川慶鉆探長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司

海默兩相流量?jī)x用于氣田地面排液計(jì)量

楊濟(jì)龍 葉忠漢 鄭松柏 樊偉 候光東川慶鉆探長(zhǎng)慶井下技術(shù)作業(yè)公司

海默兩相流量?jī)x是利用伽馬射線吸收技術(shù)測(cè)量相分率，利用文丘里流量計(jì)測(cè)量氣、液兩相流總流量，通過專用流量計(jì)算機(jī)（DAU）采集信號(hào)并分析和計(jì)算測(cè)量結(jié)果。根據(jù)4口井的測(cè)量情況，海默氣液兩相流量?jī)x結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本能夠滿足放噴及測(cè)試求產(chǎn)測(cè)量的工藝條件。海默氣液兩相流量?jī)x能夠?qū)夂鸵哼M(jìn)行連續(xù)、在線、自動(dòng)測(cè)量，但是氣井在開井放噴初期被測(cè)流體溫度很容易降到-35℃以下，而流量?jī)x在-19℃時(shí)就無法計(jì)量了，說明海默氣液兩相流量?jī)x自帶的恒溫套筒無法保證被測(cè)流體的溫度在測(cè)量范圍內(nèi)。建議將調(diào)節(jié)閥改成電控或氣控，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。

海默兩相流量?jī)x；參數(shù)；流量；測(cè)試；準(zhǔn)確度

1 海默氣液兩相流量?jī)x簡(jiǎn)介

1.1基本原理及特點(diǎn)

兩相流量計(jì)的功能就是在不分離的情況下，依賴對(duì)一些流體參數(shù)的測(cè)量給出兩相流的每一種流體的流量（液、氣）。

海默氣液兩相流量?jī)x測(cè)試基本原理見圖1。通過確定每一種組分的瞬時(shí)速度和截面占有率，從而確定每一組分的量。因此實(shí)現(xiàn)兩相測(cè)量的關(guān)鍵是測(cè)量相分率（截面占有率）和相流率（流速測(cè)量可以理解為瞬時(shí)流量測(cè)量）。海默兩相流量?jī)x是利用伽馬射線吸收技術(shù)測(cè)量相分率，利用文丘里流量計(jì)測(cè)量氣、液兩相流總流量，通過專用流量計(jì)算機(jī)（DAU）采集信號(hào)并分析和計(jì)算測(cè)量結(jié)果[1]。

圖1 海默氣液兩相流量?jī)x測(cè)試原理

兩相流量?jī)x的主要特點(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，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；考慮到日常維護(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)。

1.2測(cè)量流程

測(cè)量時(shí)，打開旁路閥2和3，關(guān)閉旁路閥1，待測(cè)介質(zhì)進(jìn)入氣液兩相流量?jī)x，通過流量?jī)x的測(cè)量段，在此測(cè)量段安裝有文丘里流量計(jì)和單能伽馬傳感器，完成氣液兩相總流量和含氣率的測(cè)量；之后經(jīng)由工藝管線至流量計(jì)的出口管段，進(jìn)入下游的工藝管線。

1.3基本設(shè)計(jì)參數(shù)

設(shè)計(jì)壓力：25MPa；設(shè)計(jì)溫度：-50～85℃；測(cè)量口徑：DN65mm；總重量：1 300 kg；外型尺寸：1 455mm×1 025mm×2 190mm；防爆等級(jí)：EEx d IIBT6；現(xiàn)場(chǎng)供電：AC 220 V 300W。

1.4測(cè)量范圍及準(zhǔn)確度要求

根據(jù)實(shí)際要求，海默氣液兩相流量?jī)x選擇的是DN80mm和DN40mm的測(cè)量管。測(cè)量范圍準(zhǔn)確度見表1。

液流量為0～1800m3/d；氣流量為0～8500 m3/d；含氣率為0～100%。

表1 海默氣液兩相流量計(jì)測(cè)量準(zhǔn)確度要求

2 現(xiàn)場(chǎng)使用與效果分析

2.1兩相流量?jī)x壓裂改造排液測(cè)試

（1）靖3X—x7井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗蘇力德鎮(zhèn)，構(gòu)造屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，為了提高裂縫導(dǎo)流能力，提高單井產(chǎn)量，決定對(duì)該井進(jìn)行壓裂改造排液測(cè)試，數(shù)據(jù)見表2。

表2 靖3X—x7井流量?jī)x測(cè)量測(cè)試求產(chǎn)數(shù)據(jù)

（2）靖3X—x8井位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏審旗蘇力德鎮(zhèn)，構(gòu)造屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，為了提高裂縫導(dǎo)流能力，提高單井產(chǎn)量，決定對(duì)該井進(jìn)行壓裂改造排液測(cè)試[2]，數(shù)據(jù)見表3。

表3 靖3X—x8井流量?jī)x測(cè)量測(cè)試求產(chǎn)數(shù)據(jù)

2.2兩相流量?jī)x與臨界流量計(jì)測(cè)量結(jié)果對(duì)比

測(cè)試求產(chǎn)階段，2口實(shí)驗(yàn)井用臨界速度流量計(jì)測(cè)試求產(chǎn)，測(cè)試結(jié)果與海默兩相流量?jī)x測(cè)量結(jié)果對(duì)比。

靖3X—x5井：流動(dòng)時(shí)間2013年10月13日8∶30至10月16日14∶00，歷時(shí)77.5 h；穩(wěn)定時(shí)間2013年10月16日0∶00至10月16日14∶00，歷時(shí)14 h。工作制度：井口針閥開1/3，孔板為12mm。穩(wěn)定參數(shù)：油壓4.3 MPa，套壓5.1 MPa，上流壓力2.2 MPa，上流溫度7℃。臨界流量計(jì)計(jì)算穩(wěn)定時(shí)的日產(chǎn)氣量為49 912m3，累計(jì)放氣量177 363m3。兩項(xiàng)流量計(jì)計(jì)量的穩(wěn)定階段日產(chǎn)氣量40 579m3，日產(chǎn)水量3.72m3；累計(jì)產(chǎn)氣量150 927m3/d。對(duì)比二者間日產(chǎn)氣量差為9 333m3，誤差約18.7%；累計(jì)產(chǎn)氣量差26 436m3，誤差約為14.9%。

靖3X—x7井：流動(dòng)時(shí)間2013年10月19日16∶00至10月22日16∶00，歷時(shí)72 h；穩(wěn)定時(shí)間2013年10月21日21∶00至10月22日16∶00，歷時(shí)19 h。工作制度：井口針閥開1/3，孔板為8mm。穩(wěn)定參數(shù)：油壓5.0 MPa，套壓10.4 MPa，上流壓力0.6 MPa，上流溫度1℃。臨界流量計(jì)計(jì)算穩(wěn)定時(shí)的日產(chǎn)氣量為6 534m3，累計(jì)放氣量26 088m3。兩項(xiàng)流量計(jì)計(jì)量的穩(wěn)定階段日產(chǎn)氣量5 103m3，日產(chǎn)水量6.54m3；累計(jì)產(chǎn)氣量22 077m3/d。對(duì)比二者間日產(chǎn)氣量差為9 333m3，誤差約21.9%；累計(jì)產(chǎn)氣量差4 011m3，誤差約為15.4%。

從上面數(shù)據(jù)對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)2種測(cè)試方法測(cè)得日產(chǎn)氣量誤差約為20%～30%，累計(jì)產(chǎn)氣量誤差為15%～20%。

2.3現(xiàn)場(chǎng)施工中單相純液測(cè)試結(jié)果對(duì)比

（1）2013年10月2日，靖3X—x7井洗井施工，用洗井液對(duì)海默流量?jī)x測(cè)試?yán)塾?jì)液進(jìn)行對(duì)比測(cè)試試驗(yàn)，試驗(yàn)中700型水泥車排量500～600 L/min，數(shù)據(jù)見表4。

表4 測(cè)試對(duì)比數(shù)據(jù)

（2）2013年11月5日，靖3X—x8井酸壓施工前對(duì)流量計(jì)進(jìn)行純液計(jì)量分析，將S&S60BBL混砂車HOFFER渦輪流量計(jì)計(jì)量的出液數(shù)據(jù)圖與流量?jī)x計(jì)量的出液數(shù)據(jù)對(duì)比，試驗(yàn)中SS2000型主壓車排量1 000 L/min，數(shù)據(jù)見表5。

表5 液量數(shù)據(jù)對(duì)比

由上面試驗(yàn)數(shù)據(jù)可得，誤差均小于5%，滿足測(cè)試準(zhǔn)確度要求。

3 結(jié)論及建議

（1）根據(jù)4口井的測(cè)量情況，海默氣液兩相流量?jī)x結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)基本能夠滿足放噴及測(cè)試求產(chǎn)測(cè)量的工藝條件。

（2）海默氣液兩相流量?jī)x能夠?qū)夂鸵哼M(jìn)行連續(xù)、在線、自動(dòng)測(cè)量，但是氣井在開井放噴初期被測(cè)流體溫度很容易降到-35℃以下，而流量?jī)x在-19℃時(shí)就無法計(jì)量了，說明海默氣液兩相流量?jī)x自帶的恒溫套筒無法保證被測(cè)流體的溫度在測(cè)量范圍內(nèi)。

（3）建議將調(diào)節(jié)閥改成電控或氣控，真正實(shí)現(xiàn)自動(dòng)處理。

（4）建議增加與井口匹配的電子壓力表，并連接到流量?jī)x，實(shí)現(xiàn)對(duì)套壓的實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。

（5）海默氣液兩相流量?jī)x工作時(shí)測(cè)試界面曲線圖由于量程太小不能正常顯示，無法直觀反映作業(yè)井的測(cè)試趨勢(shì)，建議增大量程。

[1]許其清．兩相流流量測(cè)量技術(shù)研究[D]．南京：南京理工大學(xué)，2004.

[2]趙鑫，金寧德，王化祥．相關(guān)流量測(cè)量技術(shù)發(fā)展[J]．化工自動(dòng)化及儀表，2005（1）：1-6.

（欄目主持 關(guān)梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.028