韩连福, 李静茹, 侯昱东, 付长凤, 刘兴斌

(1.东北石油大学物理与电子工程学院 黑龙江 大庆 163318；2.大庆油田有限责任公司人才开发院 黑龙江 大庆 163153)

0 引 言

油水两相流测量是石油工业亟待解决的重要难题，虽已得到广泛研究，但目前仍没有研制出能可靠运行、故障率低的低流速、高含水的油水两相流流速测量仪器，因此仍需要长期攻关。基于油水两相流流速测量的研究现状，国内学者提出将热示踪的原理应用于水平井、高含水、低产液、含砂油井流速测量方向的研究[1-2]。热示踪流速测量仪主要由热源和传感器阵列组成[3]，其热源的物理结构参数和传感器位置的参数对流速的测量精度影响较大。因此优化仪器的设计参数，减少内置器件对管道内流体的影响，可以提高热示踪流速测量仪器的精度[4]。模拟优化热示踪流速测量仪模型，分析水平管道内油水两相流流动和传热的机理，对热示踪流速测量仪在井下的应用具有重要的指导意义。

1 流速测量原理

1.1 水平油水两相流传热原理

热示踪流速测量仪在流体管道的传热机制有3种：热传导、热对流和热辐射[5]。在不流动的液体中发生的传热现象主要是热传导作用，在流动的液体或气体中发生的传热现象主要是热对流或热辐射作用。热示踪流速测量仪的热源部件在管道内与流体的传热主要涉及热对流，不考虑热传导和热辐射对流体温度的影响[6]。

热对流是一种取决于流体运动的传热现象，只能在流动的流体中发生。……