摘要：在三(sān)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(xiang)流及油、氣、水(shui)三相流中進(jìn)行實驗，獲得(dé)了渦💔輪流🌈量(liàng)計在氣/水兩(liǎng)相流及油/氣(qì)/水三相流條(tiao)件下👨‍❤️‍👨的實驗(yàn)數據，分析氣(qi)體對渦輪流(liu)量計測量流(liu)量的影響。在(zài)氣體流量較(jiao)低時，渦輪流(liu)量計與液相(xiàng)流量的響應(yīng)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(liu)量測量問題(ti)簡化成氣/水(shuǐ)兩相的流量(liang)🌈測量問題。氣(qì)體會對渦輪(lun)流量計産生(sheng)較大的測量(liàng)誤差，當氣體(ti)流量爲3m3/d、液相(xiàng)流量小于10m3/d的(de)條件下以及(jí)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(yú)10%。
0引言
　　渦輪流(liú)量計已廣泛(fan)應用于井下(xia)油、水兩相流(liú)流量測量，它(tā)✏️具有儀表常(cháng)數穩定的優(yōu)點，在油水兩(liǎng)相流條件下(xia)可以正确測(cè)量流量，并取(qǔ)得良好的應(ying)用效果。渦輪(lun)流量計通常(cháng)在🏒油/水兩🔴相(xiàng)流條件下進(jìn)行标定，對渦(wo)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(pu)遍存在産氣(qì)、脫氣現象，在(zài)測試井段存(cún)在油氣水三(san)相流的情況(kuang)。氣相的加入(rù)使渦輪流量(liang)計的響應特(te)性發生了明(ming)顯的變化，對(dui)産出剖面的(de)測量❗産生了(le)影響，氣體對(duì)低産井的測(ce)量影響尤爲(wèi)嚴重，因爲在(zai)低産井中容(róng)易出現高👨‍❤️‍👨含(han)氣率情況，有(you)必要渦輪流(liu)量計❌在油井(jǐng)中産氣時的(de)響應👄特性。
　　渦(wō)輪流量計在(zai)油/氣/水三相(xiang)流下的響應(yīng)已有人針對(dui)不✌️同的測井(jing)儀器。基于傘(san)集流渦輪流(liú)量計與放射(shè)性密度－持水(shui)率計組合儀(yi)在油氣水三(san)相流流動裝(zhuang)置中👌的動态(tai)結果，建立了(le)三相流渦輪(lún)流量計統計(jì)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(liu)進行了實驗(yan)。
　　在多相流模(mo)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(kāi)展室内動态(tai)實驗，渦輪流(liu)量計在油、氣(qi)🏃🏻、水三相流及(jí)氣/水兩相流(liú)低産氣（氣體(tǐ)流🐪量不大于(yú)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(liang)液相流量産(chan)生的測量誤(wù)💘差，爲該儀器(qì)應用到三相(xiang)流的生産測(ce)井中提供借(jie)㊙️鑒。
1實驗條件(jian)及實驗方案(an)
　　實驗在大慶(qing)油田測井試(shì)井檢測實驗(yàn)中心多相流(liú)實驗室24ｍ模🈲拟(nǐ)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻井中進行。透(tòu)明的有機玻(bō)璃井筒内徑(jing)爲125ｍｍ，實驗介質(zhì)爲💯自來水、柴(chai)油和壓縮空(kong)氣，實驗中油(you)、氣、水的流量(liang)可以由儀表(biao)正确控制和(hé)計量。實驗儀(yí)器采用安裝(zhuāng)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(qiang)👉度薄織料，質(zhì)密不透氣，集(ji)🏃🏻‍♂️流♈效果好。采(cǎi)用傘式集流(liu)器可以使測(cè)量通道内‼️的(de)流體流速提(ti)高幾十倍，并(bing)且使被測流(liú)體混合更加(jiā)均勻。渦📞輪流(liu)量計安裝在(zai)集流傘上部(bù)🌈，油/氣/水混合(hé)流體被集流(liu)傘集流後，從(cong)進液口流入(rù)測量通道，流(liú)經渦輪流量(liàng)計測量流量(liàng)，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(lǐ)及儀器結構(gou)🔅等條件，實驗(yan)時氣體流量(liàng)範圍👅爲3～15m3/d，流量(liang)調節分⛹🏻‍♀️别爲(wei)3、5、7、10、15m3/d；油水液相流(liu)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(diào)節範圍50%～100%。實驗(yan)中，先固♊定某(mou)一氣🐆體流量(liang)，待氣體流量(liàng)穩定後分别(bie)調節油水兩(liang)相含水率和(he)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(jian)下含水率對(duì)流量測量的(de)影響
　　在不同(tóng)氣體流量下(xia)标定了渦輪(lún)流量計在油(you)、氣、水三相流(liú)中不同氣相(xiang)流量不同液(ye)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(jì)标定曲線曲(qǔ)線。圖2爲固定(dìng)氣體流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量5m3/d、液(ye)相♌流量及液(yè)相含水率變(biàn)化時測量的(de)渦輪響應曲(qǔ)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(dào)50%。測量數據表(biao)明，當改變不(bú)同液相流量(liàng)時的☁️測量結(jie)果與10m3/d的測量(liàng)結果一緻，即(jí)當固定氣體(ti)流量5m3/d時，在同(tóng)一液相流量(liàng)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(fèn)析認🏃🏻爲，當液(ye)相流量大于(yú)5m3/d時，由于集流(liú)傘的集流作(zuo)用，使測量通(tōng)道内的流體(ti)流速提☂️高，油(yóu)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(jiǎn)小了油水相(xiang)間的滑脫效(xiào)應；氣相的擾(rǎo)動也減小了(le)油水👄相間的(de)滑脫，使得渦(wo)輪流量計響(xiǎng)應受油水兩(liǎng)相含🍉水率變(biàn)化影響較小(xiǎo)，氣相成爲影(yǐng)響渦輪流量(liàng)計響應的主(zhǔ)要因⛹🏻‍♀️素。

　　圖(tú)3爲固定氣體(ti)流量5m3/d标定的(de)渦輪流量計(ji)響應圖版🔞。實(shi)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(xian)🐪近于重合，說(shuō)明對于固定(ding)的氣相流量(liàng)渦輪響應與(yu)液相流量的(de)響應關系受(shòu)油水兩相含(hán)水率的影響(xiǎng)很小。因此，在(zài)氣體流量較(jiao)低時，油/氣/水(shui)三相的流量(liàng)測量問題可(ke)以簡化成👈氣(qì)/水兩相的流(liú)量測量問題(ti)。固定氣體流(liú)量🏃🏻‍♂️10m3/d及15m3/d标定的(de)渦輪流量計(ji)響應規律同(tóng)圖3。

2．2氣(qi)/水兩相條件(jian)下的實驗結(jié)果及誤差分(fèn)析
　　圖4爲傘式(shi)集流器渦輪(lun)流量計在氣(qi)/水兩相流圖(tú)4渦輪流量計(ji)氣水兩相流(liú)标定圖版中(zhōng)的響應圖版(bǎn)。渦輪在🏃🏻低液(ye)量和📧高流⛹🏻‍♀️量(liàng)時有不同的(de)規律，在水流(liu)量⛷️高于15m3/d時，保(bǎo)持氣量不變(biàn)，渦輪響應與(yu)水流量呈線(xiàn)性關系。在低(di)液量下，即💛在(zài)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(zēng)加，渦輪響應(yīng)也增加，但較(jiao)純水時的響(xiǎng)應增加緩慢(man)，而且随着氣(qi)量的增加，渦(wō)輪響應對液(ye)相的敏感性(xìng)越👉差。當氣量(liang)達到10m3/d時，幾💯乎(hū)呈平的台階(jie)，說明此時渦(wo)輪💞對液相流(liu)量失去了分(fèn)辨能力，渦輪(lún)流量計在高(gao)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(jiào)低（水流量小(xiǎo)于15m3/d）時，在集流(liú)測量通道内(nei)，當氣量較少(shao)時，氣相滑脫(tuō)明顯，氣㊙️相❗以(yǐ)較大的氣泡(pào)向上流動［如(ru)🙇🏻圖5（ａ）所示，水流(liú)量10m3/d、氣流量1．44m3/d］，氣(qi)相對渦輪起(qǐ)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(lü)不斷增加，更(gèng)多的氣泡在(zai)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(shui)流量🏃🏻‍♂️10m3/d、氣相流(liú)量4．8m3/d時拍攝的(de)高速攝像圖(tu)片，圖片顯示(shì)測量通道内(nei)氣📞/水兩相流(liu)爲段塞流。圖(tú)6爲此時采集(jí)的渦輪響🏃‍♀️應(yīng)實時波動信(xin)号，随大塊氣(qì)體段⚽塞的出(chū)現，渦輪響應(yīng)頻率劇烈波(bo)動，最高幅度(dù)可達40Ｈｚ，渦輪響(xiang)應的平均值(zhi)增加，導緻渦(wō)輪流量計測(cè)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(zài)集流傘頂部(bù)形成氣頂，集(jí)流測量🌍通道(dao)内的氣段塞(sai)更加嚴重，較(jiào)多的水流量(liàng)被🏃🏻‍♂️迫從集流(liú)傘與井壁之(zhī)間的縫隙漏(lou)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(sheng)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(ce)量中，儀器通(tōng)常在液相中(zhong)标定刻🔞度🍓圖(tu)版♈。測井時不(bú)知道井下是(shì)否有氣，如果(guǒ)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(shui)中渦輪的刻(ke)度方程計算(suàn)加入不同氣(qi)體流🈚量後渦(wō)輪響應頻率(lǜ)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(liú)量，得到氣相(xiang)加入後測量(liang)的絕對增加(jiā)值🈲，即加入氣(qì)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(hòu)，渦輪的測量(liang)流量明顯增(zeng)加🌈，尤其是液(ye)相流量較低(dī)時，增加🈲的測(cè)量流量更❤️高(gāo)，氣體對流量(liàng)測量産生了(le)較大的測量(liang)💋誤差。低氣量(liàng)下，平均1m3/d的氣(qì)量産生的測(ce)量誤差大約(yue)相當于5m3/d（絕對(duì)增加值）。


　　利用測(cè)量的絕對增(zēng)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(jian)圖7）。計算結果(guǒ)表明，隻有氣(qi)體流量爲3m3/d以(yǐ)下液♉相流量(liàng)10m3/d以上時，滿量(liàng)程測量誤差(cha)在10%以内，其他(tā)測🌈點滿量😍程(chéng)誤差均大于(yu)10%。
3結論
（1）氣體流(liú)量較低時，在(zài)同一氣體流(liú)量下保持液(yè)相流量不變(bian)、液相含水率(lü)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(yóu)水兩相含水(shuǐ)率的影響很(hen)小，可以将油(you)/氣/水🔅三相的(de)流量測量問(wen)題簡化成🚶‍♀️氣(qi)/水兩相的流(liu)量測👄量問題(ti)。
（2）在不同含氣(qi)量條件下，渦(wo)輪在低液量(liàng)和高液量時(shi)🏃‍♀️有不同的🌍響(xiang)應規律，在水(shuǐ)流量高于15m3/d時(shi)，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(xì)，當含✨氣量達(dá)到10m3/d時，渦輪響(xiǎng)應呈水平的(de)台階狀，渦輪(lún)對液相流量(liang)失去了分辨(biàn)㊙️能力。
（3）液相流(liú)量較低時，渦(wō)輪流量計測(ce)量流量明顯(xian)高于标準流(liu)量，即使是較(jiao)低的氣體流(liú)量也會對渦(wō)輪流量計産(chan)生較大的測(cè)量誤差。當氣(qi)體流量爲3m3/d、液(ye)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(jian)下，液🔞相流量(liang)測量誤差均(jun1)大于10%。

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