摘要(yao)：傳統多相(xiang)流量計 計(ji)量精度低(di)、放射源存(cun)在安全隐(yin)患且工藝(yi)複雜、費用(yong)高。豁免源(yuan)多相流量(liang)計利用文(wen)丘裏原理(li)測量多相(xiang)流的總流(liu)量🌏,利用豁(huo)免源伽馬(ma)傳感器放(fang)射性吸收(shou)技術測量(liang)多😍相流的(de)相分率,根(gen)據總流量(liang)和相分率(lü)的計算,得(de)到油流量(liang)、水流量和(he)氣流量。經(jing)灘淺海某(mou)平台多井(jing)合采混輸(shu)單井計量(liang)實例應用(yong)表明,與傳(chuan)統的計量(liang)相☎️比,豁免(mian)源多相流(liu)量計測量(liang)精度高🏃🏻‍♂️、作(zuo)業安全、經(jing)濟效益好(hao)。該設備減(jian)少了複雜(za)配置,工藝(yi)簡潔,無污(wu)染,具有✉️一(yi)定推廣價(jia)值。
　　在原油(you)開采過程(cheng)中,爲了掌(zhang)握油藏動(dong)态和油井(jing)産量,确定(ding)産量和油(you)田開采時(shi)間,需要經(jing)常監視單(dan)井㊙️動态産(chan)量,通過對(dui)單口油井(jing)的産出油(you)、氣、水體積(ji)流量進行(hang)計量,優化(hua)生産參數(shu),提高采收(shou)率[1-5]常規的(de)多井合采(cai)混輸單井(jing)計量需要(yao)多個分離(li)器進行氣(qi)液分離計(ji)量,之後通(tong)過儀器儀(yi)表和計量(liang)罐進行計(ji)量🌈,得出各(ge)相所占的(de)比率。受海(hai)上采油平(ping)台空間及(ji)開👨‍❤️‍👨采成本(ben)的限制,應(ying)減少計量(liang)設備,提高(gao)設備利用(yong)率。
　　多相流(liu)測量技術(shu)和設備在(zai)石油工業(ye)中實現無(wu)須相⭕分離(li)⛹🏻‍♀️的原油、水(shui)和天然氣(qi)産量的計(ji)量。劉平等(deng)[6]在國内某(mou)海域油氣(qi)構造評價(jia)延長測試(shi)項目中，爲(wei)了有效提(ti)高在延長(zhang)測試㊙️中流(liu)量🛀計的測(ce)量精度,研(yan)究了γ源多(duo)相流量計(ji)的計量原(yuan)理,分析了(le)影響多相(xiang)計量精度(du)的相關因(yin)素。首次采(cai)用γ源多相(xiang)♊流量計進(jin)行單井計(ji)量。陳豔[7]通(tong)過介紹分(fen)離計量方(fang)案和多相(xiang)不🈲分離計(ji)量方案過(guo)程、測量原(yuan)理和應用(yong)情況,對二(er)者優缺點(dian)進行比較(jiao)。豁免源多(duo)相流量計(ji)是利用文(wen)丘裏原理(li)測量多相(xiang)流的總流(liu)量，利用豁(huo)免源伽🥵馬(ma)傳感器放(fang)射性吸收(shou).技術的技(ji)術原理測(ce)量多相流(liu)的相分率(lü)。然後根據(ju)總流量和(he)👌相分率,通(tong)過--系列的(de)計👉算,即可(ke)得到油流(liu)量.水流量(liang)和氣⭐流量(liang)。它即解決(jue)海洋平台(tai)空間狹小(xiao)環境惡劣(lie)計量💚不連(lian)續成本高(gao)等問題,又(you)避免了放(fang)射源使用(yong)帶來的施(shi)工風險,具(ju)有☀️體積小(xiao),工藝簡潔(jie),測量範圍(wei)廣,計量精(jing)度高,無污(wu)染等優點(dian),具有一定(ding)的推廣應(ying)用價值。
1豁(huo)免源多相(xiang)流量計
　　豁(huo)免源多相(xiang)流量計結(jie)構、工作原(yuan)理及主要(yao)技術參👌數(shu)如下。
1.1結構(gou)
　　豁免源多(duo)相流量計(ji)由文丘裏(li)管、單能伽(ga)瑪傳感器(qi)、油🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氣水💯三(san)相含水儀(yi)、雙能伽瑪(ma)傳感器數(shu)據采集和(he)處理單元(yuan)、輔助性測(ce)👣量儀表及(ji)控制裝置(zhi)等組成，結(jie)構圖見圖(tu)1。
 
(1)豁(huo)免源多相(xiang)流量計利(li)用文丘裏(li)管及單能(neng)伽瑪傳感(gan)器✍️,完📞成多(duo)相流氣、液(ye)兩相流量(liang)的實時測(ce)量。
(2)豁免源(yuan)多相流量(liang)計利用油(you)、氣、水三相(xiang)含水儀流(liu)型調整裝(zhuang)置及雙能(neng)伽瑪傳感(gan)器,測量油(you)、氣、水三相(xiang)狀态标态(tai)下🏃🏻油水混(hun)合液的相(xiang)分率。
(3)豁免(mian)源多相流(liu)量計利用(yong)數據采集(ji)和處理單(dan)元,對單能(neng)伽瑪傳感(gan)器、雙能伽(ga)瑪傳感器(qi)及儀表的(de)信号采集(ji)🛀、處理,利用(yong)多相💘流動(dong)模型計算(suan)各相率下(xia)的含量,最(zui)終将測量(liang)結果輸出(chu)到中💯控或(huo)數據傳給(gei)業主。
(4)豁免(mian)源多相流(liu)量計系統(tong)還包括--部(bu)分輔助.性(xing)測量✏️儀表(biao)及控制裝(zhuang)置,用于流(liu)量計的操(cao)作和控制(zhi)。
(5)豁免源多(duo)相流量計(ji)根據産量(liang)的高低,設(she)置不同尺(chi)寸的測量(liang)🔞管徑開關(guan)閥,便于實(shi)時調節,确(que)保計量正(zheng)确。
1.2工作原(yuan)理
　　豁免源(yuan)多相流量(liang)計利用文(wen)丘裏流量(liang)計測量多(duo)相流在工(gong)況⭕條件下(xia)的總流量(liang),利用伽馬(ma)傳感器射(she)線吸收技(ji)術測量多(duo)相🈚流的相(xiang)分率,即管(guan)道中多相(xiang)流氣體的(de)體積分額(e)一含氣率(lü)(GVF).液相中水(shui)💋的體積分(fen)額一舍水(shui)率(WC)。根據總(zong)流♍量和相(xiang)分率，通過(guo)多相流模(mo)型計算,可(ke)得到油流(liu)量、水流量(liang)和氣流量(liang)。
　　文丘裏流(liu)量計是利(li)用文丘裏(li)效應“"]，它的(de)主體.是一(yi)節中📐部縮(suo)頸(喉部)的(de)測量管段(duan)(文丘裏管(guan)),當流體流(liu)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻經文丘裏(li)💃🏻管時♈,在它(ta)的入口與(yu)喉部之間(jian)會産生一(yi)個壓差(△p)。流(liu)體的❓總流(liu)量(q)與壓差(cha)的平方根(gen)成正比:q~√△p/ρ;(ρ是(shi)流體的混(hun)合密度)。當(dang)文丘裏管(guan)的尺寸和(he)加工工藝(yi)符合一定(ding)的标準時(shi),即可确定(ding).上式中比(bi)例常數，即(ji)🔴測得流經(jing)文丘裏管(guan)流體的總(zong)💞流量。
　　伽瑪(ma)傳感器用(yong)來測量氣(qi)和液的相(xiang)分率以及(ji)液相的含(han)水率。伽馬(ma)射線是放(fang)射性同位(wei)素發射的(de)一種💔電磁(ci)輻射㊙️,它有(you)很強的穿(chuan)透介質的(de)能力。當一(yi)束從放射(she)源發射的(de)伽馬射線(xian)穿過介質(zhi)時,它的強(qiang)度将因介(jie)質的吸收(shou)作用而減(jian)弱。不同的(de)介質🥰對伽(ga)馬射線的(de)吸收能力(li)也不同,它(ta)主要與介(jie)質的化學(xue)組成和密(mi)度有關。對(dui)🌈能量較低(di)的伽馬射(she)線而言,水(shui)的吸收大(da)于油的吸(xi)收。對低壓(ya)下的天然(ran)氣，它對伽(ga)馬射❌線的(de)吸收可以(yi)忽略🔞。在伽(ga)馬傳感器(qi)中♊，用一種(zhong)被稱爲Na(TI)閃(shan)爍探測器(qi)的探頭🥵來(lai)測量伽馬(ma)射線的強(qiang)度。這種探(tan)頭輸出一(yi)連串的電(dian)脈沖,在單(dan)位時間内(nei)的脈沖計(ji)數即代表(biao)被測量的(de)伽馬射線(xian)的強度。
　　當(dang)一束伽馬(ma)射線穿過(guo)氣液兩相(xiang)混合介質(zhi)時,它的強(qiang)度💔衰減與(yu)氣和液的(de)相對比分(fen)有關。如果(guo)已知伽馬(ma)束的初始(shi)強度,測量(liang)它穿過一(yi)定厚度的(de)介質後🐆的(de)強度，即可(ke)确定氣和(he)🌈液的相分(fen)率。但在這(zhe)種情況下(xia),液相必💚須(xu)爲單--介👄質(zhi),或組份💚不(bu)變或已知(zhi)的二元介(jie)質。這就是(shi)單能伽馬(ma)傳感器測(ce)量含氣率(lü)的原理。
　　當(dang)被測量介(jie)質是相對(dui)比分未知(zhi)的油、氣、水(shui)的混合物(wu)時，用一種(zhong)🌈能量的--束(shu)伽馬射線(xian)既不能确(que)定含氣率(lü)也不能确(que)定🥰含水率(lü)。這時,需要(yao)增加能量(liang)不同的另(ling)--東伽馬射(she)線🔞,這就是(shi)雙能伽馬(ma)傳感器[21]同(tong)時測量💁兩(liang)束伽馬⭕射(she)線的強度(du),即可确定(ding)油、氣、水🍓的(de)混合介質(zhi)的含水率(lü)和含氣率(lü)。
　　使用豁免(mian)源伽瑪傳(chuan)感器測量(liang)相分率有(you)如下技術(shu)🌍優勢⭕:①不🚩受(shou)乳化液相(xiang)互轉化的(de)影響;②可測(ce)量全範圍(wei)相分💃率;③操(cao)作方便,計(ji)量精度高(gao);④不受液中(zhong)含氣的影(ying)響。
1.3主要技(ji)術參數
(1)測(ce)量範圍
　　豁(huo)免源多相(xiang)流量計測(ce)量範圍分(fen)布如圖2所(suo)示,即含水(shui)🌂率測🐆量範(fan)⁉️圍:0~100%;含氣率(lü)測量範圍(wei):0~100%;流量測量(liang)範圍:0~3000m³/d;氣量(liang)測量範圍(wei):0~30x104m³/d。.
 
(2)測(ce)量精度
　　豁(huo)免源多相(xiang)流量計測(ce)量精度在(zai)全量程體(ti)積含.氣率(lü)(GVF)0~100%狀态下,總(zong)👄液量測量(liang)精度達到(dao)5%以内,氣體(ti)流量測量(liang)精度10%以内(nei),含🔆水率⚽測(ce)量精度達(da)到2%以内，其(qi)中氣液🔞均(jun)爲相對誤(wu)差,含水率(lü)⁉️爲絕對誤(wu)差,全量程(cheng)GVF範圍内實(shi)現各單相(xiang)流量計及(ji)含水率實(shi)時計量，進(jin)行産量連(lian)續監測
(3)基(ji)本設計參(can)數
　　豁免源(yuan)多相流量(liang)計設計口(kou)徑76mm,測量管(guan)線滿足大(da)尺寸和小(xiao)🌈尺寸兩種(zhong)方案,分别(bie)爲76mm、38mm,操作壓(ya)力500~6000kPa,操作溫(wen)度30~90℃,整橇設(she)計壽命20年(nian),可在油田(tian)生命周期(qi)内的實現(xian)持續應用(yong)。采用兩⭕路(lu)220VAC供電,一路(lu)爲電伴熱(re)供電,另一(yi)路爲橇内(nei)儀表供電(dian);核📧心部件(jian)均采用SS316不(bu)鏽鋼制造(zao),其中含水(shui)率和含氣(qi)率的測量(liang)部件爲伽(ga)馬傳感器(qi)，使用Ba133豁免(mian)源,其輻射(she)洩露等同(tong)于本底水(shui)平,采用CH133探(tan)頭,滿足海(hai)上高濕高(gao)鹽霧環境(jing)下的防護(hu)。
2現場應用(yong)
　　豁免源多(duo)相流量計(ji)在大港埕(cheng)海XX油田區(qu)塊8口井合(he)采混輸單(dan)井❤️計量得(de)到成功應(ying)用,合采混(hun)輸單井計(ji)量産🈲量見(jian)表1,單井産(chan)量最高産(chan)液量388.98m³/d,最高(gao)産氣量74495m³/d;總(zong)液量誤差(cha)值小于5%,氣(qi)體流量誤(wu)差值小于(yu)7%,含水率小(xiao)于2%,達到了(le)計量作業(ye)要求。
 
3結論(lun)
(1)使用豁免(mian)源多相流(liu)量計在多(duo)井合采混(hun)輸單井計(ji)❓量有⁉️足夠(gou)的精度,可(ke)以實現實(shi)時、連續測(ce)量,基本上(shang)可以做到(dao)無人值守(shou)等特點使(shi)其可以代(dai)替部分三(san)🛀相分離器(qi),具有一定(ding)的推廣價(jia)值。
(2)豁免源(yuan)多相流量(liang)計可以實(shi)現在線測(ce)量多相流(liu)的總流量(liang)和單相相(xiang)分率,方便(bian)計算各相(xiang)流體的流(liu)量🤞,可及時(shi)監測油井(jing)井況，提高(gao)計量的及(ji)時性和正(zheng)确率,通過(guo)産量變化(hua)進行有效(xiao)把🔴握,爲油(you)📱田動态管(guan)理📧提供可(ke)靠的數據(ju)支持,現場(chang)生産穩定(ding)運行。
(3)豁免(mian)源多相流(liu)量計安裝(zhuang)工藝簡單(dan),結構緊湊(cou),解決了海(hai)洋平台空(kong)間狹小、環(huan)境惡劣、成(cheng)本高等問(wen)題,具有一(yi)定的經濟(ji)效益和社(she)會效益。

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