摘要:油井(jǐng)産出流體中含油率的(de)在(zài)線測量是評(píng)價産(chǎn)能的重要指标。對(duì)多級旋(xuán)流器和(hé)質量流(liú)量計(jì) 組成(chéng)的相(xiàng)比例(lì)測量系統(tǒng)進行(háng)了測試(shì)試(shì)驗，通過對(duì)氣水(shuǐ)兩相流的測量(liàng),證實了所述分(fèn)離器(qì)有很好的(de)氣體分離(lí)效果，進而通過(guò)油水(shuǐ)兩相流(liú)的測量(liàng)，證實(shí)了系統對(duì)油水兩相流的(de)相含率測量有(yǒu)高的(de)準确(què)性和适應(yīng)性。在(zài).上述兩相(xiàng)工作的基(jī)礎上，開展了油(yóu)氣水三相(xiàng)流的測試試驗，考察(chá)了溶(róng)解(jiě)氣(qì)對相含率測量(liàng)的影響，并通過(guò)理論(lùn)分析(xī)和計算.定量地驗證(zhèng)了試驗結果，試驗和計算均表(biǎo)明，即使是(shì)少(shǎo)量(liàng)的溶(róng)解氣,對相(xiàng)比(bǐ)例(lì)的測量(liàng)仍然會産生(shēng)很大的誤差。
0引言
　　油井的産出流(liú)體(tǐ)多爲(wèi)油氣水三相流(liú)，其中伴生(shēng)氣的(de)存.在是難以對(duì)流量進(jìn)行準确(què)測量的主要因(yīn)素"，其(qí)原因一是産出物中(zhōng)伴生(shēng)氣時有時(shí)無，二是含量不固定(dìng)叫，三是現(xiàn)有的(de) 渦街流量(liàng)計(jì) 等很難準确(què)測量(liàng)氣液兩相流的(de)流量”，另外-.些測(cè)量方法(fǎ)則受到(dào)氣體(tǐ)含率(lǜ)的影響，如超聲(shēng)波流(liú)量計(jì)在含(hán)氣率(lǜ)超過(guò)一定比例(lì)時(shí)就(jiù)可能接收不到回波信号(hào)用。。鑒于上(shàng)述原因，日前在(zài)井口(kǒu)開展的流(liú)量測(cè)量多采用一種(zhǒng)簡易的旋流式氣體(tǐ)分離裝置(zhì)，對分離氣(qì)體後的油(yóu)水混合流體，通過質量流(liú)量計進一步(bù)檢(jiǎn)測含油量和含水量。在這種測量方法中，旋流(liú)式氣(qì)體分離裝(zhuāng)置不(bú)需要供電(diàn)，僅依(yī)靠流體的(de)動能通過多級旋流(liú)器實現氣(qì)液分(fèn)離，在結構參靈敏設計(jì)合(hé)理的情況(kuàng)下，證(zhèng)實了(le)這種分離方法可以達到(dào)很好的分(fèn)離效(xiào)果;另(lìng)外，質量流量計(jì)也有很高(gāo)的測量精(jīng)度，但(dàn)由測量結果得(dé)到的含(hán)油(yóu)率這(zhè)一最(zuì)終關心的(de)重要被測量卻(què)有很(hěn)大(dà)的誤差，甚至超過10%。通過理論(lùn)研究和試(shì)驗驗證，證實了(le)這種(zhǒng)測量(liàng)誤差産生(shēng)的原因是由溶(róng)解氣引起(qǐ)的，即少量(liàng)的溶解氣可以引(yǐn)起(qǐ)很大的測量誤(wù)差。在此(cǐ)基(jī)礎上(shàng)，提出了(le)一(yī)種改(gǎi)進(jìn)的測量方法(fǎ)。
1氣體分離效果(guǒ)
1.1測量系統(tǒng)的結構
　　帶(dài)有旋(xuán)流式(shì)分離(lí)器和(hé)質量(liàng)流量計的流量(liàng)測量系統如圖(tú)1所示。該系統作(zuò)爲一-個整體，申(shēn)接在生産管線(xiàn)上，即(jí)測量系統(tǒng)的人口和(hé)出(chū)口分别與(yǔ)生産管線的來(lái)流(liú)和去流管線相連。被(bèi)測的氣液混合(hé)流體由來流管(guǎn)道-7進人多(duō)級旋流分(fèn)離器-2，分離(lí)後的氣體(tǐ)由排(pái)氣管-1排出，油水(shuǐ)混合流體經液體墊(niàn)-3進人(rén)液體排出管-4.并(bìng)由質量流(liú)量計-5測量(liàng)混合(hé)液體的質(zhì)量，對(duì)已知的油(yóu)水密度可由質量計(jì)計直接得到油和(hé)水(shuǐ)的體積含(hán)量和質量(liàng)流量。測量過程(chéng)完成(chéng)後(hòu)，被計量(liàng)過的液體和分離後的氣體在(zài)測(cè)量裝置(zhì)内部(bù)彙合(hé)，從測量系(xì)統的出口(kǒu)-6排出(chū)并進(jìn)入(rù)到生産(chǎn)管線的去流管(guǎn)道。測(cè)量系統中(zhōng)液體墊的作(zuò)用(yòng)是使(shǐ)液體的出(chū)口高于(yú)分離器的底(dǐ)部，使氣體(tǐ)不易通過(guò)液體(tǐ)墊而進人到(dào)液(yè)體管道中(zhōng)。

1.2氣(qì)水(shuǐ)分(fèn)離效果(guǒ)
　　爲了(le)驗(yàn)證氣體(tǐ)的分(fèn)離效果，分(fèn)别對純(chún)水和氣(qì)水兩(liǎng)種情(qíng)況進(jìn)行(háng)了測(cè)量(liàng)。通過(guò)質量(liàng)流量計測(cè)量流(liú)量，在純水時質量流量測(cè)量出的水的密(mì)度(dù)爲0.979g/ml。對氣(qì)水兩(liǎng)相流(liú)試驗(yàn)時(shí)，将圖1所示測量系統接人到(dào)圖2所(suǒ)示的(de)試驗流程(chéng)中，試驗時，考慮(lǜ)到氣(qì)體(tǐ)相對于(yú)水的流(liú)量越大(dà)，氣液(yè)分離(lí)難度(dù)也越(yuè)大，也更難(nán)保證(zhèng)測量(liàng)精度(dù)。爲了加嚴考核，試驗(yàn)時(shí)采(cǎi)用的(de)水流量爲5.7lm'/d，加人的氣(qì)體(tǐ)體(tǐ)積流(liú)量爲水的(de)90%，質量(liàng)流量計輸出的(de)質量流量(liàng)、體積(jī)流量、質(zhì)量(liàng)、體積(jī)、密度，見表1。表i中(zhōng)密度誤(wù)差是指(zhǐ)加氣(qì)前後(hòu)流量(liàng)計所(suǒ)測密(mì)度的相對誤差。
對表(biǎo)1給出(chū)的試(shì)驗結果分析如下:

1)加(jiā)氣後(hòu)，質(zhì)量流量計給出的(de)流量(liàng)是不恒(héng)定的，其(qí)中質(zhì)量流量的最大值(zhí)是最小(xiǎo)值的2.7倍，說(shuō)明(míng)在(zài)含氣率較(jiào)高的(de)情況下，流(liú)體的流量(liàng)是不穩定的。流量時(shí)大時(shí)小，類(lèi)似于泡(pào)狀(zhuàng)流，這與(yǔ)純水情況下的(de)穩定流(liú)量有着明顯的(de)差異。這(zhè)種差異(yì)體現(xiàn)了高(gāo)含氣(qì)率的特征(zhēng)，也充(chōng)分說明了(le)氣體(tǐ)與液體是不可(kě)能完全均(jun1)勻地(dì)混合到(dào)一起的(de)。
2)在含氣率(lǜ)爲90%的(de)情況下，相對于純水(shuǐ)情況(kuàng)而言，流體密(mì)度的平(píng)均測量(liàng)誤(wù)差爲1.01%。這說(shuō)明即使在(zài)氣體流量很大(dà)情況下，分(fèn)離系(xì)統仍然(rán)是比較(jiào)好的(de)，存在誤差(chà)的原因認爲是(shì)水中(zhōng)有一定的(de)溶解度(dù)引起的，但這(zhè)種溶解度(dù)對測(cè)量結影響(xiǎng)不大(dà)。
2油水混合流體(tǐ)中(zhōng)相(xiàng)比例(lì)測量(liàng)
　　将水和購(gòu)置的機械白油(yóu)分别(bié)經電子秤(chèng)稱量後，注人到試驗系(xì)統的攪(jiǎo)拌罐(guàn)内(nèi)，其中含(hán)水(shuǐ)率爲60%，含(hán)油率(lǜ)爲40%。在攪拌均勻(yún)的情(qíng)況下，啓動(dòng)流體泵及測量系統進行試驗,其中(zhōng)泵的(de)排量(liàng)爲4.8m/d。由于(yú)這種試(shì)驗不含(hán)氣體，流(liú)體的(de)流(liú)動非常(cháng)穩定(dìng)，多次(cì)試驗結果的一緻性(xìng)也很好，表(biǎo)2給出(chū)了一組典型的試驗結果。

對表2所示(shì)試驗結果(guǒ)分析如(rú)下(xià):
1)表2中給出的流速是(shì)穩定的，且(qiě)混合密度也是均勻(yún)的，這(zhè)一現象體現了流(liú)體(tǐ)中不(bú)含氣體時流體(tǐ)流動(dòng)的穩定性(xìng)，同時也(yě)說明油(yóu)水兩(liǎng)相流經過(guò)合理地攪(jiǎo)拌後(hòu)，混合(hé)是均勻的(de)。
2)雖然(rán)瞬時含水率有一定誤差(chà)，但-段(duàn)時間内的(de)平均含(hán)水率爲(wèi)60.17%，與60%的(de)實際(jì)含水率非(fēi)常接近。瞬(shùn)時值波動的原因認(rèn)爲是油包(bāo)水造成(chéng)的(de)局部(bù)混合不均(jun1)勻(yún)所(suǒ)緻。
3油氣水(shuǐ)三相(xiàng)流的測(cè)量
　　前述(shù)油水(shuǐ)混合(hé)液體(tǐ)試驗的結果表(biǎo)明，如果氣液分(fèn)離效果較(jiào)好，即(jí)氣體能(néng)夠被充分分(fèn)離，采用質(zhì)量(liàng)流(liú)量計(jì)測量(liàng)含水率(lǜ)或含油率是可行的。爲此開(kāi)展了油氣(qì)水三(sān)相(xiàng)流(liú)的試驗(yàn)，結果見表3。表(biǎo)3中彙(huì)總了加(jiā)氣與不加氣的測量結果，以形成(chéng)對比(bǐ)。試驗用液(yè)體的體積(jī)仍然(rán)是含(hán)水率60%，含油(yóu)率40%，加入的氣體是液(yè)體體(tǐ)積流(liú)量的90%。

　　表3中(zhōng)所述(shù)标定結果是指(zhǐ):對圖1所示測量系統測量(liàng)後的(de)流體(tǐ)，由電子稱(chēng)和計(jì)量管分别計量質量和體(tǐ)積而得(dé)到的(de)結(jié)果。由于電(diàn)子稱(chēng)的分辦率爲10g，,計(jì)量管的橫截面(miàn)積較小，由讀取(qǔ)液面高度得(dé)出(chū)的體(tǐ)積誤差也(yě)很小(xiǎo)，所以認爲這種(zhǒng)标定結果(guǒ)是比較準确的(de)。由表3可(kě)知(zhī)，不加(jiā)氣時，就質量和體積而言，标定(dìng)的結(jié)果與質量(liàng)流量計的結果(guǒ)非常(cháng)接近(jìn)，進一(yī)步證(zhèng)實了(le)标定(dìng)結果是(shì)準确的。
加氣(qì)前後，質量(liàng)流量計(jì)測量到(dào)的質量分别(bié)爲(wèi):46.005kg和46.363kg;體積分(fèn)别爲49.116l和50.262l,質量(liàng)和體積(jī)的相對誤差爲:0.52%和0.67%，這(zhè)說明不論(lùn)加氣與(yǔ)否(fǒu)，質量(liàng)流量(liàng)計(jì)測量的(de)體積和質(zhì)量與(yǔ)标定結果是基本相同(tóng)的。但含(hán)油率(lǜ)則由加(jiā)氣(qì)前的39.2%變爲(wèi)加氣後的49.4%，與40%的實際(jì)含油率産生了很大的誤差。需(xū)要說明的是:表(biǎo)3所述(shù)加氣後的(de)體積是對(duì)取樣流體靜置(zhì)一.段(duàn)時(shí)間後計量的，靜置(zhì)的原因是(shì)流體中有(yǒu)大量的溶(róng)解(jiě)氣，目測(cè)就可到氣(qì)池逸出。靜置後溶解(jiě)氣将逐步逸出，假定質量(liàng)流量(liàng)計的(de)計(jì)量結果(guǒ)是準(zhǔn)确的(de)，則逸(yì)出(chū)的(de)氣體(tǐ)爲:
氣(qì)體逸(yì)出(chū)量=流量計體(tǐ)積-取樣體(tǐ)積=50.26-48.15=2.11(l)。
　　事(shì)實(shí)上，在常(cháng)溫常(cháng)壓下(xià)，白油對(duì)氣(qì)體的體積(jī)溶解度(dù)可(kě)達5.6%，上(shàng)述體積的變化(huà)量在溶解度範(fàn)圍内并小于理(lǐ)論上的溶解度。這就說明:溶(róng)解(jiě)氣的存在(zài)并不(bú)會引(yǐn)起休積的(de)明顯變化，但會對相含率(lǜ)産生(shēng)很大(dà)的誤差。由(yóu)第二次加氣後的結果再(zài)次說(shuō)明了(le)相同的現(xiàn)象(xiàng)，但得到的含(hán)油率(lǜ)誤差(chà)更大(dà)，其原因是(shì)靜置時間相對較短，氣體逸(yì)出量更少(shǎo)。
4溶(róng)解氣引起(qǐ)相含率誤(wù)差的(de)驗證
　　由取出的(de)樣品計(jì)算(suàn)相含率時，可認爲樣(yàng)品中的大(dà)部分(fèn)氣體(tǐ)已經(jīng)逸出(chū)。設油水兩相流(liú)中體(tǐ)積、質量、相(xiàng)含率分(fèn)别(bié)爲v、m、x，并(bìng)用下标0和w分别(bié)表示油和水，不(bú)帶下标的v和m分别表示(shì)總體積(jī)和總質量，則有(yǒu):


　　上述計(jì)算(suàn)結果(guǒ)與流(liú)量計(jì)的測量結果符(fú)合地很好，通過以_上(shàng)計算可(kě)知，在加氣與不加氣的(de)情況下，雖然混合密度相差僅(jǐn)0.014kg/l，但是(shì)含油(yóu)率卻(què)相差(chà)10.5%。由(yóu)此(cǐ)可見(jiàn)，少(shǎo)量的溶解氣(qì)對含(hán)油率的測(cè)量産生(shēng)很大的(de)誤差(chà)。如(rú)果以标(biāo)定的混(hùn)合密度(dù)計算，則含油率(lǜ)相差(chà)3.5%，其原因(yīn)是因爲取樣并靜(jìng)置後已(yǐ)有氣體(tǐ)逸出(chū)。
5結(jié)束語
1)質(zhì)量(liàng)流量(liàng)計(jì)對油(yóu)水兩相流的相(xiàng)比例測量有很高的(de)精度,
2)多級(jí)旋流(liú)式分離器(qì)對(duì)氣體有很好(hǎo)的分離效果，但(dàn)無法(fǎ)消除(chú)油中(zhōng)的溶解(jiě)氣(qì)。
3)氣體(tǐ)分離後，溶解在(zài)油品中的氣體(tǐ)即使很少，采用(yòng)質量流量測量(liàng)到的(de)相比(bǐ)例仍(réng)然會産生很大的(de)誤差。

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