三相不分離流量計量技術(shù)研究

作者：時(shí)間：2013-11-12 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )

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設：Q為體積流量率；A為體積相分率；v為流速

Q=Av (1)

體積相分率等于相分率與測量管橫截面積的乘積，由于測量管橫截面積已知，油氣水各相流量率的計算可轉換為相分率和各相流速的計算。

（1)相分率的計算。設：ρ油為油相密度；ρ水為水相密度；ρ氣為氣相密度（油相密度、水相密度和氣相密度計量前輸入)；ε油為油相電容率；ε水為水相電容率；ε氣為氣相電容率（油相電容率根據輸入的流體PVT參數由流量計算機求得，水相電容率為常數，約等于70，氣相電容率為常數，約等于1)；σ油為油相電導率；σ水為水相電導率；σ氣為氣相電導率（水相電導率根據輸入的流體PVT參數由流量計算機求得，油相電導率和氣相電導率均為常數，數值趨于無(wú)窮大)；ρ混合物為混合物密度；ε混合物為混合物電容率；σ混合物為混合物電導率（混合物密度用伽瑪密度計可測得，混合物電容率用電容傳感器可測得，混合物電導率用電導率傳感器可測得)；α為氣相分率；β為水相分率；γ為油相分率（氣相分率為單位時(shí)間內大氣泡和小氣泡在混合物中占的體積百分數，水相分率為單位時(shí)間內水相在混合物中占的體積百分數，油相分率為單位時(shí)間內油相在混合物中占的體積百分數，α、β和γ均為方程中的未知變量)。

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混合物低含水期電容率傳感器工作，電容率方程、密度方程和歸一方程三方程聯(lián)立求解油氣水各相相分率；混合物高含水期電導率傳感器工作，電導率方程、密度方程和歸一方程三方程聯(lián)立求解油氣水各相相分率。

（2)流速和流量率計算。Roxar三相流量計在已知距離的兩點(diǎn)上分布著(zhù)成對的電容探測電極和電導探測電極。當同一流體依次經(jīng)過(guò)探測電極時(shí)，探測電極會(huì )連續收集兩組電信號，這兩組電信號所形成的曲線(xiàn)形狀相似，但處于不同的時(shí)間區段。對這兩組電信號曲線(xiàn)進(jìn)行互相關(guān)運算，可得出極大值，該值對應的時(shí)間為T(mén)，即為流體從電極A流至電極B所需的時(shí)間。

假設：V為流體流速；d為電極位差；T為流體從電極A流至電極B所需的時(shí)間。則

V=d/T (6)

其中：d為已知量，T可通過(guò)互相關(guān)運算得出，求解方程（5)即可求出流速（當通過(guò)電極的流體為大氣泡時(shí)，計算出的流速為氣體流速；當通過(guò)電極的流體為小氣泡時(shí)，計算出的流速為液體流速)。

有時(shí)互相關(guān)運算不能得出極大值，此時(shí)認為互相關(guān)運算失敗。Roxar三相流量計在計算流速時(shí)可以設定互相關(guān)運算的最小允許成功率，低于設定值時(shí)，不取信互相關(guān)運算的結果，以文丘里計算的流量為準。

文丘里裝置流速計算公式

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其中：M為質(zhì)量流速；dp為文丘里差壓；C為流量系數，C=f（ReD，β)；E為補償系數，E=1/ newmaker.com

ReD為雷諾系數；β為內外徑比，文氏喉管內徑/文氏管內徑；ε為擴大系數，ε=f（dP/P，β，γ)；γ為定壓熱容與定容熱容的比值，γ=CP/CV；A為文氏喉管通過(guò)面積。

得出油氣水相分率和氣液相流速，求解方程1即可算出油氣水各相的體積流量率。

（3)主要技術(shù)指標。操作范圍：0～100%含水比率（WLR)；0～98%氣體空隙率（GVF)；測量精度：液相相對誤差為3%～6%；含水率（90%置信度)絕對誤差為1.5%～4%；氣相相對誤差為6%～8%；標準速度范圍：低GVF為1.5～15m/s；高GVF為3.5～35m/s；管道尺寸為2～12inch（43～220mm)；設計壓力為69000kPa；設計溫度為150℃（3028/)。

（4)現場(chǎng)試驗。在吉拉克凝析氣集中處理站現場(chǎng)試驗挪威Roxar公司的三相流量計，將三相流量計安裝在三疊系計量分離器前端匯管上，在線(xiàn)實(shí)時(shí)計量單井油氣水產(chǎn)量。通過(guò)現場(chǎng)測試證明，MPFM1900VI三相流量計的可重復性和精度能達到現場(chǎng)試驗驗收依據中的相關(guān)技術(shù)要求，可適用于高壓凝析氣井計量分析及資料錄取工作。

3結論

三相不分離流量計無(wú)須分離、混合，沒(méi)有活動(dòng)部件，可準確地計量高壓凝析氣井的油、氣、水產(chǎn)量。儀表具有極佳的長(cháng)期穩定性、準確性和可重復性，可滿(mǎn)足塔里木油田凝析氣井計量的要求。綜上所述，Roxar的三相不分離流量計在塔里木油田具有廣闊的市場(chǎng)前景。(end)

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