摘要:油井産出流(liú)體中含油率的在(zai)線測量是評價産(chan)能的重要指标。對(duì)多級旋流器和質(zhi)量流量計 組成的(de)相比例測量系統(tǒng)進行了測試試驗(yàn)，通過對氣水兩✨相(xiang)流的測量,證實了(le)所述分離器有很(hen)好的氣體分離效(xiao)果，進而通過油水(shuǐ)兩相流的測量，證(zhèng)實了系統對油水(shui)兩相流的相含率(lü)測量有高的準确(què)性和适應性。在.上(shàng)述兩相工作的基(jī)礎上，開展了油氣(qi)水三相流的測試(shi)試驗，考察了溶解(jie)氣對相含率測量(liàng)的影響，并通過理(li)論分析❓和計算.定(dìng)量地📱驗證了試驗(yàn)結果，試驗和計算(suan)均表明，即使是少(shao)量的溶解氣,對相(xiàng)比例的測量仍然(ran)會産生很大的誤(wu)差。
0引言
　　油井的産(chan)出流體多爲油氣(qi)水三相流，其中伴(bàn)生氣的存.在是難(nan)以對流量進行準(zhun)确測量的主要因(yīn)素"，其原因一是産(chǎn)出物⛱️中伴生氣時(shi)有時無，二是含量(liàng)不固定叫，三是現(xian)有的 渦街流量計(ji) 等很難準确測量(liàng)氣液兩相流的流(liu)量”，另外-.些測量方(fāng)👌法則受♌到🙇‍♀️氣體含(hán)率的影響，如超聲(sheng)波流量計在含氣(qi)📐率超過一定比例(li)時就可能接收不(bú)到回波信号用。。鑒(jiàn)于上述原因，日前(qian)在井口開展的流(liu)量測量✊多采用一(yī)種簡易的旋流式(shi)氣體分離裝置，對(duì)分離氣體後的油(yóu)水混合流體，通過(guo)質量流量計進一(yī)步📐檢測含油量🛀和(he)含水量。在這種測(ce)量方法中，旋流式(shì)氣體分離裝置不(bu)☀️需要供電，僅依靠(kào)流體的動能通過(guò)多級旋流器實現(xiàn)氣液分離，在結構(gòu)🈲參靈敏設計合理(li)的情🌈況下，證實了(le)💃這種分離方法可(kě)以達到很好的分(fèn)離效果;另外，質量(liàng)流量計也有很高(gao)的測量精度，但由(you)測🌈量結果得到的(de)🌏含油率這一最終(zhōng)關心的重要被測(cè)量卻有很大的誤(wù)🐕差🏃，甚至超過10%。通過(guo)理📞論研究和試驗(yan)驗證，證實了這種(zhong)測量誤差産生的(de)原因是由溶解氣(qi)引起的，即少量的(de)溶解氣可以引起(qǐ)很大的測量誤差(chà)。在此基礎上，提出(chu)了一種改進的測(ce)量方法。
1氣體分離(lí)效果
1.1測量系統的(de)結構
　　帶有旋流式(shi)分離器和質量流(liu)量計的流量測量(liàng)系統如圖1所示。該(gai)系統作爲一-個整(zheng)體，申接在生産管(guǎn)線上，即測♻️量系統(tong)的🧑🏾‍🤝‍🧑🏼人口和出口分(fen)别與生産管線的(de)來流✂️和去流管線(xiàn)相連。被測的氣液(ye)混合流體由來流(liu)管道-7進人多級旋(xuan)流分離🧡器-2，分離後(hou)的氣體由排氣管(guan)-1排出，油水混合流(liu)體經液體墊📞-3進人(ren)液體排出管-4.并由(you)質量🔴流量計-5測量(liàng)混合液體的質量(liang)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻，對已知的油水⚽密(mi)度可由質量🤟計計(ji)直接得到油和水(shuǐ)的♊體⭕積含量和質(zhì)量流量。測量過程(cheng)完成後，被計量過(guo)🔴的液體和分離後(hou)的氣💁體在測量裝(zhuang)置内部彙合，從💃測(cè)量系統的出口-6排(pái)出并‼️進入到生産(chan)管線的去流管道(dào)。測量系統中液體(ti)墊的作用是使液(yè)體的出口高于分(fen)離器的底部，使氣(qì)體不易通過液體(ti)墊而進人到液體(ti)管道中。

1.2氣水分離(lí)效果
　　爲了驗證氣(qì)體的分離效果，分(fen)别對純水和氣水(shui)兩種情況進行🐪了(le)測量。通過質量流(liú)量計測量流量，在(zài)純水時質量流量(liàng)測量出的水的密(mi)度爲0.979g/ml。對氣水兩相(xiang)流試驗時，将圖1所(suǒ)示測量系統接人(ren)到圖2所示的試驗(yan)流程中，試驗時，考(kao)慮到氣體相對于(yú)♋水的流量越大，氣(qì)液分♊離難度也越(yuè)大，也更難保證測(cè)量精度♋。爲了加嚴(yán)考核，試驗時采用(yong)的水流量爲5.7lm'/d，加人(ren)的氣🛀體體積流量(liàng)爲水的90%，質量流量(liàng)計輸😍出的質量流(liu)量、體積流量、質量(liang)、體積⭐、密度，見表1。表(biǎo)I中密度誤差是指(zhi)加氣前後流量計(ji)所測密度的相對(duì)誤差。
對表1給出的(de)試驗結果分析如(rú)下:

1)加氣後，質量流(liú)量計給出的流量(liang)是不恒定的，其中(zhong)質量🍓流量的最大(da)值是最小值的2.7倍(bei)，說明在含氣率較(jiao)高的情況下，流體(ti)的流🈲量是不穩定(dìng)的。流量時大時小(xiǎo)，類似于泡狀流，這(zhè)與純水情況下的(de)穩定流量有着明(míng)顯的差異。這種差(cha)異體現了高含氣(qi)率的特征，也充分(fen)說明了氣體與液(ye)體是不可能完全(quán)均勻地混合到一(yi)起的。
2)在含氣率爲(wei)90%的情況下，相對于(yu)純水情況而言，流(liú)體密度👣的平均測(cè)量誤差爲1.01%。這說明(míng)即使在氣體流量(liàng)很大情況下，分離(li)系統仍然是比較(jiao)好的，存在誤差🆚的(de)原因認爲是水中(zhōng)有一定的溶解度(du)引起的，但這種溶(rong)解度對測量結影(yǐng)響不大㊙️。
2油水混合(he)流體中相比例測(ce)量
　　将水和購置的(de)機械白油分别經(jing)電子秤稱量後，注(zhu)人到試驗系🏃🏻統的(de)攪拌罐内，其中含(hán)水率爲60%，含油率爲(wei)40%。在攪拌均勻的情(qíng)況下，啓動流體泵(beng)及測量系統進行(hang)試驗,其中泵的排(pái)量爲4.8m/d。由于這種試(shi)驗不含氣體，流體(ti)的流動非常穩定(ding)，多次試驗結果的(de)一緻性👈也很好，表(biao)2給出了一組典型(xing)的試驗結🐇果。

對表(biǎo)2所示試驗結果分(fen)析如下:
1)表2中給出(chu)的流速是穩定的(de)，且混合密度也是(shì)均勻的，這一現象(xiang)體現了流體中不(bú)含氣體時流體流(liu)動的穩定性，同時(shi)也說明油水兩相(xiang)流經過合理地攪(jiǎo)拌後，混合是均勻(yún)的。
2)雖然瞬時含水(shui)率有一定誤差，但(dàn)-段時間内的平均(jun)含水率爲60.17%，與60%的實(shí)際含水率非常接(jiē)近。瞬時值波動的(de)原因認爲是油包(bao)水造成的局部混(hun)合不均勻所緻。
3油(yóu)氣水三相流的測(cè)量
　　前述油水混合(hé)液體試驗的結果(guo)表明，如果氣液分(fèn)離效果較好🙇🏻，即氣(qi)體能夠被充分分(fèn)離，采用質量流量(liàng)計測量含水率或(huò)含油率是可行的(de)。爲此開展了油氣(qì)水三相流的試驗(yàn)，結果見表3。表3中彙(huì)總了加氣與不加(jia)氣的測量結果，以(yi)形成對比。試驗用(yong)液體的體積仍然(ran)是含水率60%，含油‼️率(lǜ)40%，加入的氣體是液(yè)體體積流量的90%。

　　表(biao)3中所述标定結果(guǒ)是指:對圖1所示測(ce)量系統測量後🈲的(de)流體，由電子稱和(he)計量管分别計量(liàng)質量和體積而得(de)到的結果。由于電(dian)子稱的分辦率爲(wèi)10g，,計量管的橫截面(miàn)積較小，由讀取液(yè)面高度得出的體(tǐ)積誤差也很小，所(suǒ)以認爲這種标定(ding)結果是比⚽較準确(què)的。由表3可知，不㊙️加(jia)氣時，就質量和體(tǐ)積而言，标定的結(jie)果與質量流📱量計(ji)的結果非常接近(jìn)，進一步證實了标(biāo)定結果🌈是準确的(de)。
加氣前後，質量流(liú)量計測量到的質(zhì)量分别爲:46.005kg和46.363kg;體積(ji)分🌂别爲49.116L和50.262L,質量和(he)體積的相對誤差(cha)爲:0.52%和0.67%，這說明🏃🏻‍♂️不論(lùn)㊙️加氣與否，質量流(liu)量計測量的體積(jī)和質量與⁉️标定結(jié)果是基🌈本相同的(de)。但含油率則由加(jia)氣前的39.2%變爲加氣(qi)🈲後的49.4%，與40%的實際含(han)油率産生了很大(dà)的誤差。需要說明(ming)的是:表3所述加氣(qì)後的體🌈積是對取(qǔ)樣流體靜置一.段(duàn)時間後計量的，靜(jìng)置的原因是流體(tǐ)中有大量的溶解(jie)氣，目測就可到氣(qì)池逸出。靜置後⭐溶(rong)解氣将逐步逸出(chu)，假定質量流量計(ji)的計量結果是準(zhun)确的，則逸出的氣(qì)體爲:
氣體逸出量(liang)=流量計體積-取樣(yang)體積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事實上，在常(chang)溫常壓下，白油對(duì)氣體的體積溶解(jie)度可達5.6%，上述體㊙️積(jī)的變化量在溶解(jiě)度範圍内并小于(yu)理論上的💔溶解度(dù)。這就說明:溶解氣(qì)的存在并不會引(yin)起休積的明顯變(biàn)化，但會對相含率(lü)産生很大的誤差(chà)。由第二次加氣🌈後(hou)的結果🔴再次說明(ming)了相同的現象，但(dàn)得到的含油率誤(wu)差更大，其原❗因是(shì)靜置時間相對較(jiào)短，氣體逸出量更(geng)少。
4溶解氣引起相(xiàng)含率誤差的驗證(zhèng)
　　由取出的樣品計(ji)算相含率時，可認(rèn)爲樣品中的大部(bu)📐分氣☔體已🔞經逸出(chū)。設油水兩相流中(zhong)體積、質量、相⭐含率(lǜ)分别爲V、m、x，并用下标(biao)0和🈲W分别表示油和(he)水，不帶下标的V和(he)m分别表🐇示總體積(jī)和總🤞質量，則🐕有:


　　上(shàng)述計算結果與流(liu)量計的測量結果(guo)符合地很好，通過(guò)以_上🆚計算可知，在(zài)加氣與不加氣的(de)情況下，雖然混合(he)密度相☀️差僅0.014kg/L，但是(shì)含油率卻相差10.5%。由(yóu)此可見，少量的溶(rong)解氣📞對含油率的(de)測量産生很大的(de)誤差。如果以标定(ding)的混合密度計算(suàn)，則含油率相差3.5%，其(qí)原因是因爲取💘樣(yàng)并靜置後已有氣(qi)體逸出。
5結束語
1)質(zhì)量流量計對油水(shui)兩相流的相比例(lì)測量有很高的精(jīng)度,
2)多級旋流式分(fen)離器對氣體有很(hěn)好的分離效果，但(dàn)🏃🏻無法消🔞除❄️油中的(de)溶解氣。
3)氣體分離(li)後，溶解在油品中(zhong)的氣體即使很少(shǎo)，采用質✏️量流量測(ce)量到的相比例仍(reng)然會産生很大的(de)誤❗差。

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