摘要(yao)：傳統(tong)多相(xiang)流量(liang)計
計(ji)量精(jing)度低(di)、放射(she)源存(cun)在安(an)全隐(yin)患且(qie)工藝(yi)複雜(za)、費用(yong)高。豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計利(li)用文(wen)丘裏(li)原理(li)測量(liang)多相(xiang)流的(de)總流(liu)量,利(li)用豁(huo)免源(yuan)伽馬(ma)傳感(gan)器放(fang)射性(xing)吸收(shou)技術(shu)測量(liang)多相(xiang)流的(de)相分(fen)率,根(gen)據總(zong)流量(liang)和相(xiang)分㊙️率(lü)的計(ji)算,得(de)到油(you)流量(liang)、水流(liu)量和(he)氣流(liu)量。經(jing)灘淺(qian)海💃某(mou)平台(tai)多井(jing)合采(cai)混輸(shu)單井(jing)計量(liang)實例(li)應用(yong)表明(ming),與🐆傳(chuan)統的(de)計量(liang)🏃相💃🏻比(bi),豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)測量(liang)精度(du)高、作(zuo)業安(an)全、經(jing)濟效(xiao)✍️益好(hao)。該設(she)備減(jian)少👣了(le)複雜(za)配置(zhi),工藝(yi)簡潔(jie),無污(wu)染,具(ju)有一(yi)定推(tui)廣價(jia)值。
在(zai)原油(you)開采(cai)過程(cheng)中,爲(wei)了掌(zhang)握油(you)藏動(dong)态和(he)油井(jing)産‼️量(liang),确定(ding)産量(liang)和油(you)田開(kai)采時(shi)間,需(xu)要經(jing)常監(jian)視單(dan)井動(dong)态産(chan)量⭕,通(tong)過對(dui)單口(kou)油井(jing)的産(chan)出油(you)、氣、水(shui)體積(ji)流量(liang)進行(hang)計量(liang),優化(hua)生産(chan)參數(shu),提高(gao)采收(shou)率[1-5]常(chang)規的(de)多井(jing)合采(cai)混輸(shu)單井(jing)計量(liang)需要(yao)多個(ge)分離(li)器進(jin)行氣(qi)液分(fen)離計(ji)量,之(zhi)後通(tong)過儀(yi)器儀(yi)表和(he)計量(liang)罐進(jin)行計(ji)量,得(de)出各(ge)相所(suo)占的(de)比率(lü)。受海(hai)上采(cai)油平(ping)台空(kong)間及(ji)開采(cai)成本(ben)的限(xian)制,應(ying)減少(shao)計量(liang)設備(bei),提高(gao)設備(bei)利用(yong)率。
多(duo)相流(liu)測量(liang)技術(shu)和設(she)備在(zai)石油(you)工業(ye)中實(shi)現無(wu)須相(xiang)分離(li)的原(yuan)💋油、水(shui)和天(tian)然氣(qi)産量(liang)的計(ji)量。劉(liu)平等(deng)[6]在國(guo)内某(mou)海域(yu)油💯氣(qi)構造(zao)評價(jia)延長(zhang)測試(shi)項目(mu)中，爲(wei)了有(you)效提(ti)高在(zai)延長(zhang)測試(shi)中流(liu)量計(ji)的測(ce)量精(jing)度,研(yan)究了(le)γ源多(duo)相流(liu)量計(ji)的計(ji)量原(yuan)理,分(fen)析了(le)影響(xiang)多相(xiang)計🤞量(liang)精度(du)的相(xiang)關因(yin)素。首(shou)次🏃🏻♂️采(cai)用γ源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計進(jin)行單(dan)井計(ji)量。陳(chen)豔❤️[7]通(tong)過介(jie)紹分(fen)離計(ji)量方(fang)案和(he)多相(xiang)不分(fen)離計(ji)量方(fang)案過(guo)程、測(ce)量原(yuan)理和(he)應用(yong)情況(kuang),對二(er)者🤟優(you)缺點(dian)進行(hang)比較(jiao)。豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)是利(li)用文(wen)丘✊裏(li)原理(li)測量(liang)多相(xiang)流的(de)總流(liu)量💃，利(li)用豁(huo)免源(yuan)伽馬(ma)傳感(gan)器放(fang)射性(xing)吸收(shou).技術(shu)的♻️技(ji)術原(yuan)理測(ce)量🔞多(duo)相流(liu)的相(xiang)分率(lü)。然後(hou)根據(ju)總流(liu)量♌和(he)相分(fen)率,通(tong)過--系(xi)列的(de)計算(suan),即可(ke)得到(dao)油流(liu)量.水(shui)流量(liang)和氣(qi)流量(liang)。它即(ji)解決(jue)海洋(yang)平台(tai)空♊間(jian)狹小(xiao)環境(jing)惡劣(lie)計量(liang)不連(lian)續成(cheng)本高(gao)等⭕問(wen)題,又(you)避免(mian)了放(fang)射源(yuan)使用(yong)帶來(lai)的⭐施(shi)工風(feng)險,具(ju)有體(ti)積小(xiao),工藝(yi)簡潔(jie),測量(liang)範圍(wei)廣,計(ji)量精(jing)度高(gao),無污(wu)染等(deng)優🧑🏾🤝🧑🏼點(dian),具有(you)🈲一定(ding)的推(tui)廣💚應(ying)用價(jia)值。
1豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計
豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計結(jie)構、工(gong)作原(yuan)理及(ji)主要(yao)技術(shu)參數(shu)如🍉下(xia)。
1.1結構(gou)
豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)由文(wen)丘裏(li)管、單(dan)能伽(ga)瑪傳(chuan)感器(qi)、油氣(qi)水👄三(san)🐉相含(han)水儀(yi)、雙能(neng)伽瑪(ma)傳感(gan)器數(shu)據采(cai)集和(he)處理(li)單元(yuan)☂️、輔助(zhu)性測(ce)量儀(yi)表及(ji)控制(zhi)裝置(zhi)等組(zu)成，結(jie)構圖(tu)見❤️圖(tu)1。
(1)豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計利(li)用文(wen)丘裏(li)管及(ji)單能(neng)伽瑪(ma)傳感(gan)器,完(wan)成多(duo)相流(liu)氣、液(ye)兩相(xiang)流量(liang)的實(shi)時測(ce)量。
(2)豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計利(li)用油(you)、氣、水(shui)三相(xiang)含水(shui)儀流(liu)型調(diao)整裝(zhuang)置及(ji)雙能(neng)伽瑪(ma)傳感(gan)器,測(ce)量油(you)、氣、水(shui)三相(xiang)狀态(tai)标♍态(tai)下油(you)水混(hun)合🌐液(ye)的相(xiang)分率(lü)。
(3)豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)利用(yong)數據(ju)采集(ji)和處(chu)理單(dan)元,對(dui)單能(neng)伽‼️瑪(ma)傳😍感(gan)器、雙(shuang)能伽(ga)瑪傳(chuan)感器(qi)及儀(yi)表的(de)信号(hao)采集(ji)、處理(li),利用(yong)多相(xiang)流動(dong)模型(xing)計算(suan)各相(xiang)率下(xia)的含(han)量,最(zui)終将(jiang)測量(liang)結果(guo)輸出(chu)到中(zhong)控或(huo)數據(ju)傳給(gei)業主(zhu)。
(4)豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)系統(tong)還包(bao)括--部(bu)分輔(fu)助.性(xing)測量(liang)儀表(biao)及控(kong)制♍裝(zhuang)置,用(yong)于流(liu)量計(ji)的操(cao)作和(he)控制(zhi)。
(5)豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)根據(ju)産量(liang)的高(gao)低,設(she)置不(bu)同尺(chi)寸的(de)🔞測量(liang)管🚶♀️徑(jing)開關(guan)閥,便(bian)于實(shi)時調(diao)節,确(que)保計(ji)量正(zheng)确。
1.2工(gong)作原(yuan)理
豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計利(li)用文(wen)丘裏(li)流量(liang)計測(ce)量多(duo)相流(liu)在工(gong)況條(tiao)件下(xia)的總(zong)流量(liang),利用(yong)伽馬(ma)傳感(gan)器射(she)線吸(xi)收技(ji)術測(ce)量多(duo)相流(liu)的相(xiang)分率(lü),即管(guan)道中(zhong)多相(xiang)流氣(qi)體的(de)體積(ji)分額(e)一含(han)氣率(lü)(GVF).液相(xiang)中水(shui)的體(ti)積分(fen)額一(yi)舍水(shui)率(WC)。根(gen)據總(zong)流量(liang)和相(xiang)分❌率(lü)，通過(guo)多相(xiang)流模(mo)型🧑🏾🤝🧑🏼計(ji)算,可(ke)得到(dao)油流(liu)量、水(shui)流量(liang)和氣(qi)流量(liang)。
文丘(qiu)裏流(liu)量計(ji)是利(li)用文(wen)丘裏(li)效應(ying)“"]，它的(de)主體(ti).是一(yi)節👣中(zhong)部縮(suo)👣頸(喉(hou)部)的(de)測量(liang)管段(duan)(文丘(qiu)裏管(guan)),當流(liu)體流(liu)經文(wen)丘裏(li)管時(shi),在它(ta)的入(ru)口與(yu)喉部(bu)之間(jian)會産(chan)生一(yi)個壓(ya)差(△p)。流(liu)體的(de)總流(liu)量(q)與(yu)壓差(cha)的平(ping)方根(gen)成正(zheng)比:q~√△p/ρ;(ρ是(shi)流體(ti)的混(hun)合密(mi)度)。當(dang)文丘(qiu)裏管(guan)的尺(chi)寸和(he)加工(gong)工藝(yi)🔞符合(he)一定(ding)的标(biao)準時(shi),即可(ke)确定(ding).上式(shi)中📞比(bi)例常(chang)數，即(ji)🔞測得(de)流經(jing)文丘(qiu)裏管(guan)流體(ti)的總(zong)⁉️流量(liang)。
伽瑪(ma)傳感(gan)器用(yong)來測(ce)量氣(qi)和液(ye)的相(xiang)分率(lü)以及(ji)液相(xiang)的含(han)🤟水率(lü)。伽馬(ma)射線(xian)是放(fang)射性(xing)同位(wei)素發(fa)射的(de)一種(zhong)電磁(ci)🐅輻射(she),它有(you)很強(qiang)的穿(chuan)透介(jie)質的(de)能力(li)。當一(yi)束從(cong)放射(she)源發(fa)射的(de)伽馬(ma)射線(xian)穿過(guo)介質(zhi)時,它(ta)的強(qiang)度将(jiang)👨❤️👨因介(jie)質的(de)🈲吸收(shou)作用(yong)⛱️而減(jian)弱。不(bu)同的(de)介質(zhi)對伽(ga)馬射(she)線的(de)吸收(shou)能力(li)也不(bu)同,它(ta)主要(yao)與介(jie)質的(de)化學(xue)組成(cheng)⭐和密(mi)度有(you)關❤️。對(dui)能量(liang)較低(di)的伽(ga)😘馬射(she)線而(er)言,水(shui)的吸(xi)🎯收大(da)于油(you)的吸(xi)收。對(dui)低壓(ya)下的(de)天然(ran)氣，它(ta)對伽(ga)馬射(she)線的(de)吸收(shou)可以(yi)忽略(lue)。在伽(ga)馬傳(chuan)感器(qi)中，用(yong)一種(zhong)被稱(cheng)😍爲Na(TI)閃(shan)爍探(tan)測器(qi)的探(tan)頭來(lai)測量(liang)伽馬(ma)射線(xian)的強(qiang)度。這(zhe)種探(tan)頭輸(shu)出一(yi)連串(chuan)的電(dian)脈沖(chong),在單(dan)位時(shi)間内(nei)的脈(mo)沖計(ji)數即(ji)代表(biao)被測(ce)量的(de)🏃🏻伽㊙️馬(ma)射線(xian)的強(qiang)度。
當(dang)一束(shu)伽馬(ma)射線(xian)穿過(guo)氣液(ye)兩相(xiang)混合(he)介質(zhi)時,它(ta)的強(qiang)度衰(shuai)減與(yu)氣和(he)液的(de)相對(dui)比分(fen)有關(guan)。如果(guo)已知(zhi)伽馬(ma)束的(de)初始(shi)強度(du),測量(liang)它穿(chuan)過一(yi)定厚(hou)度的(de)介質(zhi)後的(de)強度(du)，即可(ke)确定(ding)氣和(he)♋液的(de)相分(fen)率。但(dan)在這(zhe)種情(qing)況下(xia),液相(xiang)必須(xu)爲單(dan)--介質(zhi),或組(zu)份不(bu)變或(huo)已知(zhi)的二(er)元🏃介(jie)質。這(zhe)就是(shi)🚩單能(neng)伽馬(ma)傳感(gan)器測(ce)量含(han)氣率(lü)的原(yuan)理🔴。
當(dang)被測(ce)量介(jie)質是(shi)相對(dui)比分(fen)未知(zhi)的油(you)、氣、水(shui)的混(hun)合物(wu)時，用(yong)一種(zhong)能量(liang)的--束(shu)伽馬(ma)射線(xian)既不(bu)能确(que)定含(han)氣率(lü)也不(bu)能📱确(que)定含(han)水率(lü)。這時(shi),需要(yao)增加(jia)能量(liang)不同(tong)的🔱另(ling)--東伽(ga)馬射(she)線,這(zhe)就是(shi)雙能(neng)伽馬(ma)傳感(gan)器[21]同(tong)時測(ce)量兩(liang)束伽(ga)馬射(she)線的(de)強度(du),即可(ke)确🌐定(ding)油、氣(qi)、水🤞的(de)混合(he)介質(zhi)的含(han)水率(lü)和含(han)氣率(lü)。
使用(yong)豁免(mian)源伽(ga)瑪傳(chuan)感器(qi)測量(liang)相分(fen)率有(you)如下(xia)技術(shu)優勢(shi):①不受(shou)乳化(hua)液相(xiang)互轉(zhuan)化的(de)影響(xiang);②可測(ce)量全(quan)範圍(wei)相分(fen)🈲率;③操(cao)作方(fang)便,計(ji)量精(jing)度高(gao);④不受(shou)液中(zhong)含氣(qi)的影(ying)🌏響。
1.3主(zhu)要技(ji)術參(can)數
(1)測(ce)量範(fan)圍
豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計測(ce)量範(fan)圍分(fen)布如(ru)圖2所(suo)示,即(ji)含⭐水(shui)率測(ce)量範(fan)圍:0~100%;含(han)氣率(lü)測量(liang)範圍(wei):0~100%;流量(liang)測量(liang)範圍(wei):0~3000m³/d;氣♌量(liang)測🛀🏻量(liang)範圍(wei):0~30x104m³/d。.
(2)測(ce)量精(jing)度
豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計測(ce)量精(jing)度在(zai)全量(liang)程體(ti)積含(han).氣率(lü)(GVF)0~100%狀态(tai)下,總(zong)液量(liang)測量(liang)精度(du)達到(dao)5%以内(nei),氣體(ti)流量(liang)測量(liang)精度(du)10%以内(nei),含水(shui)率測(ce)量👈精(jing)度達(da)到2%以(yi)内，其(qi)中氣(qi)液均(jun)爲相(xiang)對誤(wu)差,含(han)水率(lü)爲絕(jue)對🧑🏽🤝🧑🏻誤(wu)差,全(quan)量程(cheng)GVF範圍(wei)内實(shi)現各(ge)單❌相(xiang)流量(liang)計及(ji)含水(shui)率實(shi)時計(ji)量，進(jin)行産(chan)量🆚連(lian)續監(jian)測
(3)基(ji)本設(she)計參(can)數
豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計設(she)計口(kou)徑76mm,測(ce)量管(guan)線滿(man)足大(da)尺㊙️寸(cun)和小(xiao)尺寸(cun)⭕兩種(zhong)方案(an),分别(bie)爲76mm、38mm,操(cao)作壓(ya)力500~6000kPa,操(cao)作溫(wen)度30~90℃,整(zheng)橇設(she)計❄️壽(shou)命20年(nian),可在(zai)油田(tian)生命(ming)周期(qi)内的(de)實現(xian)持續(xu)應用(yong)。采用(yong)兩路(lu)220VAC供電(dian)☔,一路(lu)爲電(dian)伴熱(re)供電(dian),另一(yi)路爲(wei)橇内(nei)儀表(biao)供電(dian);核心(xin)部件(jian)均🏃采(cai)用SS316不(bu)鏽鋼(gang)制造(zao),其👨❤️👨中(zhong)含水(shui)率和(he)含氣(qi)率的(de)測量(liang)部件(jian)爲伽(ga)馬傳(chuan)感器(qi)，使用(yong)Ba133豁免(mian)源,其(qi)輻射(she)洩露(lu)等同(tong)于本(ben)底水(shui)平,采(cai)用CH133探(tan)頭,滿(man)足海(hai)上高(gao)濕高(gao)♈鹽霧(wu)環🙇♀️境(jing)下的(de)防護(hu)。
2現場(chang)應用(yong)
豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)在大(da)港埕(cheng)海XX油(you)田區(qu)塊8口(kou)井合(he)采混(hun)✂️輸⭐單(dan)井計(ji)量得(de)到成(cheng)功應(ying)用,合(he)采混(hun)輸單(dan)井計(ji)量産(chan)量見(jian)表1,單(dan)井産(chan)量最(zui)高産(chan)液量(liang)388.98m³/d,最高(gao)産氣(qi)量74495m³/d;總(zong)液量(liang)誤差(cha)值小(xiao)于5%,氣(qi)體❄️流(liu)量誤(wu)差值(zhi)小于(yu)7%,含水(shui)率小(xiao)于2%,達(da)到了(le)計量(liang)作業(ye)要求(qiu)。
3結論(lun)
(1)使用(yong)豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)在多(duo)井合(he)采混(hun)輸單(dan)井計(ji)🔞量有(you)足夠(gou)的精(jing)度,可(ke)以實(shi)現實(shi)時、連(lian)續測(ce)量,基(ji)本上(shang)可以(yi)做到(dao)無人(ren)值守(shou)🐅等特(te)🈲點使(shi)其可(ke)以代(dai)替部(bu)分三(san)相分(fen)離器(qi),具有(you)一定(ding)的推(tui)廣價(jia)值。
(2)豁(huo)免源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計可(ke)以實(shi)現在(zai)線測(ce)量多(duo)相流(liu)的總(zong)流量(liang)和💋單(dan)相相(xiang)分率(lü),方便(bian)計算(suan)各相(xiang)流體(ti)的流(liu)量,可(ke)及時(shi)監測(ce)油井(jing)井況(kuang)，提高(gao)計量(liang)的及(ji)時性(xing)和正(zheng)确率(lü),通過(guo)産量(liang)變化(hua)進行(hang)有效(xiao)把握(wo),爲油(you)田動(dong)态管(guan)理提(ti)供可(ke)靠的(de)數據(ju)支持(chi),現場(chang)生産(chan)穩定(ding)運行(hang)。
(3)豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)安裝(zhuang)工藝(yi)簡單(dan),結構(gou)緊湊(cou),解決(jue)了海(hai)洋🔞平(ping)台空(kong)間狹(xia)小、環(huan)境惡(e)劣、成(cheng)本高(gao)等問(wen)題,具(ju)有一(yi)定的(de)經濟(ji)效益(yi)和社(she)👣會效(xiao)益。
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