多相流广泛存在于石油、化工、制药、环保、城市供排水等工业自动化生产和日常生活领域。随着油田开发的不断深入,油、气、水三相流动成为油田测井中越来越常见的现象,流量是必须测量和控制的参数。但是油井井下流体的流动状态十分复杂,致使流量的测量难度很大,在线测量油气水三相流的流量是目前油田开发中面临的一个具有挑战性的课题。本文以在油田开发测井中的应用为背景,针对油井井下油气水三相流流量测量问题,开展的研究工作如下:首先,在油井内特定测量环境下,对于油气水三相流流量测量问题,有机结合电磁测量技术、相关测量技术和数据融合技术,提出了一种基于阵列电磁相关流量传感器的新方法,建立了阵列电磁相关流量传感器的结构模型,设计的阵列电磁相关流量传感器具有体积小、非侵入式、无放射性、无可动部件、测量范围广和低成本等优点。提出了磁感应强度方向平行程度和大小均匀程度2个指标,并依据指标对多种形状励磁线圈所产生的感应磁场进行数值仿真分析,为阵列电磁相关流量传感器励磁线圈的优化设计提供参考。第二,权重函数是电磁流量测量的一个重要概念,它反映了传感器管道内液体介质单元在感应磁场中运动时产生的感应电动势对流量测量信号贡献能力的大小,采用有限元方法,研究了多电极电磁流量计在管道横截面上权重函数的分布特性以及离散的非导电相对传感器权重函数的影响。然后对多电极电磁流量传感器的响应特性进行分析。为阵列电磁流量传感器结构优化提供进一步研究的基础。第三,采用有限元数值分析方法,对阵列电磁相关流量传感器的结构参数进行优化设计。依据产生感应磁场分布的均匀性,研究设计传感器的励磁结构参数,主要包括磁芯角度、线圈的角度、磁芯的厚度以及磁芯的轴向长度;依据传感器测量区域内权重函数分布的均匀性,研究设计传感器的电极结构参数,主要包括电极数目、尺寸和上下游电极之间的距离。进行传感器结构参数的优化设计,对提高油气水三相流流量测量精度具有重要的意义。第四,为提高测量结果的准确性,研究阵列电磁相关流量传感器数据融合技术。提出了一种基于支持度和自适应加权的阵列传感器数据融合方法,先采用支持度方法计算每个测量数据的综合支持度和加权因子,对单个传感器测量信号序列进行加权融合,再利用自适应加权方法,进行阵列传感器多组测量信号序列之间的数据融合,使得阵列传感器系统总均匀误差最小。提出了一种基于多尺度主成分分析和自适应加权的阵列传感器数据融合方法,该方法通过前期的消除噪声处理,获得了比前一种方法更好的融合效果。通过仿真实验对这两种融合方法的有效性分别进行了验证。最后,设计了能够实时测量油气水三相流流量的阵列电磁相关流量测量系统,介绍了测量系统的驱动电路、分析软件和研制的流量计实验样机;搭建了能够模拟油气水三相流动的实验平台;利用设计的阵列电磁相关流量测量系统,在三相流实验平台上进行实流实验,并对实验结果进行数据分析。