電導傳感器測量注水井流量應用的方法實驗與研究
注入剖面測井的注入流體通常為水、蒸汽、聚合物溶液，此外還有CO2、N2等[1]。目前應用于注入剖面流量測量的主要有同位素示蹤方法、渦輪流量計、電磁流量計、超聲波流量計、流速儀
、脈沖中子氧活化儀。但目前仍然需要低成本、無放射性污染、適用于低流量注入井的流量測量方法。 1 電導傳感器測量水流量測量原理[5-6]
圖1 注入井電導相關流量測量原理圖
實驗的測量原理如圖1所示。在沿流動通道安裝2個相距為L、通道特性相同的電導傳感器，即上、下游電導傳感器。它們分別敏感于流過各自敏感區流體的電導。上、下游傳感器分別輸出信號Sx（t）、Sy（t），2路信號經解調、放大和濾波等處理后，就可檢測出2路流動噪聲信號x（t）和y（t）。當2個傳感器相距較近時，可以認為流體的流動近似滿足“凝固”模型。在此條件下，2個傳感器的輸出信號波形是相似的，下游傳感器輸出的隨機噪聲信號較上游傳感器的信號在時間上延遲了τ0，將2個信號進行相關處理，則可得到以時間延遲τ為變量的互相關函數Rxy（τ）
（1）
Rxy（τ）峰值所對應的時間延遲τo為流體從1個傳感器流到另1個傳感器的時間，稱為渡越時間。此時可認為相關流速uc等于被測流體平均流速ua，即
（2）
設管道的橫截面積為A，則被測流體的流量為
（3）
相關流量計應用于產出剖面油水兩相流測量時，傳感器可以通過檢測兩相流體的各相空間分布不均勻性形成的本征流動噪聲來測量流量。在注水井中，流道內流體為單相流，電導率均勻分布，電導傳感器無法檢測流動噪聲進行相關流量測量。通過人為對流體加入外部擾動進行測量，利用釋放器向水中釋放高電導率的標記溶液（NaCl溶液），標記溶液隨著水一起流動經上、下游電導傳感器，上、下游傳感器上所產生的流動噪聲信號隨時間變化的趨勢具有很好的相似性，從而可以采用互相關的方法來確定注入水的流量。
2 在流動裝置中的低流量動態實驗
實驗裝置見圖2。敏感元件由鑲嵌在絕緣管壁的環形電極構成，4個環形電極構成了上游傳感器和下游傳感器，檢測出流經其敏感區內標記溶液的流動噪聲。實驗時，把傳感器置于有機玻璃井筒內（內直徑為64.5mm），流道內置封隔塞，使全部流體流經上、下游傳感器。實驗中，保持有機玻璃筒內的液位不變，以保持壓力穩定。通過調節出入閘門的直徑大小從而來改變流量，采用體積法對流量進行標定。
上、下游電導傳感器產生的電壓信號經解調、放大、濾波之后，由35670A萬能波形分析儀對流動噪聲信號的采集、相關運算（求渡越時間）及數據存儲。在每一種流量下，將測得的相關流速uc取平均，進而獲得相關流速與標準流量的關系。
實驗流體采用的是自來水，標記溶液采用的是具有一定濃度的鹽水溶液，由釋放器釋放到流體中。具有較高電導率的標記溶液造成流過電導傳感器流體電導率的隨機波動，因而使電導傳感器輸出為具有隨機特征的信號。
3 實驗結果及分析
圖3列出了所記錄的其中4組電導傳感器檢測出的上、下游標記溶液的流動噪聲信號，圖3（a）、（b）、（c）、（d）對應的標定流量分別為11.2、8.4、6.9和1.3m3/d的信號。從圖3可以看出，上、下游流動信號具有明顯的相似性，峰值和谷值對應明顯，且具有一時間延遲。
圖3 上、下游實測流動噪聲信號
圖4為實驗中所得到的不同流量下的上、下游標記溶液流動噪聲信號x（t）、y（t）經35670A互相關運算后得到的互相關函數。從圖4可看出各互相關函數主峰明顯，形狀規則，所求的渡越時間隨流量的減小而增大，說明渡越時間和流量間存在對應關系。經式（2）、式（3）即可將渡越時間和流量間的對應關系轉換為相關流速和流量間的對應關系。
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