吳佳歡 潘 峰 吳 剛

(中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085)

油田工業(yè)多相流量計(jì)技術(shù)適用性分析

吳佳歡 潘 峰 吳 剛

(中國(guó)石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司北京分公司，北京 100085)

以油田工業(yè)為背景，討論多相流量計(jì)常用的流量、組分測(cè)量技術(shù)、互相關(guān)技術(shù)和部分分離技術(shù)在油田工業(yè)中的適用性和應(yīng)用中所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題，指出了多相流量計(jì)技術(shù)適用性評(píng)估的6個(gè)方面(測(cè)量不確定度、兩相圖分析、流體工況適用性、安全和環(huán)保、油藏管理效果和現(xiàn)場(chǎng)安裝條件)。

多相流量計(jì) 油田工業(yè) 適用性分析

多相流(通常為油、氣、水三相)現(xiàn)象普遍存在于油田工業(yè)領(lǐng)域。多相流體中油、氣、水三相流體的流量值能夠反映油田各井口的性能動(dòng)態(tài)變化，為油藏管理、分配計(jì)量和生產(chǎn)決策提供數(shù)據(jù)支持[1]。洪文鵬等對(duì)管束間氣液兩相流動(dòng)特性的研究進(jìn)展進(jìn)行了詳述[2]，而王尊策等則對(duì)不同操作參數(shù)下動(dòng)態(tài)水力旋流器內(nèi)部油水兩相流動(dòng)的數(shù)值模擬進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明[3]。

傳統(tǒng)方法通常用測(cè)試分離器將井口流體分離，然后由單相流量計(jì)實(shí)現(xiàn)油、氣、水三相流體的流量測(cè)量。這種方法存在容器尺寸較大，安裝、運(yùn)輸及維護(hù)成本較高等問(wèn)題，同時(shí)所測(cè)井口流體需經(jīng)多級(jí)工藝處理，通常只能給出流體各相流量在某段時(shí)間間隔內(nèi)的平均值，無(wú)法反映井口的真實(shí)瞬態(tài)性能[4～7]。

多相流量計(jì)完全能夠替代傳統(tǒng)測(cè)試分離器，在井口流體未經(jīng)穩(wěn)定、分離及全工藝處理等過(guò)程前，對(duì)它進(jìn)行獨(dú)立測(cè)量，最小化人為影響因素，以真實(shí)反映井口的瞬態(tài)性能，對(duì)于油藏管理、生產(chǎn)分配優(yōu)化及井口測(cè)試等有重要意義，已逐漸發(fā)展成一種可行的多相流測(cè)量方案，在油田工業(yè)領(lǐng)域獲得了廣泛應(yīng)用[8]。多相流量計(jì)結(jié)合了多種不同的測(cè)量技術(shù)，已有的多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)包括流量測(cè)量技術(shù)和組分測(cè)量技術(shù)，以及針對(duì)特定工況引入的互相關(guān)技術(shù)及部分分離技術(shù)等，來(lái)獲得流體的總流量和各相流體的組分，進(jìn)而通過(guò)特定的多相流體數(shù)學(xué)模型計(jì)算出各相流體的流量[9]。

為了適應(yīng)實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)需求，多相流量計(jì)的多種相關(guān)技術(shù)，如文丘里流量計(jì)、伽馬射線技術(shù)、電容電導(dǎo)技術(shù)、層析成像技術(shù)及部分分離技術(shù)等相繼出現(xiàn)[10～12]。然而，對(duì)于不同工況(流體形態(tài)、各相組分含量及雜質(zhì)含量等)的多相流體，各種測(cè)量技術(shù)都有一定的優(yōu)勢(shì)和應(yīng)用局限，因而基于不同測(cè)量技術(shù)的多相流量計(jì)的適用性和測(cè)量效果也相差較大[13]。為此，基于油田工業(yè)背景，探討多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)的適用性以及在應(yīng)用中所涉及的關(guān)鍵問(wèn)題。

1 多相流流量測(cè)量技術(shù)①

1.1 文丘里流量計(jì)

文丘里流量計(jì)以流動(dòng)連續(xù)方程和伯努利方程為基礎(chǔ)，基于文丘里管中節(jié)流元件前后所產(chǎn)生的壓差與流速的相互關(guān)系，獲得所測(cè)流體的流量[14]。用于單相流體流量測(cè)量的文丘里流量測(cè)量公式如下：

(1)

式中C——流出系數(shù)，由試驗(yàn)確定；

d——喉部直徑，m；

Q——體積流量，m3/s；

β——喉部直徑d與管道內(nèi)徑d1之比；

Δp——文丘里管入口圓筒段和喉部?jī)蓚€(gè)測(cè)壓處的壓差；

ρ——流體密度，kg/m3。

由于此處的密度ρ為單相流體密度，因此式(1)不能直接用于多相流體的流量測(cè)量，需要將單相流體密度ρ換算成多相流體各相組分的混相密度ρmix：

ρmix=∑αi·ρi

(2)

其中，各單相流體密度ρi在標(biāo)況下某時(shí)間間隔內(nèi)通常視為穩(wěn)態(tài)值，并可通過(guò)取樣或其他方法獲得。因而，在獲得多相流流體中的各相組分后，即可由式(2)給出的多相流體的混相密度，通過(guò)下式獲得多相流體的總流量：

(3)

文丘里流量計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、牢固，具有較高的可靠性和魯棒性，并且無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因而不易被臟污流體損壞，耐磨性好、不易結(jié)垢，是最常用的多相流體總流量測(cè)量?jī)x表，廣泛應(yīng)用于各類(lèi)多相流量計(jì)量中。在安裝文丘里流量計(jì)時(shí)，對(duì)它的前后直管段的要求較高，測(cè)量精度和重復(fù)性在流量計(jì)中屬中等水平，測(cè)量范圍較窄(量程比通常為3∶1～4∶1)，且用于壓力較低的工況時(shí)，需考慮文丘里流量計(jì)的壓力損失對(duì)后續(xù)工藝的影響。此外，混相密度的計(jì)算也會(huì)影響文丘里流量計(jì)對(duì)多相流體總流量的測(cè)量精度。

1.2容積式流量計(jì)

容積式流量計(jì)又稱(chēng)定排量流量計(jì)(Positive Displacement Meter，PDM)[15]。將流量計(jì)內(nèi)的活動(dòng)體和殼體所構(gòu)成固定尺寸的測(cè)量腔稱(chēng)為標(biāo)準(zhǔn)容積單元，腔內(nèi)轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一周就排出一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)容積單元的流體，即單位時(shí)間內(nèi)排出流體的體積與轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)次數(shù)成正比。因此，可以通過(guò)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)次數(shù)獲得被測(cè)流體的體積流量。容積式流量計(jì)被認(rèn)為是測(cè)量精度最高的一類(lèi)流量測(cè)量?jī)x表。它的安裝要求較低(直管段長(zhǎng)度對(duì)測(cè)量精度無(wú)影響)、量程范圍較廣(量程比5∶1～10∶1)，也可用于多相流體總流量的測(cè)量。

由于容積式流量計(jì)有與流體直接接觸的移動(dòng)部件，當(dāng)流體中含有沙粒等雜質(zhì)時(shí)，易造成移動(dòng)部件的磨損或故障，嚴(yán)重時(shí)可能造成管道堵塞甚至斷流。因此，容積式流量計(jì)通常只適用于潔凈流體，很難應(yīng)用于原油介質(zhì)的多相流測(cè)量。

1.3質(zhì)量流量計(jì)

科里奧利質(zhì)量流量計(jì)(簡(jiǎn)稱(chēng)科氏力流量計(jì))是利用流體在振動(dòng)管中流動(dòng)而產(chǎn)生與質(zhì)量流量成正比的科里奧利力的原理，直接測(cè)量質(zhì)量流量的儀表，具有良好的精確性、重復(fù)性和穩(wěn)定性，不受流體物性(密度、粘度等)的影響，適用量程比較高，無(wú)直管段安裝要求。流體通道內(nèi)不含節(jié)流元件和移動(dòng)部件，可靠性高、壽命長(zhǎng)，可用于高粘度流體(泥漿)和高壓氣體的流量測(cè)量?？剖狭α髁坑?jì)常用于多相流體經(jīng)部分分離后油、水兩相液體總流量的測(cè)量。

但是質(zhì)量流量計(jì)通常不適用于低密度氣體或高含氣量液體，且對(duì)外界振動(dòng)干擾較為敏感，易因背壓偏低而影響測(cè)量精確性和穩(wěn)定性[16]，對(duì)固定安裝有較高要求[17]。

2 多相流組分測(cè)量技術(shù)

2.1伽馬射線技術(shù)

伽馬射線技術(shù)是多相流量計(jì)最常用的組分測(cè)量技術(shù)。當(dāng)伽馬射線穿過(guò)多相流體時(shí)，與介質(zhì)光子相互反應(yīng)能量衰減，所穿過(guò)多相流體介質(zhì)的相分率不同，伽馬射線的衰減程度也不相同，且不同能級(jí)的伽馬射線通過(guò)相同相分率的多相流體時(shí)的衰減程度也不相同。因此，可以通過(guò)探測(cè)伽馬射線經(jīng)過(guò)多相流體的衰減程度變化實(shí)現(xiàn)多相流體的混相密度和各組分相分率的測(cè)量[18]。伽馬射線衰減能計(jì)算式如下：

(4)

式中e——伽馬射線的能級(jí)；

d——流體所在管道直徑；

Im——經(jīng)過(guò)流體介質(zhì)后的伽馬射線強(qiáng)度；

Iv——伽馬射線的發(fā)射初始強(qiáng)度；

αi——組分i的相分率；

μi——組分i的伽馬射線衰減系數(shù)。

式(4)中僅αi為未知量，可將式(4)與各組分相分率合為一相結(jié)合組成方程組，獲得各相相分率。由式(4)可知，采用單能級(jí)伽馬射線公式可求解兩個(gè)未知數(shù)，適用于兩相流體。

針對(duì)油、氣、水三相流體的相分率計(jì)算，可引入雙能級(jí)(e1、e2)伽馬射線，具體計(jì)算公式為：

(5)

其中，Ro、Rw、Rg和Rm表示管線中充滿油、水、氣三相以及混相流體的伽馬射線在能級(jí)e1和e2的計(jì)數(shù)值。若要測(cè)量多相流體中更多組分的相分率也可引入多能級(jí)伽馬射線。

伽馬射線技術(shù)適用的組分測(cè)量范圍較廣，理論上能夠應(yīng)用于全量程含氣率、含水率的多相流體組分測(cè)量，受流體流態(tài)、粘度等影響較小，且屬于非介入式測(cè)量，幾乎無(wú)壓力損失，是各類(lèi)多相流量計(jì)應(yīng)用最廣泛的組分測(cè)量?jī)x表。由于儀表采用了放射源，其安全和環(huán)保問(wèn)題需著重關(guān)注。此外，根據(jù)工程實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于極高含氣率(95%～100%)或濕氣工況，伽馬射線技術(shù)存在含水率測(cè)量不確定性較大的問(wèn)題。

2.2電容/電導(dǎo)分析技術(shù)

電容/電導(dǎo)分析技術(shù)基于各相流體不同的導(dǎo)電特性和電介質(zhì)特性測(cè)出多相流體中各相組分的相分率。電容分析技術(shù)通過(guò)測(cè)量多相流體的電容量，進(jìn)而基于各相流體的介電常數(shù)差異獲得各相組分的相分率[19]。電導(dǎo)分析技術(shù)通過(guò)測(cè)量多相流體的電阻抗獲得多相流體的電導(dǎo)量，進(jìn)而基于各相組分的導(dǎo)電性差異獲得各相組分的相分率[20]。電容分析技術(shù)與電導(dǎo)分析技術(shù)具有一定的互補(bǔ)性。

考慮氣相、油相的電導(dǎo)率近似為零，而水相含鹽因而具有一定的導(dǎo)電性，即多相流體的電導(dǎo)率主要取決于水的體積含量和相分布狀態(tài)。因此，電容測(cè)量技術(shù)通常適用于多相流體為油連續(xù)相工況(原油工況含水率低于60%～70%)。電導(dǎo)測(cè)量技術(shù)通常適用于多相流體為水連續(xù)相工況(原油工況含水率高于70%)。通常，電容/電導(dǎo)技術(shù)可以直接測(cè)量含水率，但需要與互相關(guān)技術(shù)相結(jié)合以實(shí)現(xiàn)含氣率的測(cè)量。

電容/電導(dǎo)技術(shù)由于不含危險(xiǎn)放射源，具有較好的安全性和環(huán)保優(yōu)勢(shì)。但由于電容技術(shù)與電導(dǎo)技術(shù)的選用與油連續(xù)相和水連續(xù)相的流態(tài)變化有關(guān)，因此，電容/電導(dǎo)技術(shù)受流體流態(tài)的影響較大。此外，溫度、含鹽率及pH值等流體導(dǎo)電性的影響參數(shù)也將對(duì)電容/電導(dǎo)技術(shù)的測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。同樣，實(shí)際應(yīng)用中，針對(duì)極高含氣率工況，電容/電導(dǎo)技術(shù)的含水率測(cè)量不確定度較大。

2.3微波含水分析技術(shù)

微波穿過(guò)流體介質(zhì)后會(huì)由于介質(zhì)的吸收而發(fā)生衰減。介質(zhì)對(duì)微波的吸收能力主要取決于其介電常數(shù)，介質(zhì)介電常數(shù)越大吸收微波的能力越強(qiáng)。由于油、水的介電常數(shù)差別較大(相同工況下，水的介電常數(shù)遠(yuǎn)大于原油的介電常數(shù))，含水率不同，油、水兩相混合液體的介電常數(shù)不同，進(jìn)而造成混相液體對(duì)微波的吸收程度差異。因此，微波含水分析技術(shù)通過(guò)測(cè)量微波信號(hào)穿過(guò)流體介質(zhì)的衰減程度(功率衰減、相位變化及諧振頻率等與介電常數(shù)相關(guān)的物理量)測(cè)得油、水兩相液體的含水率[21]。

微波含水分析技術(shù)適用的含水率范圍較廣，測(cè)量精度較高，屬于非接入式測(cè)量方式，受流體流態(tài)、溫度、含鹽量、pH值及雜質(zhì)等的影響較小，且微波的安全性和環(huán)保性相對(duì)較好，常用于部分分離式多相流量液相流體的含水率測(cè)量，在低含水(小于25%)或高含水(大于75%)的工況下測(cè)量精度更高。

2.4互相關(guān)技術(shù)

多相流體在管道中流動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生許多與流動(dòng)有關(guān)的隨機(jī)流動(dòng)特征信號(hào)，如壓力、溫度、電導(dǎo)及電容等?；ハ嚓P(guān)技術(shù)采用位于某斷流體上下游的特定傳感器獲得上下游流體的上述特征信號(hào)，并通過(guò)互相關(guān)分析技術(shù)獲得流體特征信號(hào)通過(guò)一段已知距離管段所用的時(shí)間，即獲得流體特征信號(hào)的移動(dòng)速度，進(jìn)而基于流體特征信號(hào)的速度變化獲得流體流量[22]。

互相關(guān)技術(shù)通常用于多相流量計(jì)中流體總流量或氣相流量的測(cè)量。此外，互相關(guān)技術(shù)也可以與電容、電導(dǎo)等技術(shù)結(jié)合使用，如獲得多相流體中非導(dǎo)電相流體(如油、氣相)對(duì)于上下游電導(dǎo)傳感器測(cè)量信號(hào)的擾動(dòng)，并通過(guò)互相關(guān)技術(shù)實(shí)現(xiàn)多相流體的含氣率等組分測(cè)量。不含放射源的多相流量計(jì)組分測(cè)量技術(shù)通常都結(jié)合互相關(guān)技術(shù)應(yīng)用。

互相關(guān)技術(shù)可根據(jù)被測(cè)流體的物理、化學(xué)特性選擇合適的傳感器檢測(cè)不同的特征信號(hào)，而相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)的主體保持不變，因此對(duì)于不同屬性的多相流體具有很強(qiáng)的適用性。而且計(jì)算過(guò)程的關(guān)鍵參量是時(shí)間間隔，并非傳感器的絕對(duì)測(cè)量值，因此對(duì)于傳感器的精密性要求不高，具有較好的可靠性和穩(wěn)定性。

然而，互相關(guān)技術(shù)可能會(huì)由于流體流態(tài)變化(產(chǎn)生氣泡等)導(dǎo)致上下游傳感器檢測(cè)特征信號(hào)波動(dòng)大或檢測(cè)信號(hào)不一致。因此在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)多相流體的流動(dòng)特征選擇合理的被測(cè)參量、傳感器類(lèi)型和上下游傳感器的合理布置，對(duì)于測(cè)量結(jié)果有重要影響。此外，采用一定的污染噪聲消除方法可以提高互相關(guān)分析的準(zhǔn)確性[23]。

2.5部分分離技術(shù)

如前所述，針對(duì)多相流體極高含氣率工況，多數(shù)多相流量計(jì)組分測(cè)量技術(shù)都難以實(shí)現(xiàn)含水率的準(zhǔn)確測(cè)量。因此，一些多相流量計(jì)通過(guò)引入部分分離技術(shù)(在線取樣技術(shù)、柱狀旋流式氣-液分離技術(shù)[24]等)將多相流體中的氣相組分分離(圖1)。分離后，采用單相流量計(jì)分別測(cè)量分離出的氣相組分流量和液相組分流量，并通過(guò)含水分析技術(shù)(如微波含水分析儀等)獲得液相組分中的含水率，進(jìn)而獲得油、水兩相組分的流量。

圖1 部分分離裝置示意圖

引入部分分離技術(shù)的最大優(yōu)勢(shì)在于可以有效解決組分測(cè)量技術(shù)無(wú)法適用于極高含氣率工況的問(wèn)題。然而，當(dāng)流體中含有泡沫等特殊流態(tài)時(shí)，部分分離技術(shù)就無(wú)法實(shí)現(xiàn)氣液的完全分離。因此，可引入消泡器或其他工藝流程解決該問(wèn)題。

此外，相對(duì)于無(wú)需分離多相流體的多相流量計(jì)，引入部分分離技術(shù)的多相流量計(jì)相對(duì)尺寸較大，安裝、運(yùn)輸、維護(hù)成本也較高。

3 多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)的適用性分析

針對(duì)油田工業(yè)，多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)的適用性主要從6個(gè)方面進(jìn)行評(píng)估。

3.1測(cè)量不確定度

測(cè)量不確定度表明了對(duì)測(cè)量結(jié)果的不可信程度或?qū)y(cè)量結(jié)果有效性的懷疑程度。由于測(cè)量條件的不完善和認(rèn)知的不足，被測(cè)值不能確切獲得，而是以一定的概率分布在某個(gè)區(qū)域，表征被測(cè)量值分散性的參數(shù)就是測(cè)量不確定度。

與測(cè)量誤差為某一數(shù)值不同，不確定度表示的是某一分布區(qū)間。通常，當(dāng)受到客觀因素限制而無(wú)法確切給出被測(cè)量的真值時(shí)，就需要采用不確定度對(duì)測(cè)量效果進(jìn)行定量評(píng)定。在工程實(shí)際應(yīng)用中，通常無(wú)法獲得確切的多相流體中各相流量的真實(shí)值，因此常采用不確定度衡量多相流量計(jì)的測(cè)量結(jié)果。在特定工況下測(cè)量結(jié)果的不確定度也是評(píng)估多相流量計(jì)適用性的重要指標(biāo)。同時(shí)，多相流量計(jì)的不確定度通常應(yīng)與置信區(qū)間和可重復(fù)性結(jié)合給出。表1給出了常用油田工業(yè)領(lǐng)域的油井測(cè)試多相流測(cè)量指標(biāo)。

表1 油井測(cè)試多相流測(cè)量指標(biāo)

3.2兩相圖分析

多相流量計(jì)要實(shí)現(xiàn)多相流體中各相組分的流量測(cè)量，很難用一維流量范圍評(píng)估多相流量計(jì)流量范圍的適用性。因而常采用兩相圖法評(píng)估多相流量計(jì)的流量范圍是否滿足工況要求[25]。

針對(duì)油田工況，通常采用氣液兩相圖分析多相流量計(jì)多相流測(cè)量范圍的適用性，如圖2所示，各點(diǎn)根據(jù)油田各井口氣液相流量極限值給出，即點(diǎn)的分布表示油田全部井口多相流體的氣液相流量范圍。

圖2 多相流量計(jì)氣液兩相測(cè)量適用性分析結(jié)果

圖2中曲線所覆蓋的區(qū)域表示某多相流量計(jì)適用的氣液相流量測(cè)量范圍，即儀表本身的固有屬性。可以看出，若多相流量計(jì)的固有多相流測(cè)量范圍可以覆蓋兩相圖中的全部井口點(diǎn)，說(shuō)明該多相流量計(jì)的測(cè)量范圍適用于該工況。

3.3流體工況適用性

多相流體的含氣率和含水率對(duì)多相流量計(jì)的測(cè)量效果有較大的影響，特別是在極高含氣率的工況，一直以來(lái)是多相流量計(jì)測(cè)量的挑戰(zhàn)。但是，油田工業(yè)領(lǐng)域極少出現(xiàn)極高含氣率的流體工況，因而對(duì)于大多多相流量計(jì)組分測(cè)量技術(shù)，在非極高含氣率工況下，理論上都可以獲得較高的測(cè)量效果。

油田工業(yè)通常會(huì)由于注水等工藝處理流程使得多相流體的含水率發(fā)生變化，這種變化可能對(duì)電容、電導(dǎo)等技術(shù)的測(cè)量效果產(chǎn)生影響。此外，油井原油通常為高粘度流體，且?guī)в信菽?、乳化液及沙粒等雜質(zhì)，這會(huì)直接影響上述多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用效果。

3.4安全與環(huán)保

由于有大量多相流量計(jì)采用了伽馬射線技術(shù)，因此，安全和環(huán)保是這類(lèi)多相流量計(jì)應(yīng)用時(shí)所需考慮的主要問(wèn)題。

與之相比，電容/電導(dǎo)技術(shù)、微波技術(shù)等在安全、環(huán)保方面具有明顯優(yōu)勢(shì)。

3.5油藏管理效果

能夠真實(shí)地反映井口瞬態(tài)性能，優(yōu)化并改良油藏管理是多相流量計(jì)在油田工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的主要原因之一。除部分分離技術(shù)外，前文所述多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)均無(wú)需對(duì)流體進(jìn)行預(yù)處理，能在線給出被測(cè)參數(shù)的瞬態(tài)值，有助于獲得更好的油藏管理效果。部分分離技術(shù)由于需要對(duì)多相流體進(jìn)行預(yù)分離處理，雖然相對(duì)于傳統(tǒng)測(cè)試分離器仍具有更好的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)效果，但無(wú)法完全反映井口流體的真實(shí)瞬態(tài)性能。

3.6現(xiàn)場(chǎng)安裝條件

多數(shù)無(wú)分離的在線多相流量計(jì)的安裝尺寸較?。欢捎貌糠址蛛x技術(shù)的多相流量計(jì)通常尺寸較大，現(xiàn)場(chǎng)安裝、運(yùn)輸成本較高。此外，一些多相流量計(jì)相關(guān)的流量測(cè)量技術(shù)對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)安裝還有特定要求，如上游直管段、管線彎頭及固定等。

表2給出了多相流量計(jì)相關(guān)技術(shù)的適用性比較。綜上所述，對(duì)于放射源無(wú)強(qiáng)制禁用要求，針對(duì)油田工業(yè)常見(jiàn)的較低含氣率工況，文丘里流量計(jì)和伽馬射線技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的多相流量計(jì)流量測(cè)量和組分測(cè)量技術(shù)，具有較好的測(cè)量效果，相應(yīng)產(chǎn)品的市場(chǎng)占有率也相對(duì)較高。

表2 多相流量測(cè)量技術(shù)適用性比較

若考慮極高含氣率工況，需引入部分分離技術(shù)，且要注意流體中泡沫等對(duì)于分離效果的影響。若考慮安全環(huán)保問(wèn)題，避免使用帶放射源儀表，電容/電導(dǎo)技術(shù)結(jié)合互相關(guān)技術(shù)是實(shí)現(xiàn)多相流組分測(cè)量的有效途徑。但該方案同樣存在無(wú)法適用于極高含氣率工況的問(wèn)題。同時(shí)，還需考慮多相流體流態(tài)變化對(duì)其測(cè)量效果的影響。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者討論了多相流量計(jì)常用的流量測(cè)量技術(shù)、組分測(cè)量技術(shù)、互相關(guān)技術(shù)和部分分離技術(shù)，給出了多相流量計(jì)技術(shù)適用性分析的6個(gè)主要方面。結(jié)合油田工業(yè)工況，分析了各類(lèi)技術(shù)的適用性和應(yīng)用中的關(guān)鍵問(wèn)題。指出當(dāng)多相流體的含氣率在95%以下時(shí)，文丘里流量計(jì)和伽馬射線技術(shù)是應(yīng)用最為廣泛的流量測(cè)量和組分測(cè)量技術(shù)，具有良好的適用性和測(cè)量效果。針對(duì)含氣率高于95%的極端工況，需采用部分分離技術(shù)加以解決。

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StudyonApplicabilityofTechnologiesforMulti-phaseFlowmetersinOilFieldIndustry

WU Jia-huan, PAN Feng, WU Gang

(BeijingBranchCompany,ChinaPetroleumEngineeringCo.,Ltd.,Beijing100085,China)

The technologies adopted for flow measurement, phase fraction measurement, cross correlation and partial separation were discussed, including key issues related and their applicability in the oil field industry; and their measurement uncertainty for applicability assessment, two-phase diagram analysis and fluid conditions, safety and environment protection, reservoir management as well as installation in-situ were presented.

multi-phase flowmeter, oil field industry, applicability analysis

2015-08-20(修改稿)

TH814

A

1000-3932(2016)04-0341-07