摘(zhai)要：在(zai)三相(xiang)流實(shi)驗裝(zhuang)置上(shang)采用(yong)傘式(shi)集流(liu)器對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計 在(zai)氣/水(shui)兩相(xiang)流及(ji)油、氣(qi)、水三(san)相流(liu)中進(jin)行實(shi)驗，獲(huo)得🙇‍♀️了(le)渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)氣/水(shui)兩相(xiang)流及(ji)油/氣(qi)/水三(san)相流(liu)條件(jian)下的(de)實驗(yan)數據(ju)，分🈲析(xi)氣體(ti)對渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)流量(liang)的影(ying)⛱️響。在(zai)氣體(ti)流量(liang)較低(di)時🌍，渦(wo)輪流(liu)量計(ji)與液(ye)相流(liu)量的(de)響應(ying)關系(xi)受油(you)水兩(liang)相含(han)水率(lü)的影(ying)響較(jiao)小，可(ke)以将(jiang)油/氣(qi)/水三(san)相的(de)流量(liang)測量(liang)問題(ti)簡化(hua)成氣(qi)/水兩(liang)相的(de)流量(liang)測量(liang)問題(ti)。氣體(ti)會對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計産(chan)生較(jiao)大的(de)測量(liang)誤差(cha)，當氣(qi)體流(liu)量爲(wei)3m3/d、液相(xiang)流量(liang)小于(yu)10m3/d的條(tiao)❗件下(xia)以及(ji)氣體(ti)流量(liang)大于(yu)3m3/d的條(tiao)件下(xia)，液相(xiang)流量(liang)測量(liang)誤差(cha)大于(yu)10%。
0引言(yan)
　　渦輪(lun)流量(liang)計已(yi)廣泛(fan)應用(yong)于井(jing)下油(you)、水兩(liang)相流(liu)流量(liang)測量(liang)，它具(ju)有儀(yi)表常(chang)數穩(wen)定的(de)優點(dian)，在油(you)水兩(liang)相流(liu)條件(jian)下可(ke)以正(zheng)确測(ce)量流(liu)量，并(bing)取得(de)良好(hao)的應(ying)用效(xiao)㊙️果。渦(wo)輪流(liu)量計(ji)通常(chang)在油(you)/水兩(liang)相流(liu)條件(jian)下進(jin)行标(biao)⭕定，對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計的(de)也主(zhu)要在(zai)油/水(shui)兩相(xiang)♍流下(xia)進行(hang)。大慶(qing)油田(tian)及中(zhong)國多(duo)數陸(lu)相油(you)田的(de)生産(chan)井普(pu)遍存(cun)⭕在産(chan)氣、脫(tuo)氣現(xian)象，在(zai)測試(shi)井段(duan)存在(zai)油氣(qi)水三(san)相流(liu)💛的情(qing)況。氣(qi)相的(de)加入(ru)使渦(wo)輪流(liu)量計(ji)的響(xiang)應特(te)性發(fa)生了(le)明顯(xian)的變(bian)化，對(dui)🌈産出(chu)剖面(mian)的測(ce)量産(chan)生了(le)影響(xiang)，氣體(ti)對低(di)産井(jing)的測(ce)量影(ying)響尤(you)爲嚴(yan)重，因(yin)爲在(zai)低産(chan)井中(zhong)容易(yi)出現(xian)高含(han)氣率(lü)情況(kuang)，有必(bi)要渦(wo)輪流(liu)量計(ji)🔴在油(you)井中(zhong)産氣(qi)時的(de)響應(ying)特💋性(xing)。
　　渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)油/氣(qi)/水三(san)相流(liu)下的(de)響應(ying)已有(you)人針(zhen)對🧡不(bu)♈同🏃‍♀️的(de)測💛井(jing)儀器(qi)。基于(yu)傘集(ji)流渦(wo)輪流(liu)量計(ji)與放(fang)射性(xing)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼密度(du)－持水(shui)✂️率計(ji)組合(he)儀在(zai)油氣(qi)水三(san)相流(liu)流動(dong)裝置(zhi)中的(de)動态(tai)🙇‍♀️結果(guo)，建立(li)了三(san)相流(liu)渦輪(lun)流量(liang)計統(tong)🌏計測(ce)量模(mo)型。對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)水平(ping)模拟(ni)井中(zhong)測量(liang)油氣(qi)水三(san)相流(liu)進行(hang)了實(shi)🏒驗。
　　在(zai)多相(xiang)流模(mo)拟實(shi)驗裝(zhuang)置上(shang)采用(yong)渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)油/氣(qi)/水三(san)相⛱️流(liu)及氣(qi)/水兩(liang)相流(liu)條件(jian)下開(kai)展室(shi)内動(dong)态🏃‍♂️實(shi)驗，渦(wo)輪流(liu)量計(ji)在📱油(you)、氣、水(shui)三相(xiang)流及(ji)氣/水(shui)兩相(xiang)流低(di)産氣(qi)㊙️（氣體(ti)流量(liang)不大(da)于15m3/d）條(tiao)件下(xia)的響(xiang)♌應特(te)性，計(ji)算氣(qi)體對(dui)渦輪(lun)流量(liang)計♌測(ce)量液(ye)相流(liu)量産(chan)生的(de)測量(liang)誤⭐差(cha)，爲該(gai)儀器(qi)應用(yong)到三(san)相流(liu)的生(sheng)産測(ce)井中(zhong)提供(gong)借鑒(jian)。
1實驗(yan)條件(jian)及實(shi)驗方(fang)案
　　實(shi)驗在(zai)大慶(qing)油田(tian)測井(jing)試井(jing)檢測(ce)實驗(yan)中心(xin)多相(xiang)流實(shi)驗室(shi)24ｍ模🙇‍♀️拟(ni)井中(zhong)進行(hang)。透明(ming)的有(you)機玻(bo)璃井(jing)筒内(nei)徑爲(wei)125ｍｍ，實驗(yan)介質(zhi)爲自(zi)來😘水(shui)、柴油(you)和壓(ya)縮空(kong)氣，實(shi)驗中(zhong)油⭕、氣(qi)、水的(de)流量(liang)可以(yi)由儀(yi)表正(zheng)确控(kong)制和(he)計量(liang)。實驗(yan)儀器(qi)采用(yong)安裝(zhuang)有傘(san)式🏒集(ji)流器(qi)的♉渦(wo)輪流(liu)量🌏計(ji)。傘式(shi)集♊流(liu)器具(ju)有16根(gen)✊金屬(shu)傘筋(jin)，傘布(bu)采用(yong)高強(qiang)度薄(bao)織料(liao)，質密(mi)不透(tou)氣，集(ji)流👉效(xiao)果好(hao)。采用(yong)傘式(shi)集流(liu)器可(ke)以使(shi)測量(liang)通道(dao)内的(de)流體(ti)流速(su)提高(gao)幾十(shi)倍，并(bing)且使(shi)被測(ce)流體(ti)混合(he)更加(jia)均勻(yun)。渦輪(lun)流量(liang)計安(an)裝在(zai)集🈲流(liu)傘上(shang)部，油(you)/氣/水(shui)混合(he)流體(ti)被集(ji)流傘(san)集流(liu)後，從(cong)進液(ye)口流(liu)入測(ce)量通(tong)道，流(liu)經渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)流量(liang)，再由(you)出液(ye)口😘流(liu)回到(dao)井筒(tong)（見圖(tu)1）。
　　渦輪(lun)流量(liang)計位(wei)于傘(san)式集(ji)流器(qi)上部(bu)，傳感(gan)器内(nei)徑爲(wei)19mm。渦輪(lun)❤️測量(liang)流量(liang)範圍(wei)爲3～80m3/d，測(ce)量精(jing)度爲(wei)±5%。根據(ju)儀器(qi)的工(gong)作原(yuan)理及(ji)儀器(qi)結構(gou)等條(tiao)件，實(shi)驗時(shi)氣體(ti)流量(liang)範圍(wei)爲3～15m3/d，流(liu)量✍️調(diao)節分(fen)别爲(wei)3、5、7、10、15m3/d；油水(shui)液相(xiang)流量(liang)範圍(wei)爲3～80m3/d，流(liu)量調(diao)節分(fen)别爲(wei)3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水(shui)率調(diao)節範(fan)圍50%～100%。實(shi)驗中(zhong)，先固(gu)定某(mou)一氣(qi)✌️體流(liu)量，待(dai)氣體(ti)流量(liang)穩定(ding)🛀🏻後分(fen)别調(diao)節油(you)水兩(liang)相含(han)水率(lü)和流(liu)量，待(dai)流動(dong)穩定(ding)後，進(jin)行測(ce)量。

2實(shi)驗結(jie)果及(ji)分析(xi)
2．1油氣(qi)水三(san)相條(tiao)件下(xia)含水(shui)率對(dui)流量(liang)測量(liang)的影(ying)響
　　在(zai)不同(tong)氣體(ti)流量(liang)下标(biao)定了(le)渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)油、氣(qi)、水🤟三(san)相流(liu)中不(bu)🤞同氣(qi)相流(liu)量不(bu)同液(ye)相含(han)水率(lü)時的(de)響應(ying)圖2固(gu)定氣(qi)體流(liu)量5m3/d渦(wo)輪流(liu)量計(ji)标定(ding)曲線(xian)曲線(xian)。圖2爲(wei)固定(ding)氣體(ti)流量(liang)5m3/d、液相(xiang)流量(liang)及液(ye)相含(han)水率(lü)變化(hua)時測(ce)量的(de)渦輪(lun)響應(ying)曲線(xian)，液相(xiang)流量(liang)從60m3/d逐(zhu)漸遞(di)減到(dao)5m3/d，含水(shui)率從(cong)100%逐漸(jian)遞減(jian)到50%。測(ce)量數(shu)據表(biao)明，當(dang)改變(bian)不同(tong)液相(xiang)流量(liang)時的(de)測🤟量(liang)結果(guo)與10m3/d的(de)測量(liang)結果(guo)一緻(zhi)，即當(dang)固🏃🏻‍♂️定(ding)氣體(ti)流量(liang)5m3/d時，在(zai)同一(yi)液相(xiang)流量(liang)下❌，當(dang)含水(shui)率從(cong)100%變化(hua)到50%時(shi)，渦輪(lun)響應(ying)數♌值(zhi)基本(ben)不變(bian)，保持(chi)在同(tong)一數(shu)值，即(ji)渦輪(lun)響應(ying)受油(you)水比(bi)例變(bian)化的(de)影響(xiang)較小(xiao)。分析(xi)認爲(wei)，當液(ye)相流(liu)量大(da)于5m3/d時(shi)，由于(yu)集流(liu)傘的(de)集流(liu)作用(yong)，使測(ce)量通(tong)道内(nei)的流(liu)體流(liu)速提(ti)高，油(you)水兩(liang)相以(yi)泡狀(zhuang)流❗流(liu)動，并(bing)且使(shi)被測(ce)流體(ti)油📧水(shui)混合(he)更加(jia)均勻(yun)，減小(xiao)了油(you)水相(xiang)間的(de)滑脫(tuo)效應(ying)；氣相(xiang)的擾(rao)動也(ye)減小(xiao)了油(you)水相(xiang)間的(de)滑脫(tuo)，使得(de)渦輪(lun)流量(liang)計響(xiang)應♋受(shou)油水(shui)兩相(xiang)含水(shui)率變(bian)化影(ying)響較(jiao)小，氣(qi)相成(cheng)爲影(ying)響渦(wo)輪流(liu)量計(ji)響應(ying)的主(zhu)要因(yin)素。

　　圖(tu)3爲固(gu)定氣(qi)體流(liu)量5m3/d标(biao)定的(de)渦輪(lun)流量(liang)計響(xiang)應圖(tu)版。實(shi)驗數(shu)據表(biao)明，對(dui)于固(gu)定的(de)氣相(xiang)流量(liang)、不同(tong)含水(shui)率下(xia)的測(ce)量曲(qu)線🔴近(jin)于重(zhong)合，說(shuo)明對(dui)于固(gu)定的(de)氣相(xiang)流量(liang)渦輪(lun)響應(ying)與液(ye)相流(liu)量的(de)響應(ying)關系(xi)受油(you)水兩(liang)相含(han)水率(lü)的影(ying)響很(hen)小。因(yin)此，在(zai)氣體(ti)流量(liang)較🧑🏽‍🤝‍🧑🏻低(di)時，油(you)/氣/水(shui)三相(xiang)的流(liu)🌂量測(ce)量問(wen)題㊙️可(ke)以簡(jian)化成(cheng)氣/水(shui)兩相(xiang)的流(liu)量測(ce)量問(wen)🔅題。固(gu)定氣(qi)體流(liu)量10m3/d及(ji)15m3/d标定(ding)的渦(wo)輪🔞流(liu)量計(ji)響應(ying)規律(lü)同圖(tu)3。

2．2氣(qi)/水兩(liang)相條(tiao)件下(xia)的實(shi)驗結(jie)果及(ji)誤差(cha)分析(xi)
　　圖4爲(wei)傘式(shi)集流(liu)器渦(wo)輪流(liu)量計(ji)在氣(qi)/水兩(liang)相流(liu)圖4渦(wo)輪流(liu)量計(ji)💋氣😍水(shui)兩相(xiang)流标(biao)定圖(tu)版中(zhong)的響(xiang)應圖(tu)版。渦(wo)輪在(zai)低液(ye)量和(he)♌高流(liu)量時(shi)有不(bu)同的(de)規律(lü)，在水(shui)流量(liang)🔞高于(yu)15m3/d時，保(bao)持氣(qi)量不(bu)變💰，渦(wo)輪響(xiang)應與(yu)水流(liu)量呈(cheng)線性(xing)關系(xi)。在低(di)液量(liang)下，即(ji)在水(shui)流量(liang)低于(yu)15m3/d時，渦(wo)輪響(xiang)應與(yu)🌈水相(xiang)流量(liang)呈非(fei)線性(xing)關系(xi)。此時(shi)随着(zhe)水🏒流(liu)量的(de)增加(jia)👉，渦輪(lun)響應(ying)也增(zeng)加，但(dan)較純(chun)水時(shi)的響(xiang)應增(zeng)加緩(huan)慢，而(er)且随(sui)着氣(qi)量的(de)增加(jia)，渦輪(lun)響應(ying)對液(ye)相的(de)敏感(gan)性越(yue)♋差。當(dang)氣量(liang)達到(dao)10m3/d時，幾(ji)✔️乎呈(cheng)平的(de)台階(jie)，說明(ming)☎️此時(shi)渦輪(lun)對液(ye)相流(liu)❤️量失(shi)去了(le)分⛱️辨(bian)能力(li)，渦輪(lun)流量(liang)計在(zai)高氣(qi)🚩量時(shi)測量(liang)低液(ye)相流(liu)量會(hui)有較(jiao)大誤(wu)差。分(fen)析認(ren)爲，當(dang)水流(liu)量較(jiao)低（水(shui)流量(liang)小于(yu)🤩15m3/d）時，在(zai)集流(liu)測量(liang)通道(dao)内，當(dang)氣量(liang)較少(shao)時，氣(qi)相滑(hua)脫明(ming)顯，氣(qi)👄相🌈以(yi)較大(da)的氣(qi)泡向(xiang)上流(liu)動［如(ru)圖5（ａ）所(suo)示，水(shui)流量(liang)10m3/d、氣流(liu)量⚽1．44m3/d］，氣(qi)相對(dui)渦輪(lun)起主(zhu)❤️導作(zuo)用，使(shi)渦輪(lun)響應(ying)明顯(xian)偏高(gao)；随着(zhe)👣氣相(xiang)流量(liang)的增(zeng)加，持(chi)氣率(lü)不斷(duan)增加(jia)，更多(duo)的氣(qi)泡在(zai)集流(liu)傘頂(ding)端聚(ju)集形(xing)成段(duan)塞進(jin)入集(ji)流通(tong)㊙️道。圖(tu)5（ｂ）爲水(shui)流量(liang)10m3/d、氣相(xiang)流量(liang)4．8m3/d時拍(pai)攝的(de)高速(su)攝像(xiang)圖片(pian)，圖片(pian)☎️顯示(shi)測量(liang)通道(dao)内氣(qi)❌/水兩(liang)相流(liu)爲段(duan)塞流(liu)。圖6爲(wei)此時(shi)采集(ji)的渦(wo)輪響(xiang)應實(shi)時波(bo)動信(xin)号，随(sui)大塊(kuai)氣體(ti)段塞(sai)的出(chu)現，渦(wo)輪響(xiang)應頻(pin)率劇(ju)烈波(bo)動，最(zui)高幅(fu)度可(ke)達40Ｈｚ，渦(wo)輪響(xiang)應的(de)平均(jun)值增(zeng)😄加，導(dao)緻渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)流量(liang)明顯(xian)偏高(gao)。尤其(qi)是氣(qi)相🤩流(liu)量較(jiao)高（大(da)于９．6m3/d）時(shi)，在集(ji)流傘(san)頂部(bu)形成(cheng)🐆氣頂(ding)，集流(liu)🌈測量(liang)通道(dao)内的(de)氣段(duan)塞更(geng)加嚴(yan)重，較(jiao)多的(de)水流(liu)量被(bei)迫從(cong)集🔴流(liu)傘與(yu)井壁(bi)之間(jian)的縫(feng)隙漏(lou)失，渦(wo)輪對(dui)液相(xiang)流量(liang)變化(hua)🤟失去(qu)了分(fen)辨能(neng)力，使(shi)渦輪(lun)流量(liang)計産(chan)生了(le)較大(da)的測(ce)量誤(wu)差。



2．3測(ce)量誤(wu)差分(fen)析
　　在(zai)實際(ji)的産(chan)出剖(pou)面測(ce)量中(zhong)，儀器(qi)通常(chang)在液(ye)相中(zhong)标定(ding)🎯刻度(du)圖版(ban)。測井(jing)時不(bu)知道(dao)井下(xia)是否(fou)有氣(qi)，如果(guo)存在(zai)氣體(ti)，仍然(ran)使用(yong)液相(xiang)圖版(ban)解釋(shi)，會産(chan)生很(hen)多誤(wu)差。
　　利(li)用清(qing)水中(zhong)渦輪(lun)的刻(ke)度方(fang)程計(ji)算加(jia)入不(bu)同氣(qi)體流(liu)🚩量後(hou)渦🏃‍♀️輪(lun)響應(ying)頻率(lü)所對(dui)應的(de)流量(liang)，即爲(wei)加入(ru)氣體(ti)後的(de)測量(liang)流量(liang)，再用(yong)所得(de)測量(liang)流量(liang)減去(qu)配比(bi)的标(biao)準水(shui)流量(liang)，得到(dao)氣相(xiang)加入(ru)後⭐測(ce)量的(de)絕對(dui)增加(jia)值🐇，即(ji)加入(ru)氣相(xiang)流量(liang)産生(sheng)的測(ce)量㊙️誤(wu)差（見(jian)表1）。計(ji)算結(jie)果表(biao)明，加(jia)入氣(qi)體流(liu)量後(hou)，渦輪(lun)的測(ce)量流(liu)量明(ming)顯增(zeng)加，尤(you)其是(shi)液相(xiang)流✨量(liang)較低(di)時，增(zeng)加的(de)測量(liang)流量(liang)更✍️高(gao)，氣🧡體(ti)對流(liu)量測(ce)量産(chan)生了(le)較大(da)的測(ce)量誤(wu)差。低(di)氣量(liang)下，平(ping)均1m3/d的(de)氣量(liang)産生(sheng)的測(ce)量誤(wu)差大(da)約相(xiang)當于(yu)5m3/d（絕對(dui)增加(jia)值）。


　　利(li)用測(ce)量的(de)絕對(dui)增加(jia)值除(chu)以滿(man)量程(cheng)流量(liang)80m3/d，得到(dao)氣體(ti)對流(liu)量測(ce)量的(de)滿量(liang)程誤(wu)差（見(jian)圖7）。計(ji)算結(jie)果表(biao)明，隻(zhi)有㊙️氣(qi)體💚流(liu)量爲(wei)3m3/d以💔下(xia)液相(xiang)流量(liang)10m3/d以上(shang)時，滿(man)量程(cheng)測量(liang)誤差(cha)在10%以(yi)内，其(qi)他測(ce)點滿(man)量🈲程(cheng)誤差(cha)均大(da)于10%。
3結(jie)論
（1）氣(qi)體流(liu)量較(jiao)低時(shi)，在同(tong)一氣(qi)體流(liu)量下(xia)保持(chi)液相(xiang)流量(liang)不變(bian)、液相(xiang)含水(shui)率從(cong)100%變化(hua)到50%時(shi)，渦輪(lun)流量(liang)計與(yu)液相(xiang)流☔量(liang)的響(xiang)應關(guan)系不(bu)受♻️油(you)水兩(liang)相含(han)水率(lü)的影(ying)響☎️或(huo)受油(you)水兩(liang)相含(han)水率(lü)的影(ying)響很(hen)小，可(ke)以将(jiang)油/氣(qi)/水三(san)相的(de)流量(liang)測量(liang)問題(ti)簡化(hua)成🏒氣(qi)/水兩(liang)相的(de)流量(liang)測💋量(liang)問題(ti)。
（2）在不(bu)同含(han)氣量(liang)條件(jian)下，渦(wo)輪在(zai)低液(ye)量和(he)高液(ye)量時(shi)✂️有不(bu)☀️同的(de)響應(ying)規律(lü)，在水(shui)流量(liang)高于(yu)15m3/d時，渦(wo)輪響(xiang)應與(yu)水流(liu)量呈(cheng)😘線性(xing)🌍關系(xi)。在水(shui)流量(liang)低于(yu)15m3/d時，渦(wo)輪響(xiang)應與(yu)📱水相(xiang)流量(liang)呈非(fei)線性(xing)關😍系(xi)，當含(han)✉️氣量(liang)達到(dao)10m3/d時，渦(wo)輪響(xiang)應呈(cheng)水平(ping)的台(tai)階狀(zhuang)，渦輪(lun)對液(ye)相流(liu)量失(shi)⭕去了(le)分辨(bian)能力(li)。
（3）液相(xiang)流量(liang)較低(di)時，渦(wo)輪流(liu)量計(ji)測量(liang)流量(liang)明顯(xian)高于(yu)标準(zhun)流量(liang)，即使(shi)是較(jiao)低的(de)氣體(ti)流量(liang)也會(hui)對渦(wo)輪流(liu)量計(ji)産生(sheng)🤩較大(da)的測(ce)量誤(wu)差。當(dang)氣體(ti)流量(liang)爲3m3/d、液(ye)相流(liu)量小(xiao)于10m3/d的(de)條件(jian)下以(yi)及🔞氣(qi)體流(liu)量大(da)于3m3/d的(de)條件(jian)下，液(ye)😄相流(liu)量測(ce)量誤(wu)差均(jun)大于(yu)10%。

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