摘要:油井(jǐng)産出流體(tǐ)中含油率(lü)的在線測(ce)量是評價(jia)産能♋的重(zhong)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼要指标。對(duì)多級旋流(liú)器和質量(liàng)流量計 組(zu)成的相比(bǐ)例測量系(xì)統進行了(le)測試試驗(yàn)，通過對氣(qì)水兩相流(liú)⭐的測量,證(zhèng)實了所述(shu)分離器有(you)很好的氣(qì)體❄️分離效(xiao)果🌈，進而通(tong)過油水兩(liang)相流的測(ce)量，證實了(le)系統對油(yóu)水兩相流(liu)的相含💋率(lǜ)測量❌有高(gāo)的準确性(xìng)和适應性(xing)。在.上述兩(liang)相工作的(de)基礎上，開(kāi)展了油氣(qi)水三相流(liu)的測試試(shì)驗，考察了(le)溶解氣對(dui)相含率測(ce)量的影響(xiang)，并通過理(lǐ)論分析和(hé)計算.定量(liàng)地驗證了(le)試驗結果(guo)，試驗和計(ji)算均表明(ming)，即使是少(shǎo)量的溶解(jiě)☎️氣,對相比(bi)例的測量(liàng)仍然會産(chǎn)生很大的(de)誤差。
0引言(yan)
　　油井的産(chǎn)出流體多(duō)爲油氣水(shui)三相流，其(qí)中伴生氣(qì)的存.在是(shì)難以對流(liú)量進行準(zhun)确測量的(de)主要因素(su)🍓"，其原因一(yi)是産出物(wu)中伴生氣(qi)時有時無(wu)，二是含量(liang)不固定叫(jiao)，三是現有(you)的 渦街流(liú)量計 等很(hen)難準确測(cè)量氣液兩(liang)相流的流(liú)量”，另外-.些(xie)測量方法(fǎ)則😍受💛到氣(qì)體含率的(de)影響，如超(chao)聲波流量(liàng)計在含氣(qi)率超過一(yī)定比例時(shi)就可能接(jiē)收不到回(huí)波信号用(yòng)。。鑒于上述(shù)原因，日前(qian)在井口開(kai)展的流量(liàng)測量🤞多采(cǎi)用一種簡(jian)易的旋流(liú)式氣體分(fen)離裝置，對(duì)分離氣體(tǐ)後的油⛹🏻‍♀️水(shui)混合流體(ti)，通過質量(liang)流量計進(jìn)一步🏒檢測(ce)含油量和(he)🥰含水量。在(zài)這種測量(liàng)方法中，旋(xuan)流式氣體(ti)分離🐇裝置(zhì)不需要供(gong)電，僅依靠(kao)流體的動(dòng)能通過多(duo)級旋流器(qi)實現氣液(ye)分離，在結(jie)構參🐉靈敏(min)設計合理(lǐ)的情況下(xia)，證實了這(zhe)種分離方(fang)法可以達(da)到很好的(de)分離效果(guǒ);另外，質量(liang)流量計也(ye)有很高的(de)測量㊙️精度(dù)，但由測量(liàng)結果得到(dao)的⭐含油率(lǜ)這一最終(zhōng)關心的重(zhòng)要被測量(liang)卻有很大(dà)的誤差，甚(shèn)至超過10%。通(tōng)過理論研(yan)究和試驗(yàn)驗證，證實(shi)了這種測(ce)量誤差産(chǎn)生的原因(yin)是由溶解(jie)氣引起的(de)，即少量的(de)溶解氣可(ke)以引起很(hen)大的測量(liang)誤差。在此(ci)基礎上，提(tí)出🔞了一種(zhǒng)改進的測(ce)量方法。
1氣(qì)體分離效(xiao)果
1.1測量系(xi)統的結構(gou)
　　帶有旋流(liú)式分離器(qi)和質量流(liú)量計的流(liú)量測量系(xì)統如圖1所(suǒ)🤩示🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。該系統(tong)作爲一-個(gè)整體，申接(jie)在生産管(guan)線上💃🏻，即測(cè)🔴量系統的(de)人口和出(chū)口分别與(yu)生産管線(xian)的來流和(he)去流管線(xian)相連。被測(cè)🙇🏻的氣液混(hun)合流體由(you)來流管道(dào)-7進人多級(jí)旋流分離(li)器-2，分離後(hòu)的氣體由(yóu)❗排氣管-1排(pai)出，油水混(hun)合流體經(jing)液體墊-3進(jìn)人液體排(pai)出管-4.并由(yóu)質量流量(liàng)計-5測量混(hùn)合液體的(de)質量，對已(yǐ)知的油水(shui)密度可由(you)質量計計(jì)直接得到(dào)油和水的(de)體積含量(liang)和質量流(liú)🥵量。測量過(guo)程完成後(hou)，被計量過(guo)🏃的液體和(hé)分離後的(de)氣體在測(cè)量裝置内(nèi)部彙合，從(cong)測量系統(tǒng)的出口⁉️-6排(pái)出并進入(ru)到生産管(guǎn)線的去流(liu)管道。測量(liàng)系統中液(yè)體墊🌈的作(zuò)用是使液(yè)體的出口(kou)高于分離(lí)器的底部(bu)，使氣體不(bu)🏃‍♀️易通過液(ye)體墊而進(jìn)人到液體(tǐ)🚶管道中。

1.2氣水分(fèn)離效果
　　爲(wei)了驗證氣(qi)體的分離(li)效果，分别(bie)對純水和(hé)氣水兩種(zhǒng)情況進行(hang)了測量。通(tong)過質量流(liú)量計測量(liang)流量，在純(chun)水時質量(liang)流量測量(liàng)出的水的(de)密度爲0.979g/ml。對(duì)氣水兩相(xiàng)流試💜驗時(shi)，将圖1所示(shì)測量系統(tong)接人到圖(tú)2所示的試(shi)驗流程中(zhong)，試驗時🚶，考(kǎo)慮到氣體(ti)相對于水(shui)的流量越(yue)大，氣液分(fèn)👉離難度也(yě)越大，也更(geng)難保證測(cè)量精度🌈。爲(wei)了加嚴考(kao)核，試驗時(shí)采用的水(shuǐ)流量爲5.7lm'/d，加(jiā)人的氣🤟體(tǐ)體積流量(liàng)爲水📞的90%，質(zhì)量流量計(jì)輸出的質(zhì)量流量、體(ti)積流量、質(zhi)量、體積🚩、密(mì)度，見表1。表(biǎo)I中密度誤(wu)差是指加(jiā)氣前後流(liú)量計所測(cè)密度的相(xiàng)對誤差。
對(duì)表1給出的(de)試驗結果(guo)分析如下(xia):

1)加氣後，質(zhì)量流量計(ji)給出的流(liu)量是不恒(heng)定的，其中(zhong)質量流量(liàng)的最大值(zhi)是最小值(zhí)的2.7倍，說明(ming)在含氣率(lǜ)較高的情(qíng)況下，流體(tǐ)✊的流量是(shi)不穩定的(de)。流量時大(da)時小，類似(si)于泡狀流(liu)，這✉️與純水(shuǐ)情況下的(de)穩定流量(liang)有着明顯(xian)的差異。這(zhe)🙇‍♀️種差異體(ti)現了高含(hán)✊氣率的特(tè)征，也充分(fèn)說明了氣(qi)體與液體(ti)是不可能(neng)完全均勻(yún)地混合到(dao)一🌏起♉的。
2)在(zai)含氣率爲(wèi)90%的情況下(xia)，相對于純(chun)水情況而(ér)言，流體密(mì)度的平均(jun1)🐕測量誤差(chà)爲1.01%。這說明(ming)即使在氣(qì)體流量很(hen)大情況💰下(xia)，分離系⭐統(tǒng)仍然是比(bi)較好的，存(cún)在誤差的(de)原因認爲(wei)是水中有(you)一定的溶(róng)解度引起(qǐ)的，但這種(zhǒng)溶解度❓對(duì)測量結影(ying)響不大。
2油(you)水混合流(liu)體中相比(bǐ)例測量
　　将(jiang)水和購置(zhi)的機械白(bái)油分别經(jīng)電子秤稱(chēng)量後，注人(ren)到🚶試🐆驗系(xì)統的攪拌(ban)罐内，其中(zhong)含水率爲(wèi)60%，含油率爲(wei)40%。在🐇攪拌均(jun1)勻的情況(kuang)下，啓動流(liú)體泵及測(ce)量系統進(jin)行試驗,其(qí)中泵的排(pái)❤️量爲4.8m/d。由于(yu)這種🛀🏻試驗(yàn)不含氣體(tǐ)，流體的流(liu)動非常穩(wěn)定，多次試(shì)驗結果的(de)一緻性也(yě)很好，表2給(gěi)出了一組(zu)典型的試(shi)驗結果。

對(duì)表2所示試(shì)驗結果分(fèn)析如下:
1)表(biao)2中給出的(de)流速是穩(wěn)定的，且混(hun)合密度也(ye)是均勻的(de)，這一現象(xiang)🈲體現了流(liu)體中不含(hán)氣體時流(liú)體流動的(de)穩定性，同(tong)時也說明(míng)油水兩相(xiang)流經過合(hé)理地攪拌(ban)後，混合是(shì)均勻的。
2)雖(sui)然瞬時含(han)水率有一(yī)定誤差，但(dàn)-段時間内(nèi)的平均含(hán)水😄率爲60.17%，與(yǔ)60%的實際含(han)水率非常(cháng)接近。瞬時(shi)值波動的(de)原因認❓爲(wei)是🛀油包水(shuǐ)造💃成的局(jú)部混合不(bu)均勻所緻(zhi)。
3油氣水三(san)相流的測(ce)量
　　前述油(you)水混合液(ye)體試驗的(de)結果表明(ming)，如果氣液(yè)分離效果(guo)較好，即氣(qì)體能夠被(bèi)充分分離(li)，采用質量(liàng)流量計測(cè)量含水率(lǜ)或含油率(lǜ)是可行的(de)。爲此開展(zhan)了♌油氣水(shui)🔴三相流的(de)試驗，結果(guǒ)見表3。表3中(zhōng)彙總了加(jiā)氣與不加(jia)氣的測量(liang)結果，以形(xing)成對比。試(shì)驗用液體(ti)的✌️體積仍(réng)然是含水(shuǐ)率60%，含油率(lü)40%，加入的氣(qi)體是液體(ti)體♉積流量(liang)的90%。

　　表3中所(suǒ)述标定結(jie)果是指:對(dui)圖1所示測(cè)量系統測(cè)量後的流(liú)體🈲，由電子(zǐ)稱和計量(liàng)管分别計(ji)量質量和(hé)體積而得(dé)到的結果(guo)。由🔞于電子(zǐ)稱的分辦(bàn)率爲10g，,計量(liang)管‼️的橫截(jie)面積較小(xiǎo)，由讀取液(yè)面高度得(dé)出的體積(jī)誤差也很(hen)小🔞，所以認(ren)爲這種标(biao)定結果是(shi)比較準确(què)的❤️。由表3可(kě)知，不加氣(qì)時，就質量(liang)和體積而(ér)言，标定的(de)結🔴果與質(zhi)量流量計(jì)的結果非(fēi)常✨接近，進(jìn)一步證實(shí)了🔞标定結(jié)果是準确(que)的。
加氣前(qián)後，質量流(liu)量計測量(liàng)到的質量(liang)分别爲:46.005kg和(hé)46.363kg;體積♉分🥰别(bié)爲49.116L和50.262L,質量(liang)和體積的(de)相對誤差(chà)爲:0.52%和0.67%，這說(shuo)明不論⭕加(jia)氣與否，質(zhì)量流量計(jì)測量的體(ti)積和質量(liang)與标定結(jie)果是基本(ben)相同🔆的。但(dàn)含油率則(zé)由加氣前(qián)的39.2%變爲加(jiā)氣🌍後的49.4%，與(yǔ)40%的實際含(hán)油✉️率産生(shēng)了很大的(de)誤差。需要(yao)說明的是(shi):表3所述🔴加(jia)氣後的體(ti)積是對取(qu)樣㊙️流體靜(jing)置一.段時(shi)間後計量(liàng)的，靜置的(de)原因是流(liú)體中有大(dà)量🌂的溶解(jie)🏃🏻氣，目測⛱️就(jiù)可到氣池(chí)逸出。靜置(zhì)後溶解氣(qi)将逐步逸(yì)出🛀🏻，假定質(zhi)量流量計(ji)的😄計量結(jie)果是準确(què)的，則逸出(chu)的氣體爲(wei):
氣體逸出(chū)量=流量計(jì)體積-取樣(yàng)體積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事實(shi)上，在常溫(wen)常壓下，白(bai)油對氣體(ti)的體積溶(rong)解度可達(dá)5.6%，上述體積(jī)的變化量(liang)在溶解度(du)範圍内并(bìng)小于🔱理論(lun)上的溶解(jiě)度。這就說(shuo)🌈明:溶解氣(qi)的存在并(bing)不會引起(qi)休積的明(míng)🔅顯變化，但(dan)會對相含(hán)率産生很(hen)大的誤差(cha)。由第二次(ci)加氣後的(de)結果再次(ci)說明了相(xiàng)同的現象(xiang)，但得到的(de)含油率誤(wù)差更大，其(qí)原因是靜(jìng)置時間相(xiang)對較短，氣(qì)體逸出量(liang)更少♊。
4溶解(jie)氣引起相(xiàng)含率誤差(chà)的驗證
　　由(you)取出的樣(yang)品計算相(xiang)含率時，可(kě)認爲樣品(pin)中的大部(bù)分⛹🏻‍♀️氣體已(yǐ)經逸出。設(she)油水兩相(xiàng)流中體積(ji)、質量、相含(hán)率🔞分别🎯爲(wei)V、m、x，并👈用下标(biao)0和W分别表(biao)示油和水(shuǐ)，不帶下🈲标(biāo)的V和m分别(bié)表示總體(tǐ)積和總質(zhì)量，則有:


　　上(shàng)述計算結(jie)果與流量(liàng)計的測量(liàng)結果符合(he)地很好，通(tōng)過以_上計(jì)算可知，在(zài)加氣與不(bú)加氣的情(qing)況下，雖然(rán)混合密度(dù)相差僅0.014kg/L，但(dan)是含油率(lü)卻相差10.5%。由(you)此可見，少(shǎo)量的溶解(jiě)氣對含油(you)率的測量(liang)産生很大(dà)的誤差。如(rú)果以标定(ding)的混合密(mi)度計算，則(zé)含油率相(xiàng)差3.5%，其原因(yīn)是因爲取(qu)📐樣并靜置(zhi)後已有氣(qi)體逸出。
5結(jié)束語
1)質量(liang)流量計對(dui)油水兩相(xiang)流的相比(bi)例測量有(yǒu)很高的精(jīng)度,
2)多級旋(xuan)流式分離(li)器對氣體(tǐ)有很好的(de)分離效果(guǒ)，但無法消(xiāo)除油中的(de)溶解氣。
3)氣(qi)體分離後(hòu)，溶解在油(you)品中的氣(qì)體即使很(hěn)少，采用🌐質(zhì)量流量測(cè)量到的相(xiàng)比例仍然(rán)會産生很(hen)大的誤差(chà)。

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