摘要：傳統多相(xiàng)流量計 計量精度低、放(fàng)射源存(cún)在安(ān)全隐患且(qiě)工藝複雜、費用(yòng)高。豁(huō)免源多相(xiàng)流量計利(lì)用文丘裏(lǐ)原理測量(liàng)多相流的總流量(liàng),利用豁免源(yuán)伽馬傳感(gǎn)器放(fàng)射性吸收(shōu)技術(shù)測量多相(xiàng)流的(de)相分(fèn)率,根據總(zǒng)流量(liàng)和(hé)相(xiàng)分率(lǜ)的計(jì)算,得到油流量、水流(liú)量和(hé)氣流(liú)量(liàng)。經灘淺(qiǎn)海某平台多井合采(cǎi)混輸單井(jǐng)計量實例應(yīng)用(yòng)表明,與傳(chuán)統的(de)計量相比,豁免(miǎn)源多相流量計測量精度(dù)高、作(zuò)業安全、經濟(jì)效益好。該設備減少了(le)複(fú)雜配置(zhì),工藝簡潔,無污(wū)染(rǎn),具(jù)有一定推(tuī)廣價值。
　　在原油(yóu)開采(cǎi)過(guò)程中,爲了掌握(wò)油(yóu)藏動态和油井産量(liàng),确定産(chǎn)量和油田開(kāi)采時(shí)間,需(xū)要經常(cháng)監視單井動态産量,通(tōng)過對單(dān)口(kǒu)油井(jǐng)的(de)産(chǎn)出油、氣、水(shuǐ)體積流量(liàng)進行(háng)計量(liàng),優化(huà)生産(chǎn)參數,提(tí)高采收率[1-5]常(cháng)規的(de)多井(jǐng)合采混(hùn)輸單井(jǐng)計量需要多個(gè)分離器進行氣(qì)液分(fèn)離計量,之(zhī)後通(tōng)過儀(yí)器儀(yí)表和(hé)計量罐進(jìn)行計量,得(dé)出(chū)各(gè)相所(suǒ)占的比率。受海(hǎi)上(shàng)采油平(píng)台空(kōng)間(jiān)及開采(cǎi)成本的限(xiàn)制,應(yīng)減少計(jì)量(liàng)設備(bèi),提高設備(bèi)利用(yòng)率。
　　多(duō)相流測量技術(shù)和(hé)設備在(zài)石油(yóu)工業中實(shí)現無須相分離的原(yuán)油、水(shuǐ)和天(tiān)然氣(qì)産量(liàng)的計量。劉平等(děng)[6]在國(guó)内某(mǒu)海域油氣構造評價延長(zhǎng)測試項目(mù)中，爲(wèi)了有效提高在(zài)延長測試中流(liú)量(liàng)計的測量精(jīng)度,研究了γ源多(duō)相流(liú)量計的計(jì)量原理,分析了(le)影響(xiǎng)多相計量(liàng)精度的相(xiàng)關因(yīn)素。首(shǒu)次采用γ源(yuán)多相流(liú)量(liàng)計進(jìn)行單(dān)井計量。陳豔[7]通過介(jiè)紹分(fèn)離計(jì)量(liàng)方(fāng)案和(hé)多相(xiàng)不分(fèn)離計量方(fāng)案過(guò)程、測(cè)量原理和應用(yòng)情況,對二者優缺點進行(háng)比較(jiào)。豁免源多相流量計(jì)是利用文(wén)丘裏(lǐ)原(yuán)理測量(liàng)多相流的(de)總流(liú)量(liàng)，利用(yòng)豁免源(yuán)伽馬傳感器放(fàng)射性吸收.技術(shù)的技術原理測量多(duō)相流的相(xiàng)分率。然(rán)後(hòu)根據(jù)總流(liú)量和相分(fèn)率,通過--系列的(de)計算(suàn),即可得到(dào)油流(liú)量.水(shuǐ)流量(liàng)和氣(qì)流量。它即(jí)解決(jué)海洋平(píng)台(tái)空間狹小(xiǎo)環境(jìng)惡劣計量(liàng)不連續成(chéng)本高等問(wèn)題,又避(bì)免(miǎn)了放(fàng)射源使用帶來(lái)的施(shī)工風險,具(jù)有體積(jī)小,工藝(yì)簡潔(jié),測量範圍(wéi)廣(guǎng),計量精(jīng)度高(gāo),無污染等優(yōu)點(diǎn),具有(yǒu)一(yī)定的推(tuī)廣應用價(jià)值。
1豁免源(yuán)多相(xiàng)流量(liàng)計
　　豁免(miǎn)源多相(xiàng)流量(liàng)計(jì)結構、工(gōng)作原理及(jí)主要技術參(cān)數如下(xià)。
1.1結構
　　豁免源多相流量(liàng)計由文(wén)丘裏管、單(dān)能(néng)伽(gā)瑪傳感器、油氣(qì)水三(sān)相(xiàng)含水儀、雙能伽瑪傳感(gǎn)器數據采集和(hé)處理單元、輔助性測量儀表及控制(zhì)裝置(zhì)等組(zǔ)成，結構圖(tú)見圖1。
 
(1)豁(huō)免源多相(xiàng)流量(liàng)計利(lì)用(yòng)文(wén)丘裏(lǐ)管及(jí)單能(néng)伽瑪(mǎ)傳感(gǎn)器,完(wán)成多(duō)相流(liú)氣、液兩相(xiàng)流量的實時測(cè)量。
(2)豁(huō)免源多相(xiàng)流量計利用油(yóu)、氣(qì)、水(shuǐ)三(sān)相含水(shuǐ)儀流型(xíng)調整(zhěng)裝(zhuāng)置及(jí)雙(shuāng)能伽瑪(mǎ)傳感器,測量油(yóu)、氣、水(shuǐ)三相狀态(tài)标态(tài)下(xià)油水混(hùn)合液(yè)的相(xiàng)分(fèn)率(lǜ)。
(3)豁免源多相流量計利(lì)用數據(jù)采集(jí)和處理單元,對單能伽瑪(mǎ)傳感器、雙(shuāng)能(néng)伽(gā)瑪傳(chuán)感器及儀(yí)表的信号(hào)采集(jí)、處理(lǐ),利用(yòng)多相(xiàng)流(liú)動模(mó)型計算(suàn)各相率下的含量,最(zuì)終(zhōng)将(jiāng)測量(liàng)結果輸出到中(zhōng)控或數據(jù)傳給(gěi)業(yè)主。
(4)豁(huō)免(miǎn)源多(duō)相流量計系統還包括--部分輔(fǔ)助.性測(cè)量(liàng)儀表(biǎo)及控(kòng)制裝置,用(yòng)于(yú)流量計(jì)的操作和控(kòng)制。
(5)豁免(miǎn)源多相流量計(jì)根據(jù)産量的高(gāo)低,設置(zhì)不(bú)同尺(chǐ)寸的(de)測(cè)量(liàng)管徑(jìng)開關閥,便于(yú)實(shí)時調(diào)節(jiē),确保計(jì)量正(zhèng)确。
1.2工(gōng)作原(yuán)理
　　豁免(miǎn)源多相流量計利用文(wén)丘裏(lǐ)流(liú)量計測(cè)量多相流(liú)在工(gōng)況條件下的總(zǒng)流量(liàng),利用伽馬(mǎ)傳感器射線吸(xī)收技術測(cè)量(liàng)多(duō)相流的相分率(lǜ),即管道中多相(xiàng)流氣(qì)體的體積(jī)分額(é)一含氣率(lǜ)(gvf).液相(xiàng)中水的體(tǐ)積分額一(yī)舍水率(wc)。根據總流量(liàng)和相(xiàng)分率(lǜ)，通過(guò)多相(xiàng)流(liú)模(mó)型計(jì)算,可(kě)得到油流(liú)量、水流量和氣(qì)流量。
　　文丘裏流量計(jì)是利用文(wén)丘裏效應“"]，它的(de)主體.是一節中(zhōng)部縮頸(喉(hóu)部)的測量(liàng)管段(文丘(qiū)裏管(guǎn)),當(dāng)流(liú)體流(liú)經文丘裏管時(shí),在它的入口與(yǔ)喉部之(zhī)間(jiān)會産(chǎn)生一個壓差(△p)。流(liú)體的(de)總流量(q)與壓差的平方根(gēn)成正(zhèng)比:q~√△p/ρ;(ρ是流體的混合密度)。當(dāng)文丘(qiū)裏管的尺寸和加(jiā)工工藝(yì)符合(hé)一定的标(biāo)準時,即可确(què)定(dìng).上式中比例常(cháng)數，即(jí)測得流經文丘裏管流體(tǐ)的總流量。
　　伽瑪(mǎ)傳感器用來測(cè)量氣和液(yè)的相分率以及液相(xiàng)的含水率。伽馬(mǎ)射線是放射性(xìng)同位素發射的(de)一種(zhǒng)電磁輻射(shè),它有很(hěn)強的穿(chuān)透介(jiè)質的能力(lì)。當(dāng)一束從(cóng)放射(shè)源發射的伽(gā)馬(mǎ)射線穿過介質時,它(tā)的(de)強度将(jiāng)因介質的吸收(shōu)作(zuò)用(yòng)而減弱。不(bú)同的介質對伽(gā)馬射(shè)線的(de)吸收(shōu)能力(lì)也不(bú)同,它主要與介質的(de)化學組成(chéng)和密度有關。對能量(liàng)較低(dī)的(de)伽(gā)馬射(shè)線而言(yán),水的吸收大(dà)于油的吸(xī)收。對低壓下的(de)天然氣，它(tā)對伽(gā)馬射(shè)線的(de)吸收(shōu)可以忽略。在伽(gā)馬傳感(gǎn)器(qì)中，用(yòng)一種被(bèi)稱爲na(ti)閃爍探測器(qì)的探頭來測量伽馬(mǎ)射線的強度。這(zhè)種探頭輸(shū)出一連串的電脈沖(chòng),在單位時間(jiān)内的脈沖計數即代表被(bèi)測(cè)量的(de)伽馬(mǎ)射(shè)線(xiàn)的強(qiáng)度。
　　當(dāng)一束伽馬(mǎ)射線穿過氣液(yè)兩相混合(hé)介質時,它(tā)的(de)強(qiáng)度衰(shuāi)減與(yǔ)氣和液的相對(duì)比分有關(guān)。如果(guǒ)已知(zhī)伽馬(mǎ)束的初始強度(dù),測量(liàng)它(tā)穿(chuān)過一(yī)定厚(hòu)度(dù)的(de)介質(zhì)後(hòu)的強度，即可(kě)确定氣和液的(de)相分率。但(dàn)在這種情況下,液相必須(xū)爲單--介質(zhì),或組份不(bú)變或(huò)已知的二元介(jiè)質。這就是單能(néng)伽馬傳感器測(cè)量含氣率的原理。
　　當被測量介(jiè)質是相(xiàng)對比分(fèn)未知的油、氣、水(shuǐ)的混(hùn)合(hé)物時，用(yòng)一種能量的--束(shù)伽馬(mǎ)射線既不(bú)能确(què)定(dìng)含(hán)氣(qì)率也不(bú)能确定含(hán)水率。這時,需要增加能(néng)量不同的另--東(dōng)伽馬射(shè)線,這(zhè)就是雙能(néng)伽馬傳感(gǎn)器[21]同時測量兩束伽(gā)馬射(shè)線的強度,即(jí)可确定(dìng)油、氣(qì)、水的(de)混合介質的含(hán)水率和含(hán)氣率。
　　使(shǐ)用豁免(miǎn)源伽瑪傳感器(qì)測量相(xiàng)分(fèn)率有(yǒu)如下技(jì)術優勢(shì):①不受乳化(huà)液相(xiàng)互轉(zhuǎn)化(huà)的影響(xiǎng);②可測(cè)量全範圍相分(fèn)率;③操作方(fāng)便,計量精(jīng)度高(gāo);④不受(shòu)液中含氣(qì)的影響。
1.3主(zhǔ)要技(jì)術參數
(1)測量範(fàn)圍
　　豁免源(yuán)多相(xiàng)流量(liàng)計測量範(fàn)圍分布(bù)如(rú)圖2所示,即含水率測(cè)量範(fàn)圍:0~100%;含氣率(lǜ)測量(liàng)範(fàn)圍(wéi):0~100%;流量(liàng)測量範圍:0~3000m³/d;氣量(liàng)測量範圍:0~30x104m³/d。.
 
(2)測量精度
　　豁(huō)免源(yuán)多相流(liú)量(liàng)計測(cè)量精(jīng)度在全量程(chéng)體積含(hán).氣率(gvf)0~100%狀态下,總(zǒng)液量測量精度(dù)達到5%以内(nèi),氣體(tǐ)流量測(cè)量(liàng)精度(dù)10%以内,含水(shuǐ)率測(cè)量精度(dù)達到2%以(yǐ)内，其中氣(qì)液均(jun1)爲相對誤差,含水率爲(wèi)絕(jué)對誤差,全(quán)量程gvf範圍(wéi)内實現各(gè)單相流量計及含水(shuǐ)率實(shí)時(shí)計(jì)量，進(jìn)行産量(liàng)連續監測
(3)基本(běn)設(shè)計參(cān)數
　　豁(huō)免源多相(xiàng)流量計設計口徑76mm,測(cè)量管線滿(mǎn)足大(dà)尺寸(cùn)和小(xiǎo)尺寸(cùn)兩(liǎng)種方案(àn),分别爲76mm、38mm,操作壓(yā)力500~6000kpa,操(cāo)作溫度30~90℃,整(zhěng)橇設計壽(shòu)命20年,可在油田生命(mìng)周期内的(de)實現(xiàn)持續(xù)應(yīng)用。采用(yòng)兩路220vac供電(diàn),一路爲電伴熱供電(diàn),另一路爲橇内儀表供(gòng)電;核心(xīn)部件(jiàn)均采用ss316不鏽鋼制造(zào),其中(zhōng)含水(shuǐ)率和(hé)含氣(qì)率的(de)測量部件爲伽(gā)馬(mǎ)傳感器(qì)，使用ba133豁免源,其(qí)輻射洩露(lù)等同(tóng)于本(běn)底水平,采用ch133探頭,滿足海上高(gāo)濕高鹽霧(wù)環境下的防護(hù)。
2現(xiàn)場(chǎng)應用
　　豁免(miǎn)源多相流量計(jì)在大港埕海xx油(yóu)田區塊(kuài)8口(kǒu)井合(hé)采混(hùn)輸單井計(jì)量(liàng)得(dé)到(dào)成功應(yīng)用,合采混輸單(dān)井計(jì)量(liàng)産量見(jiàn)表1,單(dān)井産量最(zuì)高産液量388.98m³/d,最高(gāo)産氣量(liàng)74495m³/d;總液量(liàng)誤差值小于5%,氣(qì)體流(liú)量誤(wù)差值(zhí)小于(yú)7%,含(hán)水率小于2%,達(dá)到了計量(liàng)作業要求。
 
3結論
(1)使用豁免源多(duō)相流(liú)量計(jì)在多(duō)井合采混(hùn)輸單井計量(liàng)有足夠(gòu)的精度,可(kě)以實(shí)現實(shí)時、連續測量,基本上可以(yǐ)做到無人值守等特(tè)點使其可以代替(tì)部(bù)分三(sān)相分離(lí)器(qì),具有一定的推(tuī)廣價值。
(2)豁免(miǎn)源(yuán)多相(xiàng)流量計可以實現在線(xiàn)測量多(duō)相流的總流量和單相相(xiàng)分率(lǜ),方便(biàn)計算各相(xiàng)流體的流(liú)量,可(kě)及(jí)時(shí)監測油井(jǐng)井況，提高計(jì)量的及時性(xìng)和正确率(lǜ),通過産量(liàng)變化進行有效(xiào)把握(wò),爲油(yóu)田動(dòng)态管(guǎn)理提(tí)供可(kě)靠的(de)數據支持(chí),現場生産穩定運行(háng)。
(3)豁免(miǎn)源多(duō)相流(liú)量計(jì)安裝工藝(yì)簡單,結(jié)構(gòu)緊湊,解決(jué)了海(hǎi)洋平台(tái)空間狹(xiá)小、環(huán)境惡劣、成(chéng)本高(gāo)等問題,具(jù)有一定的經濟(jì)效益(yì)和社會效益。

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