摘(zhai)要:油井(jing)産出流(liu)體中含(han)油率的(de)在線測(ce)量是評(ping)價🐪産能(neng)🔴的重要(yao)📞指标。對(dui)多級旋(xuan)流器和(he)質量流(liu)量計 組(zu)成的相(xiang)比例測(ce)量系統(tong)進行了(le)測試試(shi)驗，通過(guo)對氣水(shui)🧡兩相流(liu)的測量(liang),證實了(le)所述分(fen)離器有(you)很好的(de)👈氣體分(fen)離效果(guo)，進而通(tong)過油水(shui)兩相流(liu)的測量(liang)，證實了(le)系統🏒對(dui)油水兩(liang)相流🥵的(de)相含率(lü)測量有(you)高的準(zhun)确性和(he)适應性(xing)。在.上述(shu)兩相工(gong)作😍的基(ji)礎上，開(kai)展了油(you)氣水三(san)相流的(de)測試試(shi)驗，考察(cha)了溶解(jie)氣對相(xiang)含率測(ce)量的影(ying)響，并通(tong)過理論(lun)分析🏃🏻和(he)計算.定(ding)量地驗(yan)證了試(shi)驗結果(guo)，試驗和(he)計算均(jun)表明，即(ji)使是少(shao)量的溶(rong)❤️解氣,對(dui)相比例(li)的測量(liang)仍然會(hui)産生很(hen)大的誤(wu)差。
0引言(yan)
　　油井的(de)産出流(liu)體多爲(wei)油氣水(shui)三相流(liu)，其中伴(ban)生氣的(de)存.在是(shi)💃🏻難以對(dui)流量進(jin)行準确(que)測量的(de)主要因(yin)素"，其原(yuan)🌈因一🌈是(shi)産出物(wu)中伴💁生(sheng)氣時有(you)時無，二(er)是含量(liang)🎯不固定(ding)👅叫，三是(shi)現有的(de) 渦街流(liu)量計 等(deng)很難準(zhun)确測量(liang)氣液兩(liang)相流的(de)流量”，另(ling)外-.些測(ce)量方♈法(fa)則受到(dao)氣體含(han)率的影(ying)響，如超(chao)聲波流(liu)量計在(zai)含氣率(lü)超過一(yi)定比例(li)時就可(ke)能接收(shou)不到回(hui)波信号(hao)用。。鑒于(yu)上述原(yuan)因，日前(qian)在井💯口(kou)開展的(de)流量測(ce)量多采(cai)用一🌐種(zhong)簡易的(de)旋流式(shi)氣體分(fen)離裝置(zhi)，對分離(li)🤟氣體後(hou)的油💛水(shui)混合流(liu)體，通過(guo)質量流(liu)量計進(jin)一步檢(jian)測含油(you)量🈲和含(han)水量。在(zai)這種測(ce)量方法(fa)中，旋流(liu)式🔱氣體(ti)分離裝(zhuang)置不需(xu)要供電(dian)，僅依靠(kao)流體的(de)動能通(tong)過多級(ji)旋流器(qi)實現氣(qi)液分離(li)，在結構(gou)參🔴靈敏(min)設計合(he)理的情(qing)況下，證(zheng)實了這(zhe)種分離(li)方法可(ke)以達到(dao)很好的(de)分離效(xiao)果;另外(wai)，質量流(liu)量計也(ye)有很高(gao)的測量(liang)精度，但(dan)由測量(liang)結果得(de)到的👨‍❤️‍👨含(han)油率這(zhe)一最終(zhong)關心的(de)重要被(bei)測量卻(que)有很大(da)的誤差(cha)，甚至超(chao)過10%。通過(guo)理論研(yan)究和🍓試(shi)驗驗證(zheng)，證實了(le)這種測(ce)量誤差(cha)産生的(de)原因是(shi)由溶解(jie)氣引起(qi)的，即少(shao)量的溶(rong)解氣可(ke)以引起(qi)很大的(de)測量誤(wu)差。在此(ci)基礎上(shang)，提出了(le)一種改(gai)進的測(ce)量方法(fa)。
1氣體分(fen)離效果(guo)
1.1測量系(xi)統的結(jie)構
　　帶有(you)旋流式(shi)分離器(qi)和質量(liang)流量計(ji)的流量(liang)測量系(xi)統如圖(tu)1所示。該(gai)系統作(zuo)爲一-個(ge)整體，申(shen)接在生(sheng)産管線(xian)上，即測(ce)量系統(tong)的人口(kou)和出口(kou)分别與(yu)生産管(guan)線的來(lai)流和去(qu)流管線(xian)相連。被(bei)測✏️的氣(qi)液混合(he)流體由(you)來流管(guan)道✉️-7進人(ren)多級旋(xuan)流分離(li)❌器-2，分離(li)後的氣(qi)體由排(pai)氣管-1排(pai)出，油水(shui)混合流(liu)體經液(ye)體墊-3進(jin)人液體(ti)排出管(guan)-4.并由質(zhi)量流量(liang)計-5測量(liang)混合液(ye)體的質(zhi)量，對已(yi)🤞知的油(you)水✔️密度(du)可由質(zhi)量計計(ji)直接得(de)到油和(he)水的體(ti)🔴積含量(liang)和質量(liang)流☀️量。測(ce)量過程(cheng)完成後(hou)，被計量(liang)過的液(ye)體和分(fen)離後的(de)氣🎯體在(zai)測量裝(zhuang)置内部(bu)彙合，從(cong)測量系(xi)統的出(chu)口🐕-6排出(chu)并㊙️進入(ru)到生産(chan)管線的(de)去流🌈管(guan)道。測量(liang)系統中(zhong)液體墊(nian)的作用(yong)是使液(ye)體的出(chu)口高于(yu)分離器(qi)的底部(bu)，使氣♋體(ti)不易通(tong)過液體(ti)墊而進(jin)人到液(ye)體💜管道(dao)中。

1.2氣水分(fen)離效果(guo)
　　爲了驗(yan)證氣體(ti)的分離(li)效果，分(fen)别對純(chun)水和氣(qi)水兩種(zhong)情況進(jin)行👅了測(ce)量。通過(guo)質量流(liu)量計測(ce)量流量(liang)，在純水(shui)🚶時質量(liang)流量測(ce)量出的(de)水的密(mi)度爲0.979g/ml。對(dui)氣水兩(liang)🐪相流試(shi)驗時，将(jiang)圖1所示(shi)測量系(xi)統接人(ren)到圖2所(suo)示的💛試(shi)驗流程(cheng)中，試驗(yan)時，考慮(lü)到氣體(ti)相對于(yu)📞水的流(liu)量越大(da)，氣液分(fen)離難度(du)也越大(da)，也更難(nan)保證測(ce)量精度(du)。爲了加(jia)嚴考⭐核(he)，試驗時(shi)采用的(de)水流量(liang)爲5.7lm'/d，加人(ren)的氣體(ti)體積流(liu)量爲水(shui)的90%，質量(liang)流量計(ji)輸出的(de)質量流(liu)量、體積(ji)流量、質(zhi)量、體積(ji)🥰、密度，見(jian)表1。表I中(zhong)密度誤(wu)差是指(zhi)加氣前(qian)後流量(liang)計所測(ce)密度的(de)相對誤(wu)差。
對表(biao)1給出的(de)試驗結(jie)果分析(xi)如下:

1)加(jia)氣後，質(zhi)量流量(liang)計給出(chu)的流量(liang)是不恒(heng)定的，其(qi)中質量(liang)流量的(de)最大值(zhi)是最小(xiao)值的2.7倍(bei)，說明在(zai)含氣率(lü)較高的(de)情況下(xia)，流體的(de)流量是(shi)不穩定(ding)的。流量(liang)時大時(shi)小，類似(si)于泡🧑🏽‍🤝‍🧑🏻狀(zhuang)流，這與(yu)純水情(qing)況下的(de)穩定流(liu)量有着(zhe)明顯的(de)差異。這(zhe)🌈種差異(yi)體現了(le)高含氣(qi)率的特(te)征，也充(chong)分說明(ming)了氣體(ti)與液體(ti)是不可(ke)能完全(quan)均勻💰地(di)混合到(dao)一🏃🏻‍♂️起的(de)。
2)在含氣(qi)率爲90%的(de)情況下(xia)，相對于(yu)純水情(qing)況而言(yan)，流體密(mi)度🔴的☎️平(ping)均💁測量(liang)誤差爲(wei)1.01%。這說明(ming)即使在(zai)氣體流(liu)量🧡很大(da)情況🛀🏻下(xia)，分離系(xi)🌂統仍📞然(ran)是比較(jiao)好的，存(cun)在誤差(cha)的原因(yin)認爲是(shi)水中有(you)一定的(de)溶解度(du)引起的(de)，但這種(zhong)溶解度(du)對測量(liang)結影響(xiang)不大。
2油(you)水混合(he)流體中(zhong)相比例(li)測量
　　将(jiang)水和購(gou)置的機(ji)械白油(you)分别經(jing)電子秤(cheng)稱量後(hou)，注⭐人✏️到(dao)試☁️驗💃系(xi)統的攪(jiao)拌罐内(nei)，其中含(han)水率爲(wei)60%，含油率(lü)爲40%。在攪(jiao)拌💚均勻(yun)的情況(kuang)下，啓動(dong)流體泵(beng)及測量(liang)系統進(jin)行試💋驗(yan),其中泵(beng)的排量(liang)爲4.8m/d。由于(yu)這種試(shi)驗不含(han)氣體，流(liu)體的流(liu)動非常(chang)穩定，多(duo)次試驗(yan)結果的(de)一緻性(xing)也很好(hao)，表2給出(chu)了一組(zu)典型的(de)試驗結(jie)果。

對表(biao)2所示試(shi)驗結果(guo)分析如(ru)下:
1)表2中(zhong)給出的(de)流速是(shi)穩定的(de)，且混合(he)密度也(ye)是均勻(yun)的，這一(yi)現象體(ti)現了流(liu)體中不(bu)含氣體(ti)時流體(ti)流動☁️的(de)穩定性(xing)，同時也(ye)說明油(you)水兩相(xiang)流經過(guo)合理地(di)攪☔拌後(hou)，混合是(shi)均勻的(de)。
2)雖然瞬(shun)時含水(shui)率有一(yi)定誤差(cha)，但-段時(shi)間内的(de)平均含(han)水率💃爲(wei)60.17%，與60%的實(shi)際含水(shui)率非常(chang)接近。瞬(shun)時值波(bo)動的原(yuan)因認爲(wei)是㊙️油包(bao)水造成(cheng)的局部(bu)混合不(bu)均勻所(suo)緻。
3油氣(qi)水三相(xiang)流的測(ce)量
　　前述(shu)油水混(hun)合液體(ti)試驗的(de)結果表(biao)明，如果(guo)氣液分(fen)離效果(guo)較好，即(ji)氣體能(neng)夠被充(chong)分分離(li)，采用質(zhi)量流量(liang)計測量(liang)含水✂️率(lü)或含油(you)率是可(ke)行的。爲(wei)此開展(zhan)了油氣(qi)水三相(xiang)流的試(shi)驗，結果(guo)見表3。表(biao)3中彙總(zong)了加氣(qi)♉與不加(jia)氣的測(ce)量結♋果(guo)，以形成(cheng)對比。試(shi)驗用液(ye)體的😘體(ti)積仍然(ran)是含水(shui)率60%，含油(you)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻率40%，加入(ru)的氣體(ti)是液體(ti)體積流(liu)量的90%。

　　表(biao)3中所述(shu)标定結(jie)果是指(zhi):對圖1所(suo)示測量(liang)系統測(ce)量後的(de)流體🌈，由(you)電子稱(cheng)和計量(liang)管分别(bie)計量質(zhi)量和體(ti)積而得(de)到的結(jie)果。由于(yu)電子稱(cheng)的分辦(ban)率爲10g，,計(ji)量管的(de)橫截面(mian)積較小(xiao)，由讀取(qu)液面高(gao)度得出(chu)的體積(ji)誤差也(ye)很小，所(suo)以認爲(wei)這種标(biao)定結果(guo)是比較(jiao)準确的(de)。由表3可(ke)知，不🙇🏻加(jia)氣時，就(jiu)質🔴量和(he)體積而(er)言，标定(ding)的結🌐果(guo)與質量(liang)流量計(ji)的結果(guo)非常接(jie)近，進一(yi)步證實(shi)了🙇🏻标定(ding)結果♍是(shi)準确的(de)。
加氣前(qian)後，質量(liang)流量計(ji)測量到(dao)的質量(liang)分别爲(wei):46.005kg和46.363kg;體積(ji)分别📧爲(wei)49.116L和50.262L,質量(liang)和體積(ji)的相對(dui)誤差爲(wei):0.52%和0.67%，這說(shuo)明不論(lun)加氣與(yu)否，質量(liang)流量計(ji)測量的(de)體積和(he)質量與(yu)标定結(jie)果是基(ji)本相同(tong)的。但含(han)油率則(ze)❤️由加氣(qi)前的39.2%變(bian)爲加氣(qi)後的49.4%，與(yu)40%的實際(ji)含油率(lü)産生了(le)很大的(de)誤👨‍❤️‍👨差。需(xu)要說明(ming)的是:表(biao)3所述加(jia)氣後的(de)體積是(shi)對取樣(yang)流體靜(jing)置一.段(duan)時間後(hou)計量的(de)🈲，靜置的(de)原因是(shi)流體🐆中(zhong)有大量(liang)的溶解(jie)🈲氣，目測(ce)就可到(dao)氣池逸(yi)出。靜置(zhi)後溶🔱解(jie)氣将逐(zhu)步逸出(chu)，假定質(zhi)量流量(liang)計的🐇計(ji)量結果(guo)👌是準确(que)的，則逸(yi)出的氣(qi)體爲:
氣(qi)體逸出(chu)量=流量(liang)計體積(ji)-取樣體(ti)積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事實(shi)上，在常(chang)溫常壓(ya)下，白油(you)對氣體(ti)的體積(ji)溶解度(du)可達5.6%，上(shang)述體積(ji)的變化(hua)量在溶(rong)解度範(fan)圍内并(bing)小于理(li)論上的(de)溶解🈲度(du)。這就說(shuo)🚶明:溶解(jie)氣的存(cun)在并不(bu)會引起(qi)休❄️積的(de)明顯變(bian)化，但會(hui)對相含(han)率産生(sheng)很大的(de)誤差。由(you)第二次(ci)加氣㊙️後(hou)的結果(guo)再次說(shuo)明了相(xiang)同的現(xian)象，但得(de)到的含(han)油率誤(wu)差更大(da)，其原因(yin)是靜置(zhi)時間相(xiang)對較短(duan)，氣🧑🏽‍🤝‍🧑🏻體逸(yi)出量更(geng)少🔞。
4溶解(jie)氣引起(qi)相含率(lü)誤差的(de)驗證
　　由(you)取出的(de)樣品計(ji)算相含(han)率時，可(ke)認爲樣(yang)品中的(de)大部🐪分(fen)氣體🈚已(yi)經逸出(chu)。設油水(shui)兩相流(liu)中體積(ji)、質量、相(xiang)含率分(fen)别♋爲V、m、x，并(bing)🌐用下标(biao)0和W分别(bie)表示油(you)和水，不(bu)帶下标(biao)的V和m分(fen)别表示(shi)總體積(ji)和總質(zhi)量，則有(you):


　　上述計(ji)算結果(guo)與流量(liang)計的測(ce)量結果(guo)符合地(di)很好，通(tong)過以_上(shang)計算可(ke)知，在加(jia)氣與不(bu)加氣的(de)情況下(xia)，雖然混(hun)😍合密度(du)相🌐差僅(jin)0.014kg/L，但是🥰含(han)油率卻(que)相差10.5%。由(you)此可見(jian)💃🏻，少量的(de)溶解氣(qi)對含油(you)率的測(ce)量産生(sheng)很大的(de)誤差。如(ru)果以标(biao)💯定的混(hun)合密度(du)計算，則(ze)含油率(lü)💃🏻相差3.5%，其(qi)原因是(shi)因爲取(qu)🌐樣并靜(jing)置後已(yi)有氣體(ti)逸出。
5結(jie)束語
1)質(zhi)量流量(liang)計對油(you)水兩相(xiang)流的相(xiang)比例測(ce)量有很(hen)高的精(jing)度,
2)多級(ji)旋流式(shi)分離器(qi)對氣體(ti)有很好(hao)的分離(li)效果，但(dan)無法消(xiao)除油中(zhong)的溶解(jie)氣。
3)氣體(ti)分離後(hou)，溶解在(zai)油品中(zhong)的氣體(ti)即使很(hen)少，采用(yong)質量流(liu)量測量(liang)到的相(xiang)比例仍(reng)然會産(chan)生很大(da)的誤差(cha)。

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