摘要:油(you)井産出流(liu)體中含油(you)率的在線(xian)測量是評(ping)價産能的(de)重要指标(biao)。對多級旋(xuan)流器和質(zhi)量流量計(ji) 組成的相(xiang)比例測量(liang)系統進行(hang)了測試試(shi)驗，通過對(dui)⭕氣水兩相(xiang)流的測量(liang),證實了所(suo)述分離器(qi)有很好的(de)氣體分離(li)效果🌏，進而(er)通過油水(shui)兩相流的(de)測量，證實(shi)了系統對(dui)油水兩相(xiang)流的相含(han)率測量有(you)高的準确(que)🏃‍♀️性和适應(ying)性。在.上述(shu)👄兩相工作(zuo)的基礎上(shang)，開展了油(you)氣水三相(xiang)流的測試(shi)試驗，考察(cha)了溶解氣(qi)對相含率(lü)測量的影(ying)響🥰，并通過(guo)理論分析(xi)和計算.定(ding)量地🏃🏻‍♂️驗證(zheng)☁️了試驗結(jie)果，試驗和(he)計算均表(biao)明，即使是(shi)少量的溶(rong)解氣,對相(xiang)比例的測(ce)⭕量仍然會(hui)産生很大(da)的誤差。
0引(yin)言
　　油井的(de)産出流體(ti)多爲油氣(qi)水三相流(liu)，其中伴生(sheng)氣的存.在(zai)是難以對(dui)流量進行(hang)準确測量(liang)的主要因(yin)素🈲"，其原因(yin)一是産出(chu)物☎️中伴生(sheng)氣時有時(shi)無，二是含(han)量不固定(ding)🐉叫，三是現(xian)有的 渦街(jie)流量計 等(deng)很難準确(que)測量氣液(ye)兩相流的(de)流量”，另外(wai)-.些測量方(fang)法👣則🥰受到(dao)氣體含率(lü)的影響，如(ru)超聲波流(liu)量計在含(han)氣率超過(guo)一定比例(li)時就可能(neng)接收不到(dao)回波信号(hao)用。。鑒于上(shang)述原因，日(ri)前在井口(kou)開展的流(liu)量測量♻️多(duo)采用一種(zhong)簡易的旋(xuan)流式氣體(ti)分離裝置(zhi)，對分離氣(qi)體後的油(you)水混合流(liu)體，通過質(zhi)量流量計(ji)進一步🔱檢(jian)測含油量(liang)和🌈含水量(liang)。在這種測(ce)量方法中(zhong)，旋流式氣(qi)體分離裝(zhuang)置不需要(yao)供電，僅依(yi)靠流體的(de)動能通過(guo)📱多級旋流(liu)器實現氣(qi)液分離，在(zai)結構參靈(ling)敏設計合(he)理的情🔆況(kuang)下，證實了(le)這種分離(li)方法可以(yi)達到很👉好(hao)的分離效(xiao)果;另外，質(zhi)量❄️流量計(ji)也有很高(gao)的測量精(jing)度，但由測(ce)量結果得(de)到的含油(you)率這一最(zui)終關心的(de)重要被測(ce)量卻有很(hen)大的誤差(cha)，甚至超過(guo)10%。通過理論(lun)研究和試(shi)驗驗證，證(zheng)實了這種(zhong)測量🐉誤差(cha)産生的原(yuan)因是由溶(rong)解氣引起(qi)的，即少量(liang)的溶解氣(qi)可以引起(qi)很大的測(ce)量誤差。在(zai)此基礎上(shang)，提出了一(yi)種改進的(de)測量方法(fa)🈲。
1氣體分離(li)效果
1.1測量(liang)系統的結(jie)構
　　帶有旋(xuan)流式分離(li)器和質量(liang)流量計的(de)流量測量(liang)系統如🔅圖(tu)1所示。該系(xi)統作爲一(yi)-個整體，申(shen)接在生産(chan)管線上，即(ji)測量系統(tong)的人口和(he)出口分别(bie)與生産管(guan)線的來流(liu)👌和去流管(guan)線相🛀🏻連。被(bei)測㊙️的氣液(ye)混合流體(ti)由🛀來流管(guan)道-7進人多(duo)級⛹🏻‍♀️旋流分(fen)離器-2，分離(li)後☀️的氣體(ti)由排氣管(guan)-1排出，油水(shui)混合流體(ti)經液體墊(nian)-3進人液體(ti)排♍出管-4.并(bing)由質量🥵流(liu)量計-5測量(liang)混🥰合液體(ti)的質量🛀，對(dui)已知的油(you)水密度可(ke)由質量計(ji)計直接得(de)到油和水(shui)的體積含(han)量和質量(liang)流量。測量(liang)過程完成(cheng)後，被計量(liang)過的液體(ti)和分離後(hou)的氣體在(zai)測量裝置(zhi)内部彙合(he)，從🔞測量系(xi)統的出口(kou)-6排出并進(jin)入到生産(chan)管線的去(qu)流管道。測(ce)量系統中(zhong)液體墊的(de)作用是使(shi)液體的出(chu)口🏃高于分(fen)離器的底(di)部，使氣體(ti)不易🔅通過(guo)液體墊而(er)進🚶‍♀️人到液(ye)體管道中(zhong)。

1.2氣水(shui)分離效果(guo)
　　爲了驗證(zheng)氣體的分(fen)離效果，分(fen)别對純水(shui)和氣水兩(liang)種情😘況進(jin)行了測量(liang)。通過質量(liang)流量計測(ce)量流量，在(zai)純水時質(zhi)量流🌂量測(ce)量出的水(shui)的密度爲(wei)0.979g/ml。對氣水兩(liang)相流試驗(yan)時，将圖1所(suo)示測量系(xi)統接人到(dao)圖2所示的(de)💃🏻試驗流程(cheng)中，試驗時(shi)，考慮到氣(qi)❓體相對于(yu)♋水的流量(liang)✍️越大，氣液(ye)分離難度(du)也越大，也(ye)更難保🔞證(zheng)測量精度(du)🈲。爲了加嚴(yan)考核，試驗(yan)時采用的(de)水流量爲(wei)5.7lm'/d，加人的氣(qi)體體積流(liu)量爲水的(de)90%，質量流量(liang)計輸出的(de)質量流量(liang)🔱、體積流量(liang)、質量、體積(ji)、密度，見表(biao)1。表I中密度(du)誤差是指(zhi)加氣前後(hou)流量計所(suo)測密度的(de)相對誤差(cha)。
對表1給出(chu)的試驗結(jie)果分析如(ru)下:

1)加氣後(hou)，質量流量(liang)計給出的(de)流量是不(bu)恒定的，其(qi)中質量流(liu)量的最大(da)值是最小(xiao)值的2.7倍，說(shuo)明在含氣(qi)率較高的(de)情況下🌈，流(liu)體的流量(liang)是不穩定(ding)的。流量時(shi)大時小，類(lei)似于泡狀(zhuang)流，這🏃🏻與純(chun)水情況下(xia)的穩定流(liu)量有着明(ming)顯的差異(yi)。這❓種差異(yi)體現了高(gao)含氣率的(de)特征，也充(chong)分說明了(le)氣體與液(ye)體是不可(ke)💋能完全均(jun)勻🌈地混合(he)到一起的(de)。
2)在含氣率(lü)爲90%的情況(kuang)下，相對于(yu)純水情況(kuang)而言，流體(ti)😘密度的🌂平(ping)均測量誤(wu)差爲1.01%。這說(shuo)明即使在(zai)氣體流量(liang)很大🆚情況(kuang)⚽下，分離系(xi)統仍然是(shi)比較好的(de)，存在誤差(cha)的原因認(ren)爲是水中(zhong)有一定的(de)溶解度引(yin)起的，但這(zhe)種溶解度(du)對測量結(jie)影響不大(da)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻。
2油水混合(he)流體中相(xiang)比例測量(liang)
　　将水和購(gou)置的機械(xie)白油分别(bie)經電子秤(cheng)稱量後，注(zhu)人到試🌈驗(yan)系統的攪(jiao)拌罐内，其(qi)中含水率(lü)爲60%，含油率(lü)爲40%。在攪拌(ban)均勻的情(qing)況下，啓動(dong)流體泵及(ji)測量系統(tong)進行試🔞驗(yan),其中㊙️泵的(de)排🔞量爲4.8m/d。由(you)于這種試(shi)驗不含氣(qi)體，流體的(de)流動非常(chang)穩定，多次(ci)💔試驗結果(guo)的一緻性(xing)♻️也很好，表(biao)2給出了一(yi)組典♻️型的(de)試驗結♋果(guo)。

對表2所示(shi)試驗結果(guo)分析如下(xia):
1)表2中給出(chu)的流速是(shi)穩定的，且(qie)混合密度(du)也是均勻(yun)的，這一現(xian)象🤞體現了(le)流體中不(bu)含氣體時(shi)流體流動(dong)的穩定性(xing)，同時也說(shuo)🎯明油水兩(liang)相流經過(guo)合理地攪(jiao)⛱️拌後，混合(he)是均⛹🏻‍♀️勻的(de)。
2)雖然瞬時(shi)含水率有(you)一定誤差(cha)，但-段時間(jian)内的平均(jun)含水👌率爲(wei)60.17%，與60%的實際(ji)含水率非(fei)常接近。瞬(shun)時值波動(dong)的原因認(ren)爲是油包(bao)水造成的(de)局部混合(he)不均勻所(suo)緻。
3油氣水(shui)三相流的(de)測量
　　前述(shu)油水混合(he)液體試驗(yan)的結果表(biao)明，如果氣(qi)液分離🧡效(xiao)果較好☔，即(ji)氣體能夠(gou)被充分分(fen)離，采用質(zhi)量流量計(ji)測量含水(shui)率或含油(you)率是可行(hang)的。爲此開(kai)展了油氣(qi)水三相流(liu)的試驗，結(jie)果見表3。表(biao)3中彙總了(le)加氣與不(bu)加氣的測(ce)量結果，以(yi)形成對比(bi)。試驗㊙️用液(ye)體的體積(ji)仍然是含(han)水率60%，含油(you)率40%，加入的(de)氣體是液(ye)體體🏃🏻積流(liu)量的90%。

　　表3中(zhong)所述标定(ding)結果是指(zhi):對圖1所示(shi)測量系統(tong)測量後的(de)🐪流體，由電(dian)子稱和計(ji)量管分别(bie)計量質量(liang)和體積而(er)得到的結(jie)🔞果。由于電(dian)子稱的分(fen)辦率爲10g，,計(ji)量管的橫(heng)截面積較(jiao)小，由讀取(qu)液面高度(du)得出的體(ti)積誤差也(ye)很小，所以(yi)認爲這種(zhong)标定結果(guo)是比較準(zhun)确的。由表(biao)3可知，不加(jia)氣時，就質(zhi)量和體積(ji)而言，标定(ding)的結果與(yu)質量流量(liang)🌂計的結果(guo)非常接近(jin)，進一步證(zheng)實了🔆标定(ding)結果是準(zhun)确的。
加氣(qi)前後，質量(liang)流量計測(ce)量到的質(zhi)量分别爲(wei):46.005kg和46.363kg;體積分(fen)别爲49.116L和50.262L,質(zhi)量和體積(ji)的相對誤(wu)差爲:0.52%和0.67%，這(zhe)說明❌不論(lun)加氣與否(fou)⛷️，質量流量(liang)計測量的(de)體積和質(zhi)量與🤟标定(ding)結果是基(ji)本相同的(de)。但含🛀油率(lü)則由加氣(qi)前的39.2%變爲(wei)加氣後的(de)49.4%，與40%的實際(ji)含油率産(chan)生了很大(da)的誤♉差。需(xu)要說明的(de)是:表3所述(shu)加氣後的(de)體積是對(dui)取樣🌈流體(ti)靜置一.段(duan)時間後計(ji)量的，靜置(zhi)的原因是(shi)流體💘中有(you)大量的溶(rong)解氣，目測(ce)就可到氣(qi)👅池逸出。靜(jing)置後🌈溶☁️解(jie)氣将逐步(bu)逸出🐅，假定(ding)質量流量(liang)計😄的計量(liang)結果是準(zhun)确的，則逸(yi)出的氣體(ti)爲:
氣體逸(yi)出量=流量(liang)計體積-取(qu)樣體積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事(shi)實上，在常(chang)溫常壓下(xia)，白油對氣(qi)體的體積(ji)溶解度可(ke)☎️達5.6%，上🔞述體(ti)積的變化(hua)量在溶解(jie)度範圍内(nei)并小于理(li)論🥰上的🤞溶(rong)解度。這就(jiu)說明:溶解(jie)氣的存在(zai)并不會引(yin)起休👌積的(de)明顯變化(hua)，但會對相(xiang)含率産生(sheng)很大的誤(wu)差。由第二(er)次加氣後(hou)的結果😍再(zai)次說明了(le)相同的現(xian)象，但得到(dao)的含油率(lü)誤差更大(da)，其原🛀因是(shi)靜置時☔間(jian)相對較短(duan)，氣體逸出(chu)量更少。
4溶(rong)解氣引起(qi)相含率誤(wu)差的驗證(zheng)
　　由取出的(de)樣品計算(suan)相含率時(shi)，可認爲樣(yang)品中的大(da)㊙️部⛱️分氣體(ti)🐪已經逸出(chu)。設油水兩(liang)相流中體(ti)積、質量、相(xiang)含率分别(bie)爲V、m、x，并用下(xia)标0和W分别(bie)表示油和(he)水，不帶下(xia)标的V和m分(fen)别表🔆示總(zong)體積和總(zong)質量，則有(you):


　　上述計算(suan)結果與流(liu)量計的測(ce)量結果符(fu)合地很好(hao)，通過以_上(shang)計算可知(zhi)，在加氣與(yu)不加氣的(de)情況下，雖(sui)⛹🏻‍♀️然混合密(mi)✨度相差僅(jin)0.014kg/L，但是含油(you)率卻相差(cha)10.5%。由此可見(jian)，少量的溶(rong)解氣對含(han)油率的測(ce)🈲量産生很(hen)大的誤差(cha)。如果以标(biao)定的混合(he)🌐密度計算(suan)🍓，則含油率(lü)相差3.5%，其原(yuan)因是因爲(wei)取❤️樣并靜(jing)置後已有(you)氣體逸出(chu)。
5結束語
1)質(zhi)量流量計(ji)對油水兩(liang)相流的相(xiang)比例測量(liang)有很高的(de)精度🔴,
2)多級(ji)旋流式分(fen)離器對氣(qi)體有很好(hao)的分離效(xiao)果，但無法(fa)消除🥰油中(zhong)的溶解氣(qi)。
3)氣體分離(li)後，溶解在(zai)油品中的(de)氣體即使(shi)很少，采用(yong)質量📞流量(liang)測量到的(de)相比例仍(reng)然會産生(sheng)很大的誤(wu)差。

以上内(nei)容源于網(wang)絡，如有侵(qin)權聯系即(ji)删除!