摘要：在三(san)相流實驗裝(zhuāng)置上采用傘(sǎn)式集流器對(duì)渦輪流量計(ji) 在氣/水兩相(xiàng)流及油、氣、水(shui)三相流中進(jin)行實驗，獲得(dé)了渦輪流量(liàng)💃計在氣/水兩(liang)相流及油/氣(qì)/水三相流條(tiáo)件下的實驗(yan)數據，分析氣(qì)體對渦輪流(liu)量計測量流(liú)量的影響。在(zai)氣體流量較(jiao)低時，渦輪流(liu)量計與液相(xiang)流量的響🤩應(ying)關系受油水(shuǐ)兩相含水率(lü)的影響較小(xiao)🌈，可以将油/氣(qi)/水三相的流(liú)量測量問題(tí)簡化成氣/水(shui)兩相的流量(liàng)測量問題。氣(qi)體會對渦輪(lun)流量計産生(sheng)☎️較大的測量(liàng)誤差，當氣體(tǐ)流量爲3m3/d、液相(xiang)流量小于10m3/d的(de)條件下以及(ji)氣體流㊙️量大(da)于3m3/d的條件下(xià)👉，液相流量測(cè)量誤差大🌂于(yu)10%。
0引言
　　渦輪流(liú)量計已廣泛(fàn)應用于井下(xià)油、水兩相流(liu)流量測量☂️，它(ta)具✨有儀表常(chang)數穩定的優(you)點，在油水兩(liǎng)相流條件下(xia)可以正确測(ce)量流量，并取(qǔ)得良好的應(yīng)用效果。渦輪(lun)流量計🏃‍♂️通常(cháng)在油/水兩相(xiang)流條件下進(jìn)行标定，對渦(wō)輪流量計的(de)也主要在⁉️油(yóu)/水兩相流下(xia)進行。大慶油(you)田及中國多(duō)數陸相油田(tián)的生産井普(pǔ)遍存在産氣(qi)、脫氣現象，在(zai)測試井段存(cún)在油氣水三(sān)相流的情況(kuang)。氣相的加🈲入(ru)使渦輪流量(liang)計的響應特(te)性發生☂️了明(míng)顯的變化，對(dui)産出剖面的(de)測量産生了(le)影響🔴，氣體對(dui)低🔞産井的測(ce)量👣影響尤爲(wèi)嚴重，因爲在(zài)低産⭐井中容(róng)易出現高含(han)氣率情況，有(yǒu)必要渦⁉️輪流(liu)量計在油井(jing)中産🚶氣時的(de)響應特性。
　　渦(wo)輪流量計在(zai)油/氣/水三相(xiàng)流下的響應(yīng)已有人針對(duì)不同🌂的🐕測井(jǐng)儀器。基于傘(sǎn)集流渦輪流(liú)量計與放射(she)性密度－持水(shuǐ)率計組合儀(yi)在油氣水三(san)相流流動🌐裝(zhuāng)置中的動态(tai)🈚結果，建立了(le)三相流渦輪(lún)流量計統計(ji)測量模型。對(dui)渦輪流量計(ji)在水平模拟(nǐ)井中測量油(you)氣水三相🔅流(liú)進行了實驗(yàn)。
　　在多相流模(mó)拟實驗裝置(zhì)上采用渦輪(lún)流量計在油(you)/氣📱/水三相🏃🏻流(liú)🈚及氣/水兩相(xiang)流條件下開(kai)展室内動态(tai)實驗，渦輪流(liu)量計在油、氣(qi)、水三相流及(ji)氣/水兩相流(liu)低産氣（氣體(ti)流📐量不大于(yu)15m3/d）條件下的響(xiang)應特性，計算(suàn)氣體對渦輪(lún)流量計測量(liàng)液相流量産(chǎn)生的測量誤(wu)差，爲該儀器(qì)🔴應用到三相(xiàng)流的生産測(cè)⭐井中提供借(jie)♈鑒。
1實驗條件(jiàn)及實驗方案(àn)
　　實驗在大慶(qìng)油田測井試(shì)井檢測實驗(yàn)中心多相流(liu)實驗室24ｍ模拟(ni)井中進行。透(tòu)明的有機玻(bō)璃井筒内徑(jìng)爲125ｍｍ，實驗介質(zhì)爲自來水、柴(chai)油和壓縮空(kong)氣，實驗中油(yóu)、氣、水的流量(liang)可以由儀🏃‍♂️表(biǎo)正确控制和(hé)㊙️計量。實驗儀(yi)器采用安裝(zhuang)有傘式集流(liú)器的渦輪流(liú)量計。傘式集(ji)💛流器具有16根(gen)金屬傘筋，傘(sǎn)布采用高強(qiáng)🥰度薄織料，質(zhì)♻️密不透氣，集(jí)流效果好。采(cai)用傘式集流(liú)器可以使測(cè)量通道内的(de)流體流速提(tí)👄高幾十倍，并(bìng)且使被測流(liu)體混合更加(jiā)均勻。渦輪流(liú)量計安裝在(zai)集流傘上部(bù)，油/氣/水混📞合(he)流體被集流(liu)傘集流後，從(cóng)進液口流入(rù)測量通道，流(liú)經渦輪流量(liàng)計測量流量(liang)，再由出液口(kou)流回到井筒(tǒng)（見圖1）。
　　渦輪流(liu)量計位于傘(sǎn)式集流器上(shàng)部，傳感器内(nei)徑爲19mm。渦輪測(ce)量流量範圍(wei)爲3～80m3/d，測量精度(dù)爲±5%。根據儀器(qì)的工作原理(li)及儀器結構(gou)等條件，實驗(yan)時氣體流量(liang)範圍☀️爲3～15m3/d，流量(liàng)調節分⭐别爲(wèi)3、5、7、10、15m3/d；油水液相流(liú)量範圍爲3～80m3/d，流(liú)量調節分别(bié)爲3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水率調(diao)節範圍50%～100%。實驗(yan)中，先固定某(mǒu)一氣體流量(liàng)，待氣體流量(liang)穩定後分别(bié)調節油水兩(liang)相含🔆水率和(hé)流量，待流動(dong)穩定後，進行(hang)測量。

2實驗結果(guo)及分析
2．1油氣(qì)水三相條件(jiàn)下含水率對(duì)流量測量的(de)影響
　　在不同(tong)氣體流量下(xia)标定了渦輪(lún)流量計在油(yóu)、氣、水三相流(liú)中不同氣相(xiang)流量不同液(yè)相含水率時(shí)的響應圖⁉️2固(gu)定氣體流量(liang)5m3/d渦輪♋流量計(ji)标定曲線曲(qǔ)線。圖2爲固定(ding)氣體流量5m3/d、液(yè)相流量及液(yè)相含水率變(bian)化時測量的(de)渦輪響應曲(qu)線，液相流量(liàng)從60m3/d逐漸遞減(jian)到5m3/d，含水率從(cóng)100%逐漸遞減到(dao)50%。測量數據表(biǎo)明，當改變不(bú)同液相流量(liang)時的測量結(jié)果與10m3/d的測量(liang)結果一緻，即(ji)當固定氣體(ti)流量5m3/d時，在同(tóng)一液相流量(liang)下，當含水率(lǜ)從100%變💯化到50%時(shí)，渦輪響應數(shù)🥰值基本不變(bian)，保持🐅在同一(yī)數值💋，即渦輪(lún)響應受油水(shui)比例變化的(de)影響較小。分(fen)析認爲，當液(yè)相流量大🚩于(yu)5m3/d時，由于集流(liú)傘的集流作(zuò)用，使👉測量通(tōng)道内的流體(tǐ)流速提高，油(you)水兩相以泡(pao)狀流㊙️流動，并(bing)且使被測流(liú)體油🌈水混合(hé)更加均勻，減(jian)小了油水相(xiàng)間的滑脫效(xiao)應；氣相的擾(rao)動也減😘小了(le)油水相間的(de)滑脫，使得渦(wō)🏒輪流量計響(xiǎng)應受油水兩(liǎng)相含水率變(biàn)化影響較小(xiao)，氣相成爲影(yǐng)響渦輪流量(liàng)計響應的主(zhu)要因素。

　　圖(tú)3爲固定氣體(tǐ)流量5m3/d标定的(de)渦輪流量計(jì)響應圖版。實(shí)驗👨‍❤️‍👨數據表明(ming)，對于固定的(de)氣相流量、不(bú)同含水率下(xia)的測量曲線(xiàn)🏒近于重合，說(shuō)明對于固定(dìng)的氣相流量(liang)渦輪響應與(yu)液相流量的(de)響🧑🏾‍🤝‍🧑🏼應關系受(shou)油水兩相含(han)水率的影響(xiang)很小🥰。因此，在(zai)氣體流量較(jiao)低時，油/氣/水(shui)三相的流量(liàng)測量問題可(kě)以簡化成氣(qì)/水兩相的流(liú)量測量問🐆題(ti)。固定氣體流(liu)量10m3/d及15m3/d标定的(de)渦輪流量🤟計(ji)響應規律同(tong)圖🌈3。

2．2氣(qi)/水兩相條件(jian)下的實驗結(jié)果及誤差分(fen)析
　　圖4爲傘式(shì)集流器渦輪(lun)流量計在氣(qì)/水兩相流圖(tú)4渦輪流量計(ji)氣水兩相流(liú)标定圖版中(zhong)的響應圖版(bǎn)。渦輪在低液(ye)量和高流量(liang)時🛀有不同的(de)規律，在水流(liú)量🌈高于15m3/d時，保(bao)持氣量不變(bian)，渦輪響應與(yǔ)水流量呈線(xian)性關系。在低(di)液量下，即在(zai)水流量低于(yú)15m3/d時，渦輪響應(yīng)與水相流量(liang)呈非線性關(guan)系。此時随着(zhe)水流量的增(zeng)加🐕，渦輪響應(yīng)也增加，但較(jiào)純水時的響(xiang)應增加緩✊慢(màn)，而💯且随着氣(qi)量的增加，渦(wo)輪響應對液(ye)👄相的敏感性(xing)越差。當氣量(liàng)達到10m3/d時，幾乎(hū)呈平的台階(jiē)，說明此時渦(wo)輪🥵對液相流(liu)量失去了分(fèn)辨能力，渦輪(lun)流量計在高(gāo)氣量時測量(liang)低液相流量(liàng)會有較大誤(wu)差。分析認爲(wei)，當🔆水流量較(jiao)低☁️（水流量小(xiao)于15m3/d）時，在集流(liú)測量通道内(nei)，當氣量較少(shǎo)時，氣相滑脫(tuō)明顯，氣🏃🏻相以(yǐ)較大的氣泡(pao)向上流動［如(ru)💰圖5（ａ）所示，水流(liu)量10m3/d、氣流量1．44m3/d］，氣(qì)相🙇‍♀️對📐渦輪起(qi)主導作用，使(shi)渦輪響應明(ming)顯偏高；随着(zhe)氣相流量的(de)增加，持氣率(lǜ)不斷增加，更(gèng)多的氣泡在(zài)集流傘頂端(duān)聚📧集形成段(duàn)塞進入集流(liú)通道。圖5（ｂ）爲水(shuǐ)流量10m3/d、氣相流(liú)量4．8m3/d時拍攝的(de)高速攝像圖(tú)片，圖片顯示(shì)測量通⭕道内(nei)氣/水兩相流(liú)爲段塞流。圖(tu)6爲此時采集(jí)的渦輪響應(yīng)實時波動信(xin)✊号，随大塊氣(qi)體段⁉️塞的出(chu)現，渦輪響應(yīng)頻率劇烈波(bo)動，最高幅度(dù)可達40Ｈｚ，渦輪響(xiǎng)💃🏻應的平均值(zhí)增加，導緻渦(wō)輪流量計測(ce)量流量明顯(xiǎn)偏高。尤其是(shì)氣☂️相流量較(jiào)高（大于９．6m3/d）時，在(zai)集流傘頂部(bu)形成氣頂，集(ji)流測量通道(dào)内的氣段塞(sāi)更加嚴重，較(jiao)多的水流量(liang)被迫從集流(liu)傘與井壁之(zhī)間的縫隙漏(lòu)失，渦輪對液(yè)相流量變化(hua)失去了分辨(bian)能力，使渦輪(lun)流量計産生(shēng)了較大的測(ce)量誤差。



2．3測量誤差分(fèn)析
　　在實際的(de)産出剖面測(cè)量中，儀器通(tōng)常在液相中(zhong)标定刻度圖(tú)🧡版。測井時不(bu)知道井下是(shi)否有氣，如果(guo)存在氣體，仍(reng)🔅然使用液🌈相(xiang)圖版解釋，會(hui)産生很多誤(wù)差。
　　利用清水(shuǐ)中渦輪的刻(kè)度方程計算(suan)加入不同氣(qi)體流量🛀後渦(wō)輪響應頻率(lü)所對應的流(liu)量，即爲加入(rù)氣體後的測(cè)量流量，再用(yong)所得測量流(liú)量減去配比(bi)的标準水流(liu)量，得到氣相(xiang)加入後測量(liang)的絕對增加(jia)值，即加入氣(qi)相流量産生(sheng)的測量誤差(cha)（見表1）。計算結(jie)果👌表明，加入(ru)氣體流量後(hou)，渦🈲輪的測量(liang)流量明顯增(zeng)加🔱，尤其是液(ye)相流量較低(di)時，增加的測(ce)量流量更🔱高(gao)，氣體對流量(liàng)測量産生了(le)較大的測量(liang)誤差。低氣量(liang)下，平均1m3/d的氣(qi)量産生的測(cè)量誤差大約(yue)相當于5m3/d（絕對(dui)增😄加值）。


　　利用測(ce)量的絕對增(zeng)加值除以滿(mǎn)量程流量80m3/d，得(dé)到氣體對流(liú)🙇🏻量📐測量的滿(mǎn)量程誤差（見(jiàn)圖7）。計算結果(guǒ)表明，隻有氣(qì)體流量爲3m3/d以(yi)下液相流量(liang)10m3/d以上時，滿量(liang)程測量誤差(cha)在10%以内，其他(ta)測點滿量程(chéng)誤差均大于(yú)10%。
3結論
（1）氣體流(liu)量較低時，在(zai)同一氣體流(liu)量下保持液(yè)相流量不變(bian)、液相含水率(lǜ)從100%變化到50%時(shí)，渦輪流量計(ji)與液相流量(liang)的響應關系(xi)不受油水兩(liang)相含水率的(de)影響或受油(you)水兩相🈲含水(shuǐ)率的影響很(hěn)小，可以将油(you)/氣/水三相的(de)流量測量問(wèn)題簡化成氣(qì)/水兩相的流(liú)量測量問題(ti)。
（2）在不同含氣(qì)量條件下，渦(wo)輪在低液量(liang)和高液量時(shí)有不同的響(xiang)應規律，在水(shuǐ)流量高于15m3/d時(shí)，渦輪響應與(yǔ)水流量呈線(xian)性關系。在水(shuǐ)流量低于15m3/d時(shí)，渦輪響應與(yu)水相流量呈(cheng)非線性關系(xi)，當含氣量達(dá)🌈到10m3/d時，渦輪響(xiang)應呈水平的(de)台階狀，渦輪(lún)對液相流量(liang)失去了分辨(bian)能力。
（3）液相流(liu)量較低時，渦(wo)輪流量計測(ce)量流量明顯(xiǎn)高于标準流(liu)量🐅，即🌐使是較(jiào)低的氣體流(liú)量也會對渦(wo)輪流😄量計産(chǎn)生較大的測(cè)量誤差。當氣(qì)體流量爲3m3/d、液(yè)相流🔴量小于(yu)10m3/d的條件🌂下以(yǐ)及☎️氣體流🌐量(liàng)大于3m3/d的條件(jiàn)下，液相流量(liang)測量誤差均(jun)🙇‍♀️大于10%。

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