摘要：傳統(tong)多相流量(liang)計 計量精(jing)度低、放(fang)射(she)源存(cun)在安(an)全(quan)隐患且(qie)工藝複(fu)雜(za)、費用(yong)高。豁(huo)免(mian)源多相(xiang)流量(liang)計利(li)用文(wen)丘裏原理測量(liang)多相(xiang)流(liu)的總流量,利(li)用豁免源(yuan)伽馬(ma)傳(chuan)感(gan)器放(fang)射性(xing)吸收(shou)技術(shu)測量多相(xiang)流的(de)相分率(lü),根據總(zong)流量(liang)和相分率(lü)的計(ji)算(suan),得(de)到油(you)流量(liang)、水流量和(he)氣流量。經灘淺(qian)海某平(ping)台(tai)多井(jing)合采(cai)混(hun)輸(shu)單井(jing)計量實例(li)應用(yong)表明,與傳統的(de)計量相比(bi),豁免(mian)源多(duo)相流(liu)量計(ji)測量精(jing)度高、作業安全(quan)、經(jing)濟效(xiao)益好。該設備減少了(le)複(fu)雜(za)配置(zhi),工藝簡潔(jie),無污(wu)染,具有一定推(tui)廣價值。
　　在(zai)原油(you)開采(cai)過程中,爲(wei)了掌握油(you)藏動(dong)态和(he)油(you)井産量(liang),确定(ding)産量(liang)和油田開采時(shi)間,需(xu)要經常監(jian)視單井動态産量,通(tong)過對(dui)單口(kou)油井(jing)的産出(chu)油、氣、水(shui)體積(ji)流(liu)量進行(hang)計量(liang),優(you)化生産(chan)參數(shu),提高采收率[1-5]常(chang)規的多井(jing)合采混輸單井(jing)計量(liang)需要多個(ge)分離器進行氣(qi)液分離計(ji)量,之(zhi)後通(tong)過儀(yi)器儀(yi)表和計量罐進(jin)行計量,得出各(ge)相所(suo)占(zhan)的(de)比率(lü)。受海(hai)上采(cai)油平台空(kong)間及(ji)開采(cai)成本(ben)的限制,應(ying)減少(shao)計(ji)量設備(bei),提高(gao)設備(bei)利用(yong)率。
　　多相流(liu)測量(liang)技術和設備在石油(you)工業(ye)中實(shi)現無須相(xiang)分離的原(yuan)油、水和天(tian)然氣産量(liang)的計量。劉平等(deng)[6]在國(guo)内某海(hai)域(yu)油氣(qi)構造評(ping)價延長(zhang)測試項目(mu)中，爲(wei)了有(you)效提高在(zai)延長測(ce)試中流(liu)量計(ji)的(de)測量精(jing)度,研究(jiu)了(le)γ源多(duo)相流(liu)量計的計(ji)量原理,分(fen)析了(le)影響(xiang)多相計量(liang)精度的相關因(yin)素。首(shou)次(ci)采(cai)用γ源(yuan)多相(xiang)流量(liang)計進(jin)行單(dan)井(jing)計(ji)量。陳(chen)豔[7]通過(guo)介紹分(fen)離計(ji)量(liang)方案和(he)多相不分(fen)離計(ji)量方案過(guo)程、測(ce)量原理(li)和(he)應用情況,對(dui)二(er)者優(you)缺點進行比較(jiao)。豁免(mian)源多相流(liu)量計是利用文(wen)丘裏(li)原理測量(liang)多相流的(de)總流量，利(li)用(yong)豁免源(yuan)伽馬(ma)傳感器放射性(xing)吸收(shou).技術(shu)的技術原(yuan)理測量多(duo)相流的相(xiang)分率。然(ran)後根據(ju)總流(liu)量和(he)相分(fen)率,通(tong)過--系(xi)列的(de)計算(suan),即(ji)可(ke)得到(dao)油流(liu)量(liang).水(shui)流量和氣(qi)流量(liang)。它即(ji)解決海(hai)洋平台空間狹小環境(jing)惡劣(lie)計(ji)量(liang)不連(lian)續成(cheng)本高(gao)等問(wen)題,又避免(mian)了放(fang)射源(yuan)使用(yong)帶來(lai)的施工風(feng)險,具(ju)有體積(ji)小,工藝(yi)簡潔(jie),測量(liang)範圍(wei)廣,計量精(jing)度高(gao),無污染等(deng)優點,具有(you)一定的推(tui)廣應用價(jia)值。
1豁(huo)免源(yuan)多(duo)相流量(liang)計
　　豁免(mian)源(yuan)多相流量(liang)計結構、工(gong)作原(yuan)理及(ji)主要技術參數如下(xia)。
1.1結構(gou)
　　豁免(mian)源多相流量(liang)計由文(wen)丘裏(li)管、單(dan)能伽瑪傳(chuan)感(gan)器、油氣(qi)水三相含(han)水儀(yi)、雙能(neng)伽瑪傳感(gan)器數據采(cai)集和處理(li)單元(yuan)、輔助(zhu)性測量(liang)儀表及(ji)控制(zhi)裝(zhuang)置等組(zu)成，結構圖(tu)見圖1。
 
(1)豁免源(yuan)多(duo)相流量(liang)計利用文丘裏管及(ji)單能伽瑪(ma)傳感器,完成多相流氣(qi)、液兩相(xiang)流量的實時測(ce)量。
(2)豁(huo)免源多相(xiang)流量(liang)計(ji)利(li)用油(you)、氣、水(shui)三相(xiang)含水(shui)儀流型(xing)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(san)相(xiang)狀态(tai)标态下油水混合液的相(xiang)分率(lü)。
(3)豁免源多(duo)相流(liu)量計利用數據(ju)采集和處理單(dan)元,對(dui)單能(neng)伽瑪(ma)傳感(gan)器、雙(shuang)能伽(ga)瑪傳感器及儀(yi)表的(de)信号(hao)采集、處理(li),利(li)用多相(xiang)流動(dong)模型(xing)計算各相(xiang)率(lü)下的含(han)量,最終将(jiang)測量(liang)結果(guo)輸出到中(zhong)控或(huo)數據(ju)傳給(gei)業主。
(4)豁免源多(duo)相流量計系統還包(bao)括--部分輔(fu)助.性測(ce)量(liang)儀表及控(kong)制裝置,用(yong)于流(liu)量(liang)計(ji)的操(cao)作和(he)控制。
(5)豁免(mian)源多相流量計(ji)根據産量(liang)的高(gao)低,設置不(bu)同尺(chi)寸的測量(liang)管徑(jing)開關(guan)閥(fa),便于實(shi)時調節,确保計(ji)量正(zheng)确(que)。
1.2工作原理
　　豁(huo)免源多相(xiang)流量(liang)計利(li)用文(wen)丘裏流(liu)量計測(ce)量多相(xiang)流在工(gong)況條(tiao)件下(xia)的總(zong)流量,利用(yong)伽馬(ma)傳感器射線吸(xi)收技(ji)術測量多(duo)相流(liu)的相(xiang)分率(lü),即管道(dao)中多相(xiang)流氣(qi)體的體積(ji)分額(e)一(yi)含(han)氣率(lü)(GVF).液相(xiang)中(zhong)水(shui)的體(ti)積分(fen)額(e)一(yi)舍水(shui)率(WC)。根據總(zong)流量(liang)和相分(fen)率，通過多相(xiang)流模(mo)型計(ji)算,可得到油流(liu)量、水(shui)流量和氣(qi)流量(liang)。
　　文丘裏流(liu)量計(ji)是利(li)用文(wen)丘裏效應“"]，它的主體.是一(yi)節中(zhong)部縮頸(喉(hou)部)的(de)測量管(guan)段(文丘(qiu)裏管(guan)),當流(liu)體流(liu)經文丘裏(li)管時(shi),在它的入口與喉部之間(jian)會産(chan)生一個壓(ya)差(△p)。流體的總流量(q)與(yu)壓差(cha)的平方根(gen)成正比:q~√△p/ρ;(ρ是流體(ti)的混(hun)合密度)。當(dang)文丘(qiu)裏管的尺(chi)寸和加工(gong)工藝(yi)符合一定(ding)的标(biao)準時(shi),即可(ke)确定.上式(shi)中比例常(chang)數，即(ji)測得流經文丘(qiu)裏管流體(ti)的總(zong)流量(liang)。
　　伽瑪傳感(gan)器用來測(ce)量氣和液的相分率(lü)以及液相(xiang)的含(han)水(shui)率(lü)。伽馬(ma)射線(xian)是(shi)放射性(xing)同位素發(fa)射的一種電磁輻射(she),它有很強的穿(chuan)透介(jie)質(zhi)的(de)能力(li)。當一(yi)束從放射源發(fa)射的(de)伽馬(ma)射線穿(chuan)過介質(zhi)時,它的強(qiang)度将(jiang)因介質的(de)吸收作用(yong)而(er)減(jian)弱。不(bu)同的(de)介質(zhi)對伽馬射(she)線(xian)的(de)吸收(shou)能力也不(bu)同,它(ta)主要(yao)與介質的(de)化學組成(cheng)和密(mi)度有(you)關。對(dui)能量(liang)較低的伽馬射線而(er)言(yan),水的吸(xi)收大(da)于油(you)的吸收。對(dui)低(di)壓(ya)下的(de)天然氣(qi)，它對伽(ga)馬射線的吸收(shou)可以忽略。在伽馬傳(chuan)感器中，用(yong)一種(zhong)被稱爲Na(TI)閃(shan)爍探測器的探(tan)頭來測(ce)量(liang)伽馬射線(xian)的(de)強(qiang)度。這(zhe)種探(tan)頭輸出一(yi)連串(chuan)的(de)電(dian)脈沖(chong),在單位時(shi)間内的脈(mo)沖計數即(ji)代表被測量的(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)混合介質時,它(ta)的(de)強度衰(shuai)減與氣(qi)和(he)液的(de)相對(dui)比分有關(guan)。如果已(yi)知(zhi)伽馬束的(de)初始強度(du),測量它穿(chuan)過一(yi)定厚(hou)度的介質(zhi)後的強度(du)，即可确定(ding)氣(qi)和液的(de)相分率(lü)。但在這(zhe)種情(qing)況(kuang)下,液相(xiang)必須爲(wei)單(dan)--介質(zhi),或組(zu)份(fen)不變或(huo)已知的二(er)元介質。這就是單能(neng)伽馬傳(chuan)感(gan)器測(ce)量含(han)氣率的原(yuan)理。
　　當被測量介(jie)質是(shi)相(xiang)對比分(fen)未知(zhi)的油、氣、水的混合物時，用(yong)一種能量(liang)的--束(shu)伽馬(ma)射線既不(bu)能确(que)定(ding)含(han)氣率(lü)也不(bu)能(neng)确定含(han)水率。這時,需要(yao)增加(jia)能量不同(tong)的另--東伽(ga)馬射(she)線,這(zhe)就是雙能(neng)伽馬(ma)傳感器[21]同時測(ce)量(liang)兩束伽(ga)馬射線(xian)的(de)強度(du),即可(ke)确定油、氣(qi)、水的混(hun)合(he)介質的含水(shui)率和含(han)氣率。
　　使用(yong)豁免(mian)源伽(ga)瑪(ma)傳感器(qi)測量相分率有(you)如下(xia)技術優勢(shi):①不受乳(ru)化(hua)液相(xiang)互轉(zhuan)化的(de)影響(xiang);②可測(ce)量(liang)全(quan)範圍相分(fen)率;③操作方(fang)便,計量(liang)精(jing)度高;④不受液中含氣(qi)的影響。
1.3主(zhu)要技(ji)術參(can)數(shu)
(1)測(ce)量範(fan)圍
　　豁免(mian)源多相流量(liang)計(ji)測(ce)量範(fan)圍分布(bu)如圖2所(suo)示,即含水率測(ce)量範圍(wei):0~100%;含(han)氣率測量範圍:0~100%;流量(liang)測量(liang)範圍(wei):0~3000m³/d;氣量(liang)測量範(fan)圍:0~30x104m³/d。.
 
(2)測(ce)量精(jing)度
　　豁(huo)免源(yuan)多相流量(liang)計測(ce)量精(jing)度在全量(liang)程體(ti)積含(han).氣率(lü)(GVF)0~100%狀(zhuang)态下,總(zong)液量測量精度(du)達到(dao)5%以内,氣體(ti)流量(liang)測量精度(du)10%以内(nei),含水(shui)率測(ce)量精(jing)度達(da)到2%以(yi)内，其中氣液均(jun)爲相(xiang)對(dui)誤差,含(han)水率爲絕(jue)對誤(wu)差,全(quan)量(liang)程(cheng)GVF範圍(wei)内實現各(ge)單相(xiang)流量(liang)計及含水(shui)率實(shi)時(shi)計(ji)量，進(jin)行産(chan)量連續監(jian)測
(3)基本(ben)設(she)計參(can)數
　　豁(huo)免(mian)源多相(xiang)流量(liang)計設(she)計口(kou)徑76mm,測量管線滿(man)足大(da)尺寸和小(xiao)尺寸(cun)兩種方案(an),分别爲76mm、38mm,操(cao)作壓力500~6000kPa,操作溫(wen)度30~90℃,整(zheng)橇設(she)計(ji)壽(shou)命20年(nian),可在(zai)油田生命(ming)周期内(nei)的(de)實現(xian)持續(xu)應用。采用(yong)兩路(lu)220VAC供電,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)部件均采(cai)用SS316不鏽鋼(gang)制造,其中(zhong)含水率(lü)和含氣(qi)率的(de)測量(liang)部件(jian)爲伽馬(ma)傳(chuan)感器(qi)，使用(yong)Ba133豁免源,其(qi)輻射(she)洩露(lu)等同(tong)于本底水平,采(cai)用CH133探頭(tou),滿(man)足海上高(gao)濕(shi)高鹽霧(wu)環境下(xia)的防護(hu)。
2現場應用(yong)
　　豁免(mian)源多相流(liu)量計在大港(gang)埕(cheng)海XX油(you)田區塊8口(kou)井合(he)采混(hun)輸單(dan)井計(ji)量得到成(cheng)功應(ying)用,合(he)采混輸單(dan)井計(ji)量産(chan)量見(jian)表1,單井産量最(zui)高産液(ye)量(liang)388.98m³/d,最高(gao)産氣(qi)量74495m³/d;總(zong)液量(liang)誤差(cha)值小于5%,氣體流(liu)量誤(wu)差值(zhi)小于7%,含水(shui)率小(xiao)于2%,達到了(le)計量(liang)作業要求。
 
3結論
(1)使用(yong)豁免(mian)源多(duo)相流量(liang)計在多井合(he)采(cai)混輸單(dan)井計(ji)量有(you)足夠的精度,可以實(shi)現實(shi)時(shi)、連續測(ce)量,基本上可以(yi)做到無人值守(shou)等特(te)點使其可(ke)以代替部(bu)分三相分(fen)離器,具有(you)一定的推廣價(jia)值。
(2)豁(huo)免源多相(xiang)流量計可(ke)以實(shi)現在(zai)線測量多(duo)相流的總(zong)流量(liang)和單(dan)相相分率(lü),方便計(ji)算(suan)各相流體的流量,可(ke)及時(shi)監(jian)測油井(jing)井況(kuang)，提高(gao)計量(liang)的及(ji)時性(xing)和正确率(lü),通(tong)過産量(liang)變化進行(hang)有效(xiao)把握,爲油田動(dong)态管理提(ti)供可(ke)靠的(de)數(shu)據支持(chi),現場(chang)生産穩定運行(hang)。
(3)豁免源多(duo)相流量計(ji)安裝(zhuang)工藝簡單,結構(gou)緊湊,解決(jue)了海(hai)洋平(ping)台空間狹(xia)小、環(huan)境惡劣、成本高(gao)等(deng)問題,具(ju)有一定的(de)經濟(ji)效益(yi)和(he)社會效(xiao)益。

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