蘇啟龍

在油氣田生產(chǎn)中,多相流量計(jì)應(yīng)用是具有前瞻性的應(yīng)用技術(shù)。多相流量計(jì)一般是采用直接計(jì)量油井各相流量的方法,可以取消計(jì)量用分離器、以及計(jì)量匯管,節(jié)約占地面積和資金,并能連續(xù)計(jì)量各油井的產(chǎn)量,簡化了流程。通過對(duì)目前多相流量計(jì)應(yīng)用情況的介紹和分析,指出智能式、組合式、通用性和經(jīng)濟(jì)性是未來多相流量計(jì)發(fā)展的主要趨勢(shì)。

1.主要原理和特點(diǎn)

在油氣田生產(chǎn)中,傳統(tǒng)的計(jì)量方法是把油井產(chǎn)物送入三相分離器,由分離器將其分成油、氣、水三相,通過安裝在分離器各相出口管線上的流量計(jì),計(jì)量三種流體的產(chǎn)量。系統(tǒng)的質(zhì)量和體積都較大,給設(shè)計(jì)和施工增加了很大難度。采用多相流流量計(jì)直接計(jì)量油井各相流量的方法可以取消計(jì)量用分離器、計(jì)量管線以及計(jì)量匯管,因此,多相流流量計(jì)可節(jié)約空間、資金并能連續(xù)計(jì)量各油井的產(chǎn)量,簡化了流程。

多相流量計(jì)與計(jì)量分離器相比,主要的特點(diǎn):對(duì)油氣進(jìn)行連續(xù)、在線、自動(dòng)測(cè)量,可測(cè)出日產(chǎn)油、水、氣的量以及井口壓力、溫度數(shù)據(jù),并把它們顯示、打印出來。如果與多路閥結(jié)合使用,可實(shí)現(xiàn)單井無人計(jì)量。系統(tǒng)質(zhì)量輕,結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小。多相流量計(jì)基本上由傳感器和探測(cè)器組成,沒有可動(dòng)部件,可靠性高。多相流量計(jì)對(duì)被測(cè)介質(zhì)溫度無要求,只要介質(zhì)能夠流動(dòng)就可以進(jìn)行計(jì)量?？紤]到日常維護(hù)費(fèi)用、占用平臺(tái)面積等間接因素,具有投資少、操作費(fèi)用低的特點(diǎn)。

2.當(dāng)前主要多相流量計(jì)的應(yīng)用分析

蘭州海默MFM2000多相流量計(jì):該流量計(jì)采用單能伽馬互相關(guān)流量計(jì)測(cè)定各種流速,雙能伽馬射線相分率計(jì)測(cè)定含水率和含氣率。當(dāng)?shù)秃瑲鈺r(shí),可采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)(或其他流量計(jì))測(cè)定總流量。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為緊湊,壓力損失較小。該流量計(jì)已在陸上油田、海上油田使用。潿洲11-4東平臺(tái)采用了該公司的多相流量計(jì),是我國海上平臺(tái)第一次使用多相流量計(jì),目前正在運(yùn)行中。另外,秦皇島32-6油田井口平臺(tái)和綏中36-1Ⅱ期井口平臺(tái)的總流量計(jì)量也采用了該多相流量計(jì)。

威Roxar公司MF1多相流量計(jì):該流量計(jì)流速測(cè)量采用微波互相關(guān)法,相分率采用微波傳感器伽馬密度計(jì)法?？蛇x用文丘里流量計(jì)擴(kuò)展總流量的測(cè)量。該多相流量計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,無可動(dòng)部件,壓力損失較小。該流量計(jì)已在陸上、海上油田使用,已銷售130多套(包括用于實(shí)驗(yàn))。文昌油田井口平臺(tái)采用了該公司的產(chǎn)品。

國AGAR公司MPFM-301多相流量計(jì):該流量計(jì)采用正排量(PD)流量計(jì)測(cè)定總體積流量,由2個(gè)文丘里管組成的雙動(dòng)量流量計(jì)測(cè)定含氣量,再用專業(yè)微波原油含水分析儀測(cè)定含水率。該流量計(jì)系統(tǒng)相對(duì)龐大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,壓力損失較大,而且有可動(dòng)部件和電控閥門。該型號(hào)流量計(jì)已在陸上、海上油田使用,其各種型號(hào)的多相流量計(jì)已銷售了90多套。

挪威Framo公司MPFM多相流量計(jì):該流量計(jì)采用文丘里管測(cè)量總流量,用雙能伽馬儀測(cè)相分率。該流量計(jì)結(jié)構(gòu)精巧,無可動(dòng)部件,壓力損失小,其靜態(tài)混合器是該公司的專利產(chǎn)品。該型號(hào)流量計(jì)已在陸上、海上油田及海底使用,目前已銷售50多套。

挪威Fluenta公司MPFM-1900/1900VI多相流量計(jì):該流量計(jì)流速測(cè)量采用電容互相關(guān)法,相分率采用電容、電感傳感器加伽馬密度計(jì)法,同時(shí)可選用文丘里流量計(jì)測(cè)量總流量。該多相流量計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊,無可動(dòng)部件,壓力損失小。該型號(hào)流量計(jì)已在陸上、海上油田使用,已銷售90多套,秦皇島32-6油田的井口計(jì)量就采用了該公司的產(chǎn)品。

英國Jiskoot公司Mixrneter多相流量計(jì):該流量計(jì)用差壓變送器測(cè)定總流量,用雙能伽馬射線相分率計(jì)測(cè)定含水率和含氣率。該多相流量計(jì)結(jié)構(gòu)較緊湊,無可動(dòng)部件,壓差損失較小。該產(chǎn)品已有數(shù)十套在油田使用。

3.多相流量計(jì)的存在問題、發(fā)展方向和未來趨勢(shì)

雖然多相流量計(jì)應(yīng)用逐漸得到認(rèn)同和推廣,但由于技術(shù)水平的限制,油氣田多相流量計(jì)尚存在一些問題,主要包括:

現(xiàn)有的大多數(shù)多相流量計(jì)都需要測(cè)量若干數(shù)據(jù)后,再根據(jù)這些數(shù)據(jù)計(jì)算出各相的流量,使計(jì)量精度受到很大影響,目前市場(chǎng)上大多數(shù)多相流量計(jì)在大部分流態(tài)下各相測(cè)量誤差為?0%。

有目前用于多相計(jì)量的技術(shù)都要求必須掌握流體的特性,如介電常數(shù)、質(zhì)量吸收系數(shù)等,才能比較精確地計(jì)量。如果流體特性出現(xiàn)變化或多相流量計(jì)用于多井計(jì)量,必須頻繁地評(píng)價(jià)和標(biāo)定多相流量計(jì)的傳感器。

前市場(chǎng)上幾種主要多相流量計(jì)的最高適用含氣率為0.9~1.0,隨著含氣率的增加,液相的計(jì)量精度將受到影響。

相流量計(jì)普遍采用像微波等輻射源,而有關(guān)法規(guī)對(duì)使用輻射源有嚴(yán)格的限制。

有的多相流量計(jì)標(biāo)定設(shè)施只能較好地標(biāo)定組分測(cè)量儀器,而對(duì)流速測(cè)量尚未有令人滿意的標(biāo)定方法。此外,很多情況下是采用計(jì)量分離器來標(biāo)定,由于計(jì)量分離器計(jì)量不準(zhǔn)確,標(biāo)定沒有實(shí)際意義。

隨著石油工業(yè)的發(fā)展,多相流量計(jì)將被越來越多的使用,今后其發(fā)展趨勢(shì)是:

智能型:要確保測(cè)量模型和方案的正確性,需重視特征參數(shù)的選取。由于多相流動(dòng)狀態(tài)的不確定性及不穩(wěn)定性,為了確保多相計(jì)量的準(zhǔn)確性,應(yīng)用智能化的測(cè)量方法進(jìn)行數(shù)據(jù)處理,特別是應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)理論、人工智能技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及小波分析理論。

合型:組合式一方面是指功能上的組合,例如將流速表和組分表組合起來使用;另一方面是指組合多種方法和技術(shù)來完成一種功能。盡可能地應(yīng)用單相計(jì)量和氣、液兩相流動(dòng)測(cè)試比較成熟的方法和技術(shù),為實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)計(jì)量,應(yīng)滿足信號(hào)連續(xù)采集。為適應(yīng)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)處理,應(yīng)與計(jì)算機(jī)合為一體,可操作性強(qiáng)。

用型:目前的多相流儀表的測(cè)量范圍受到很多限制,如受含氣率、含油率、含水率、粘度、鹽度等的影響。因此,開發(fā)和研制大范圍的多相流儀表勢(shì)在必行,增加其通用性。同時(shí),應(yīng)建立比較完善的檢測(cè)裝置,對(duì)多相流量計(jì)進(jìn)行標(biāo)定,保證準(zhǔn)確性。

濟(jì)性:降低成本,加快工業(yè)化進(jìn)程。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室研究工作后,需做大量的工作,尤其是現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn),因?yàn)樵趯?shí)驗(yàn)室有許多方面沒能考慮到,這是應(yīng)該注意的。

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