在多元热流体井筒腐蚀监测中的应用
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清华大学-流体机械与工程研究所流体机械及工程学科的一级学科属动力工程与工程热物理。
流体机械及工程学科是在原来的水力机械、水电站动力装置、液力传动与控制、风机与压缩机等学科发展而来的，是能源动力工程中的核心组成部分，是国民经济的基础工业，具有极其重要的地位。
本学科1986年前为水利系水力机械学科（硕士点），并在水力学和河流动力学二级学科中培养博士研究生。
1986年后，按国家学科划分和扩大了学科范围改为：流体机械及工程学科二级学科。
1998年转入热能系。
并于己于1998年取得一级学科博士学位授予权。
本学科主要从事流体机械及工程领域科学研究和培养从事流体机械及工程系统、各种大型动力机组、设备与控制系统的设计、研究、运行和管理的高级工程技术人才。
与国内各大发电设备厂及流体机械工厂，主要能源动力工程设计研究单位，石油、化工、航天等部门有广泛的联系和多项科研协作，与日本、德国、西班牙及美国有广泛的科研合作与技术交流。
学科具有博士学位和硕士学位授予权。
可招收动力工程及工程热物理一级学科博士研究生和流体机械及工程二级学科博士、硕士研究生，并建有博士后科研流动站。
现有教授11人。
在岗教授有曹树良、吴玉林、陈乃祥、许洪元四人，副教授王正伟等2人，讲师2人，助教1人，博士后研究人员2名。
教学本学科承担大量的本科生和研究生的教学工作。
开设本科生课程同时承担本科生实习和毕业论文指导等教学工作。
研究生教学工作除博士、硕士研究生的论文指导外，开设“流体机械流动理论”等学位课程。
学科专业点有进行教学和科学研究所需的专用试验设备。
科研领域及成果本学科研究领域包括能源动力工程(水力发电)、石油、化工、水利、农业、航天、机械等。
除承担国家重大基金项目和攻关项目外，还承担工业生产发展中急需解决的多项研究课题。
在国民经济发展中发挥重要作用，培养的人才适应性强。
本学科主要研究流体机械（泵、水轮机、风机、压缩机等）的工作原理及内部工作过程；高效、节能和环保等新型流体机械的设计系统和优化设计理论；流体动力系统装置的动态特性及调节控制方法；流体机械的空蚀、泥沙磨损理论及防护技术；流体机械的固液两相及固、液、气多相流动理论；现代电力系统（主要为水力发电系统）的安全运行和故障诊断等。
流体机械及工程专业攻读博士学位研究生培养方案一、培养目标1．培养德、智、体全面发展，具有坚实的理论基础，系统专业知识和熟练的专业技能，从事流体机械及工程教学与科学研究的专门人才。
要求学生树立正确的世界观、人生观和价值观、遵纪守法，具有较强的事业心和责任感。
2．具有坚实宽厚的数学、高等流体力学理论基础，以及高等材料学、流体机械及工程的专业知识与专门训练。
能熟练进行喷射技术、流体输送与流体过渡过程、流体机械故障诊断等方面的实验。
精通流体机械实验的测试技术，能够独立进行博士论文的实验装置的设计、安装、测试、数据分析与处理。
熟练运用先进理论及工具进行博士论文的计算分析与理论研究。
3．掌握两门外语，其中第一外语能熟练地阅读本专业文献资料，有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力。
第二外语要求能初步阅读本专业外文资料。
4．身心健康。
二、研究方向1．喷射技术研究喷射式流体机械的传能、传质理论；研制和开发各种新型、高效率的喷射装置。
2．流体输送及流体过渡过程研究流体输送的理论及技术；研究流体过渡过程及其控制理论。
3．流体机械及装置流体机械模型的研制和开发，流体机械装置的优化设计及优化运行。
4．流体机械状态监测与故障诊断研究水力机组的运行状态监测以及神经网络理论、小波分析等理论在故障诊断与状态维修中的应用。
5．流体机械的监控技术研究流体机械的自动控制及仿真技术。
6．流体机械新材料及加工主要研究流体机械耐磨、耐气蚀及耐高温新材料；研究流体机械表面涂层材料等；研究先进材料的连接原理、纳米材料制备和加工、电脉冲加工原理及应用。
161三、学习年限全日制博士研究生学习年限一般为3年。
非全日制博士研究生的学习年限最长不超过6年。
四、课程设置及学分分配（见下表）五、学位论文第四学期末以前，在导师指导下提出博士学位论文题目和撰写计划，并向博士生指导小组作开题报告，经讨论认可后正式进入专题研究和论文撰写工作。
论文的选题应属本学科前沿领域具有重要理论和学术价值的研究课题。
流场的可视化和实验技术流体力学是研究流动现象的科学领域，而流场的可视化和实验技术对于理解和研究流动的性质和行为至关重要。
通过可视化流场，我们可以直观地观察和分析流动的结构、变化和特征，为进一步的研究和应用提供可靠的基础。
本文将介绍流场的可视化和实验技术，并探讨其在不同领域中的应用。
一、流场可视化技术可视化是通过合适的方法和设备将流场的信息转化为可见的图像或图形，并通过观察这些图像或图形来理解流动的特性和行为。
流场可视化技术可以分为直接可视化和间接可视化两类。
1. 直接可视化直接可视化是指通过实物展示或观察来展示流动现象。
常用的直接可视化技术包括：（1）流体染色法：通过向流体中添加染色剂，可以观察到染色液在流场中的行为，从而了解流动的结构和特征。
流体染色法广泛应用于流动分析和流体力学教学中。
（2）颗粒示踪法：将颗粒或粉末加入流体中，观察颗粒在流场中的运动轨迹，可以得出流动速度、流线和涡旋等信息。
颗粒示踪法适用于中小尺度流场的可视化分析。
（3）光学可视化法：利用光学设备如激光、镜头和相机等，将流动现象转化为光学信号并记录下来。
光学可视化法包括流体表面的摄影、数字图像处理和全息干涉等技术，广泛应用于大尺度流场的可视化和研究。
2. 间接可视化间接可视化是指通过非实物或模型来揭示流动的特性和行为。
常见的间接可视化技术包括：（1）数值模拟：通过计算机数值模拟方法，对流动进行数值计算和仿真，得到流场的分布和特性。
数值模拟技术已在流体力学研究和工程设计中得到广泛应用，为理论分析和实验研究提供了有力支持。
（2）实验模型：利用小尺度的实验模型来模拟大尺度的流动现象，通过对实验数据的观察和分析，推导出流体力学规律和理论结果。
实验模型可用于验证数值模拟结果的准确性和可靠性。
二、流场实验技术流场实验技术是通过实验装置和仪器设备对流动现象进行实际测试和观测。
流场实验技术可以分为定性实验和定量实验两类。
1. 定性实验定性实验是通过观察和记录流动现象的特点和行为来揭示流场的性质和变化。
实验13 流体机械能转换实验—、实验目的1.1熟悉流动流体中各种能量和压头的概念及其相互转换关系，进一步理解伯努利方程的含义；1.2 观察流体的变化规律；1.3 观察各项压头的变化规律。
二、基本原理2.1 流体能量的形式流体在流动时有3种机械能，即位能、动能、压强能。
这3种能量是可以相互转换的。
当管路条件改变时，它们会自行转化。
如果是理想流体，因不存在因摩擦和碰撞而产生的机械能损失，因此同一管路的任何两个截面上，尽管3种机械能彼此不一定相等，但这3种机械能的总和是相等的。
对实际流体来说，因为存在内摩擦，流动过程中总有部分机械能因摩擦和碰撞而损失，即转化为热能。
转化为热能的机械能在管路中是不能恢复的，因此对实际流体来说，两个截面上的机械能的总和不相等，两者之差就是流体在这两个截面之间因摩擦和碰撞转化成为了热的机械能，即机械能损失。
2.2 液体柱表示流体机械能流体机械能可用测压管中的一段液体柱的高度来表示。
在流体力学中，把表示各种机械能的流体柱高度称之为“压头”。
表示位能的称为位压头，表示动能的称为动压头，表示压力能的称为静压头，表示已消失的机械能的称为损失压头。
当测压管上的小孔（即测压孔的中心线）与水流方向垂直时，测压管内的液位高度即为静压头，它反映测压点处液体的压强大小。
测压孔处液体的位压头则由测压孔的几何高度决定。
当测压孔由上述方位转为正对水流方向时，测压管内液位将因此上升，所增加的液位高度即为测压孔处液体的动压头，它反映出该点水流动能的大小。
这时测压管内液位总高度则为静压头与动压头之和。
任何两个截面上，位压头、动压头、静压头三者总和之差即为损失压头，它表示流体流过这两个截面之间的机械能的损失。
三、实验装置的基本情况（流程图见图一）不锈钢离心泵 WB50/025 型低位槽 700×453×496 材料不锈钢高位槽 445×445×500 材料有机玻璃实验测试导管的结构尺寸见图二中标绘四、实验的操作方法：1.将低位槽灌有一定数量的蒸馏水，关闭离心泵出口调节阀门及实验测试导管出口调节阀门而后启动离心泵。
误差分析
1仪表的精度等级如何定义？
精度等级的数字表示允许仪器的极限误差为仪器满量程的正负百分之几
2误差如何分类，系统误差如何消除，随机误差分布有何特点？
误差按性质分为三类：系统误差、随机误差和粗大误差；
消除系统误差有两种方法，1：引入修正值，2：消除产生系统误差的根源，如恒温控制；
随机误差指同一仪器，在相同条件下，对同一不变的量测量，测量的值不完全一致，随机误差呈现高斯正态分布的特点
3极限误差的定义
用б表示标准误差，工程上常用极限误差δ来表示偶然误差δ=3б，指任何一个测得值一定处于真值正负δ范围内
4间接测量误差分析中，如何消除交叉项
当N很大时，1
N
dx i dx j=0（d x i=x i−x有正有负，dx i dx j为小量），所以可以消除交叉项。
压力测量
1概念：
总压力：气流从某一状态绝能等熵滞止到速度为零的状态时的压力
静压：气流与测量仪器保持相对静止时所测得的压力
表压力：绝对压力超过大气压力的部分称为表压
真空度：表示实际压力低于大气压力的数值
2空气分别以100m/s，300m/s的速度流动，气体温度15度，静压100kpa，利用皮托管测量流动，计算由空气是不可压缩的假设引起的滞止点压力的误差。
15摄氏度时，空气密度为1.225kg/m3,c=340.3m/s,Ma1=0.294,Ma2=0.882
当空气以100m/s的速度流动时，伯努利方程得总压力为Pt=P+1/2*rou*V2=100000+0.5*1.225*100*100=106125Pa,气动函数计算可得：Pt=P*pai(λ)=100000*(1+0.2*0.294*0.294)^(1.4/0.4)=106182.4Pa,误差为△P=57.4Pa;
当空气以300m/s的速度流动时，伯努利方程得总压力为Pt=P+1/2*rou*V2=100000+0.5*1.225*300*300=155125Pa;气动函数计算可得：Pt=P*pai(λ)=100000*(1+0.2*0.882*0.882)^(1.4/0.4)=165884.7Pa,误差为△P=10759.7Pa;
3三孔针对向测量原理是什么？如何用三孔针测量二维气流速度
将三孔针绕测量支杆的轴线转动，使1,3两孔的压力相等，从而保证2孔对准气流P2=Pt.根据P1/P2=f(Pai(λ)),可以求出静压P。
由于三孔探针适合在低速区使用，还可以根据伯努利方程求出气流速度.
测量方法：转动探针，使p
1=p
3
，则p
2
=p*。
三孔针在设计时有速度特性曲线，
校准系数ξ不变。
当λ≤0.3时，不考虑气流压缩性，此时，p∗−p=1
2
ρυ2，取1
2
ρυ2 p2−p1=p∗−p
p2−p1
=ξ；当λ>0.3时，ξ=
1
2
ρυ2
p2−p1
=
k
k+1
p∗λ2ελ
p2−p1。
从而可计算出p，求解
出速度v。
4压力扫描阀的作用是什么？
对多路的稳态压力进行快速的测量，以缩短大型试验的时间；对压力传感器进行实时校
准，以提高测量精度。
温度测量
1热电偶的测温原理是什么？
两种不同的导体或半导体A和B组成闭合回路，如果接触点处于不同温度时，回路中会产生电流及电动势，也称为热电势，热电偶是一种换能器，将热能转换为电能，用所产生的电动势来测量温度
2热电偶补偿导线的作用是什么？
采用在一定温度范围内其热电特性与所配的热电偶基本一致的补偿导线来作为热电偶的延伸部分，这样一来,可以把参考端移至远离被测对象且温度较稳定的场合。
流量测量
1进口集流器测量流量的原理是什么？对流量测量条件有什么要求？
根据伯努利方程∆p=1
2
ρυ2求得速度V，Qv=AVα，α=0.99为校正系数，要求：测量静压的静压孔应置于距双纽线型面段出口0.25D处。
2孔板流量计测量流量的原理是什么？对测量条件有什么要求？
孔板流量计实际是节流流量计，通过测量管道内流体流过节流装置时所产生的静压差来显示流量的一种流量计，孔板前后直径D和d。
利用伯努利方程和连续方程可得流量公式：Q m=απ
4d22ρp1−p2，其中α=
1− 2
D
4
.
要求：管内充满流动，单相，均值，节流前后不发生相变，小于音速，不适应脉动流动，无旋绕。
