● 摘要
水平井技术是一项前景广泛的采油技术，开展水平井水平管段油水两相流流型研究可为油田生产提供重要的技术保障。由于井下环境和油水两相流动本身均较为复杂，目前国内外学者对水平井等大管径管道内的油水两相流动认识还不够清楚，开展水平井油水两相流流型研究并实现流型的可视化显示具有重要的理论意义和应用价值。本文从理论和实验角度对水平井油水两相流的流动特性进行了分析，提取了流型显示参数，提出了一种基于电导探针响应的流型识别方法，开发出了基于Visual C++和OpenGL的成像测井软件。本文的主要内容包括：
（1）设计了模拟水平井油水两相流流型测量系统，获得了流型资料。参照大庆地区的井下环境和油水物性，设计出了模拟水平井实验系统，通过调节油水混合流量和含水率的方法观察管径为125mm、管长为16m的水平有机玻璃管内的油水两相流流型，并利用高速摄像机采集流型照片，借助基于电导探针阵列的持水率传感器侵入流型内部进行流型特性研究。
（2）定义了实验工况下的水平井油水两相流流型、绘制了流型图的并提取了流型显示参数。模拟水平井实验表明，在混合流量介于10m3/d到200m3/d、含水率介于10%到90%的工况下，水平管道内只出现光滑的分层流、油水界面夹杂泡状物的分层流、稳定的三层流三种流型。通过对比分析，得出井下水平管段也只会出现这三类流型的结论。绘制了基于混合流量和含水率的流型图，并根据泡状物的演变过程将流型进行了细分，通过数字图像处理技术提取出了油水界面高度和泡状物的流速等流型显示参数值。
（3）提出了一种基于电导探针响应特性的流型识别方法并开发了基于该方法的成像测井软件。根据探针对油、水和泡状物的响应特性，将流型中的探针划分为活动探针和静默探针两类，通过活动探针的个数和活跃程度来分析泡状物的状态，进而实现流型识别。借助OpenGL实现了管道、油水分相、泡状物、界面波等要素的三维建模和拓展操作，开发出了基于MFC Dialog程序的成像测井软件，测试实验表明，软件能逼真的模拟出井筒内的各类流型，具有较高的流型识别精度。