摘(zhai)要:油(you)井産(chan)出流(liu)體中(zhong)含油(you)率的(de)在線(xian)測量(liang)是評(ping)價産(chan)㊙️能的(de)重要(yao)指标(biao)。對多(duo)級旋(xuan)流器(qi)和質(zhi)量流(liu)量計(ji) 組成(cheng)的相(xiang)比例(li)測量(liang)系統(tong)進行(hang)了測(ce)試試(shi)驗，通(tong)過對(dui)氣水(shui)兩相(xiang)流的(de)測量(liang),證實(shi)了所(suo)述分(fen)離器(qi)有很(hen)好的(de)氣體(ti)📧分離(li)效果(guo)，進而(er)通過(guo)油水(shui)兩相(xiang)流的(de)測量(liang)，證實(shi)了系(xi)統對(dui)油水(shui)兩相(xiang)流的(de)相含(han)💔率測(ce)量有(you)高的(de)準确(que)性和(he)适應(ying)性。在(zai).上述(shu)兩相(xiang)工作(zuo)🎯的基(ji)礎上(shang)，開展(zhan)了油(you)氣水(shui)三相(xiang)流的(de)測試(shi)試驗(yan)，考察(cha)了溶(rong)解氣(qi)對相(xiang)含率(lü)測量(liang)的影(ying)響，并(bing)通過(guo)理論(lun)分析(xi)🤟和計(ji)算.定(ding)量地(di)驗證(zheng)了試(shi)驗結(jie)果，試(shi)驗和(he)計算(suan)💯均表(biao)明，即(ji)使是(shi)少量(liang)的溶(rong)🈲解氣(qi),對相(xiang)比例(li)的測(ce)量仍(reng)然會(hui)産生(sheng)很大(da)的誤(wu)差。
0引(yin)言
　　油(you)井的(de)産出(chu)流體(ti)多爲(wei)油氣(qi)水三(san)相流(liu)，其中(zhong)伴生(sheng)氣的(de)存.在(zai)是難(nan)以對(dui)流量(liang)進行(hang)準确(que)測量(liang)的主(zhu)要因(yin)素"，其(qi)原因(yin)一🐇是(shi)産出(chu)物☔中(zhong)伴生(sheng)氣時(shi)有時(shi)無，二(er)是含(han)量🆚不(bu)固定(ding)叫，三(san)是✍️現(xian)有的(de) 渦街(jie)流量(liang)計 等(deng)很難(nan)準确(que)測量(liang)氣液(ye)兩相(xiang)流的(de)流量(liang)”，另外(wai)-.些測(ce)量方(fang)法則(ze)受到(dao)💛氣體(ti)含率(lü)的影(ying)響，如(ru)超聲(sheng)波流(liu)量計(ji)在🧑🏽‍🤝‍🧑🏻含(han)氣率(lü)超過(guo)一🈲定(ding)比例(li)時就(jiu)可能(neng)接收(shou)不到(dao)回波(bo)信号(hao)用。。鑒(jian)于上(shang)述💯原(yuan)因，日(ri)前在(zai)井🐅口(kou)開展(zhan)的流(liu)量測(ce)量多(duo)采用(yong)一種(zhong)簡易(yi)的旋(xuan)流式(shi)氣體(ti)分離(li)裝置(zhi)，對分(fen)離氣(qi)體後(hou)的油(you)水混(hun)合流(liu)體，通(tong)過質(zhi)量流(liu)量計(ji)進一(yi)步檢(jian)測含(han)油量(liang)和🌍含(han)水量(liang)。在這(zhe)種🏃‍♂️測(ce)量方(fang)法中(zhong)，旋流(liu)式氣(qi)體分(fen)離裝(zhuang)置不(bu)需要(yao)供電(dian)，僅依(yi)靠流(liu)體的(de)動能(neng)通過(guo)多級(ji)旋流(liu)器實(shi)現🙇🏻氣(qi)液分(fen)離，在(zai)結構(gou)參靈(ling)敏設(she)計合(he)理的(de)情況(kuang)下，證(zheng)實了(le)這種(zhong)分離(li)方法(fa)可以(yi)達🍓到(dao)很好(hao)的分(fen)離效(xiao)果;另(ling)外，質(zhi)量🎯流(liu)量計(ji)也有(you)很高(gao)的測(ce)量🌐精(jing)度，但(dan)由測(ce)量結(jie)果得(de)到的(de)含油(you)率這(zhe)一最(zui)終關(guan)心的(de)重要(yao)被測(ce)量卻(que)有很(hen)大的(de)誤🔅差(cha)，甚至(zhi)超過(guo)10%。通過(guo)理🤞論(lun)研究(jiu)和🌈試(shi)驗驗(yan)證，證(zheng)實了(le)這種(zhong)✔️測量(liang)誤差(cha)産生(sheng)的⛹🏻‍♀️原(yuan)因是(shi)由溶(rong)解㊙️氣(qi)引起(qi)的，即(ji)少量(liang)的✊溶(rong)解氣(qi)可以(yi)引🌐起(qi)很大(da)的測(ce)量誤(wu)差。在(zai)此基(ji)礎上(shang)，提出(chu)了一(yi)種改(gai)進的(de)測量(liang)方法(fa)。
1氣體(ti)分離(li)效果(guo)
1.1測量(liang)系統(tong)的結(jie)構
　　帶(dai)有旋(xuan)流式(shi)分離(li)器和(he)質量(liang)流量(liang)計的(de)流量(liang)測量(liang)系統(tong)如⚽圖(tu)♉1所示(shi)🈲。該系(xi)統作(zuo)爲一(yi)-個整(zheng)體，申(shen)接在(zai)生産(chan)管線(xian)上，即(ji)測量(liang)系統(tong)的人(ren)口和(he)出口(kou)分别(bie)與生(sheng)産管(guan)線的(de)來流(liu)和去(qu)流管(guan)線相(xiang)連。被(bei)測的(de)氣液(ye)混合(he)流體(ti)由來(lai)流管(guan)道-7進(jin)人多(duo)級旋(xuan)流分(fen)離器(qi)-2，分離(li)後的(de)氣體(ti)由⚽排(pai)氣管(guan)-1排出(chu)㊙️，油水(shui)混合(he)流體(ti)經液(ye)體墊(nian)-3進人(ren)液體(ti)排出(chu)管-4.并(bing)由質(zhi)量流(liu)量計(ji)-5測量(liang)混合(he)液體(ti)的質(zhi)量，對(dui)已知(zhi)的油(you)水密(mi)度可(ke)由質(zhi)量計(ji)計直(zhi)接得(de)到油(you)和水(shui)的✌️體(ti)積含(han)量和(he)質量(liang)流量(liang)。測量(liang)過程(cheng)完成(cheng)✏️後，被(bei)計量(liang)過的(de)液體(ti)和分(fen)離後(hou)的氣(qi)體在(zai)測♋量(liang)裝置(zhi)内部(bu)彙合(he)，從測(ce)量系(xi)統的(de)出口(kou)-6排出(chu)并進(jin)入到(dao)生産(chan)管線(xian)的去(qu)流管(guan)道。測(ce)量系(xi)統中(zhong)液體(ti)墊的(de)作用(yong)是使(shi)液體(ti)的出(chu)口高(gao)于💛分(fen)離器(qi)的底(di)部，使(shi)氣體(ti)不易(yi)通過(guo)液體(ti)墊而(er)進人(ren)到液(ye)體管(guan)道中(zhong)。

1.2氣水(shui)分離(li)效果(guo)
　　爲了(le)驗證(zheng)氣體(ti)的分(fen)離效(xiao)果，分(fen)别對(dui)純水(shui)和氣(qi)水兩(liang)種☂️情(qing)況進(jin)❤️行了(le)測量(liang)。通過(guo)質量(liang)流量(liang)計測(ce)量流(liu)量，在(zai)純水(shui)💛時質(zhi)量流(liu)量測(ce)量出(chu)的水(shui)的密(mi)度爲(wei)0.979g/ml。對氣(qi)水兩(liang)相流(liu)試驗(yan)時，将(jiang)圖1所(suo)示測(ce)量系(xi)統接(jie)人到(dao)圖2所(suo)示的(de)試驗(yan)流程(cheng)中，試(shi)驗時(shi)，考慮(lü)到氣(qi)體相(xiang)對于(yu)水的(de)流量(liang)越大(da)，氣液(ye)分離(li)難度(du)也越(yue)大，也(ye)更難(nan)保證(zheng)測量(liang)精度(du)🌍。爲了(le)加嚴(yan)考核(he)，試驗(yan)時采(cai)用的(de)水流(liu)量爲(wei)5.7lm'/d，加人(ren)的氣(qi)體體(ti)積流(liu)量爲(wei)水的(de)90%，質量(liang)流量(liang)計輸(shu)出的(de)質量(liang)流量(liang)‼️、體積(ji)流量(liang)、質量(liang)、體積(ji)🌈、密度(du)，見表(biao)1。表I中(zhong)密🌍度(du)誤差(cha)是指(zhi)加氣(qi)前後(hou)流量(liang)計所(suo)測密(mi)度的(de)🔞相對(dui)誤差(cha)。
對表(biao)1給出(chu)的試(shi)驗結(jie)果分(fen)析如(ru)下:

1)加(jia)氣後(hou)，質量(liang)流量(liang)計給(gei)出的(de)流量(liang)是不(bu)恒定(ding)的，其(qi)中質(zhi)❗量流(liu)量的(de)最大(da)值是(shi)最小(xiao)值的(de)2.7倍，說(shuo)明在(zai)含氣(qi)率👈較(jiao)高🌏的(de)情況(kuang)下，流(liu)體的(de)流量(liang)是不(bu)穩定(ding)的。流(liu)量時(shi)大時(shi)小，類(lei)似于(yu)泡狀(zhuang)流，這(zhe)與純(chun)水情(qing)況下(xia)的穩(wen)定流(liu)量有(you)着明(ming)顯💋的(de)差異(yi)。這種(zhong)差異(yi)體現(xian)了高(gao)含氣(qi)率的(de)特征(zheng)，也充(chong)分說(shuo)明了(le)氣體(ti)與液(ye)體是(shi)不可(ke)能完(wan)全均(jun)勻地(di)混合(he)到一(yi)起的(de)。
2)在含(han)氣率(lü)爲90%的(de)情況(kuang)下，相(xiang)對于(yu)純水(shui)情況(kuang)而言(yan)，流體(ti)密度(du)的平(ping)均測(ce)量誤(wu)差爲(wei)1.01%。這說(shuo)明即(ji)使在(zai)氣體(ti)流量(liang)很大(da)情況(kuang)下，分(fen)👅離系(xi)✍️統仍(reng)然是(shi)比較(jiao)好的(de)，存在(zai)誤差(cha)的原(yuan)因認(ren)爲是(shi)⚽水中(zhong)有一(yi)定的(de)溶解(jie)度引(yin)起的(de)，但這(zhe)種溶(rong)解度(du)對測(ce)量結(jie)影響(xiang)不大(da)。
2油水(shui)混合(he)流體(ti)中相(xiang)比例(li)測量(liang)
　　将水(shui)和購(gou)置的(de)機械(xie)白油(you)分别(bie)經電(dian)子秤(cheng)稱量(liang)後，注(zhu)人到(dao)試驗(yan)系統(tong)的攪(jiao)拌罐(guan)内，其(qi)中含(han)水率(lü)爲60%，含(han)油率(lü)🛀爲40%。在(zai)攪拌(ban)均勻(yun)的情(qing)況下(xia)，啓動(dong)流體(ti)泵及(ji)測量(liang)系統(tong)進行(hang)試♍驗(yan),其中(zhong)🐕泵的(de)排量(liang)爲4.8m/d。由(you)于這(zhe)種試(shi)驗不(bu)含氣(qi)體，流(liu)體的(de)流動(dong)非常(chang)穩定(ding)，多次(ci)試驗(yan)結果(guo)的一(yi)緻性(xing)也很(hen)好，表(biao)2給出(chu)了一(yi)組典(dian)型的(de)試驗(yan)結果(guo)。

對表(biao)2所示(shi)試驗(yan)結果(guo)分析(xi)如下(xia):
1)表2中(zhong)給出(chu)的流(liu)速是(shi)穩定(ding)的，且(qie)混合(he)密度(du)也是(shi)均勻(yun)的，這(zhe)一現(xian)象體(ti)現了(le)流體(ti)中不(bu)含氣(qi)體時(shi)流體(ti)流動(dong)的穩(wen)定性(xing)，同時(shi)也說(shuo)明油(you)水兩(liang)相流(liu)經過(guo)合理(li)地攪(jiao)拌後(hou)，混合(he)是均(jun)勻的(de)。
2)雖然(ran)瞬時(shi)含水(shui)率有(you)一定(ding)誤差(cha)，但-段(duan)時間(jian)内的(de)平均(jun)含水(shui)率爲(wei)60.17%，與60%的(de)實際(ji)含水(shui)率非(fei)常接(jie)近。瞬(shun)時值(zhi)波動(dong)的原(yuan)因認(ren)爲是(shi)🏃油包(bao)水造(zao)成的(de)局部(bu)混合(he)不均(jun)勻所(suo)🔴緻。
3油(you)氣水(shui)三相(xiang)流的(de)測量(liang)
　　前述(shu)油水(shui)混合(he)液體(ti)試驗(yan)的結(jie)果表(biao)明，如(ru)果氣(qi)液分(fen)離效(xiao)果較(jiao)好，即(ji)氣體(ti)能夠(gou)被充(chong)分分(fen)離，采(cai)用質(zhi)量流(liu)📱量計(ji)測量(liang)🛀🏻含水(shui)率或(huo)含油(you)率是(shi)可行(hang)的。爲(wei)此開(kai)展了(le)油氣(qi)水三(san)相流(liu)🌏的試(shi)驗，結(jie)果見(jian)表3。表(biao)3中彙(hui)總了(le)加氣(qi)♊與不(bu)加氣(qi)的測(ce)量結(jie)果，以(yi)形成(cheng)對比(bi)。試驗(yan)用液(ye)體的(de)體積(ji)仍然(ran)是含(han)水率(lü)60%，含油(you)率40%，加(jia)入的(de)氣體(ti)是液(ye)體體(ti)🚶‍♀️積流(liu)量的(de)90%。

　　表3中(zhong)所述(shu)标定(ding)結果(guo)是指(zhi):對圖(tu)1所示(shi)測量(liang)系統(tong)測量(liang)後的(de)流體(ti)😘，由電(dian)子稱(cheng)和計(ji)量管(guan)分别(bie)計量(liang)質量(liang)和體(ti)積而(er)得到(dao)的結(jie)果。由(you)于電(dian)子稱(cheng)的分(fen)辦率(lü)爲10g，,計(ji)量管(guan)的橫(heng)截面(mian)積較(jiao)🌈小，由(you)讀取(qu)液面(mian)高度(du)得出(chu)的體(ti)積誤(wu)差也(ye)很小(xiao)，所以(yi)認爲(wei)這種(zhong)标定(ding)結果(guo)是比(bi)較準(zhun)确的(de)。由表(biao)3可知(zhi)，不☀️加(jia)氣時(shi)，就質(zhi)量和(he)體積(ji)而言(yan)，标定(ding)的結(jie)👅果與(yu)質量(liang)流♍量(liang)計的(de)結果(guo)非常(chang)接近(jin)，進一(yi)步證(zheng)實了(le)标定(ding)結果(guo)是準(zhun)确的(de)。
加氣(qi)前後(hou)，質量(liang)流量(liang)計測(ce)量到(dao)的質(zhi)量分(fen)别爲(wei):46.005kg和46.363kg;體(ti)積⛷️分(fen)别爲(wei)☁️49.116L和50.262L,質(zhi)量和(he)體積(ji)的相(xiang)對誤(wu)差爲(wei):0.52%和0.67%，這(zhe)說明(ming)不論(lun)加氣(qi)與否(fou)，質量(liang)流量(liang)🏒計測(ce)量的(de)體積(ji)和質(zhi)量與(yu)标定(ding)結果(guo)是基(ji)🤟本相(xiang)同🤟的(de)。但含(han)油率(lü)則❌由(you)加氣(qi)前的(de)💯39.2%變爲(wei)加氣(qi)後的(de)49.4%，與40%的(de)🌍實際(ji)含油(you)率産(chan)生了(le)🈚很大(da)的誤(wu)🈲差。需(xu)要說(shuo)明的(de)是:表(biao)3所述(shu)🚶加氣(qi)後的(de)體積(ji)是對(dui)取樣(yang)流體(ti)靜置(zhi)一.段(duan)♍時間(jian)後計(ji)量的(de)，靜置(zhi)的原(yuan)因是(shi)流體(ti)中有(you)大量(liang)的溶(rong)解氣(qi)，目測(ce)就可(ke)到氣(qi)池逸(yi)出。靜(jing)置後(hou)㊙️溶解(jie)氣将(jiang)逐步(bu)逸出(chu)，假定(ding)質量(liang)流量(liang)計的(de)計量(liang)結果(guo)是準(zhun)确的(de)，則逸(yi)出的(de)氣體(ti)爲:
氣(qi)體逸(yi)出量(liang)=流量(liang)計體(ti)積-取(qu)樣體(ti)積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事(shi)實上(shang)，在常(chang)溫常(chang)壓下(xia)，白油(you)對氣(qi)體的(de)體積(ji)溶解(jie)度可(ke)達5.6%，上(shang)述體(ti)積的(de)變化(hua)量在(zai)溶解(jie)度範(fan)圍内(nei)并小(xiao)于理(li)論上(shang)的溶(rong)解度(du)。這就(jiu)說明(ming):溶解(jie)氣的(de)存在(zai)并不(bu)會引(yin)起休(xiu)♊積的(de)明顯(xian)變化(hua)，但會(hui)對♊相(xiang)含率(lü)産生(sheng)很大(da)的誤(wu)差。由(you)第二(er)次加(jia)氣後(hou)的結(jie)果再(zai)次說(shuo)明了(le)相同(tong)的⛹🏻‍♀️現(xian)象，但(dan)得到(dao)的含(han)油率(lü)誤差(cha)更大(da)，其原(yuan)因是(shi)靜置(zhi)時❤️間(jian)相對(dui)較短(duan)，氣💯體(ti)逸出(chu)量更(geng)少。
4溶(rong)解氣(qi)引起(qi)相含(han)率誤(wu)差的(de)驗證(zheng)
　　由取(qu)出的(de)樣品(pin)計算(suan)相含(han)率時(shi)，可認(ren)爲樣(yang)品中(zhong)的大(da)部分(fen)氣體(ti)已經(jing)逸出(chu)。設油(you)水兩(liang)相流(liu)中體(ti)積、質(zhi)量、相(xiang)含率(lü)分别(bie)爲V、m、x，并(bing)用下(xia)标0和(he)W分别(bie)表示(shi)油和(he)水，不(bu)帶下(xia)标的(de)V和m分(fen)别表(biao)示總(zong)體積(ji)和總(zong)質量(liang)，則有(you):


　　上述(shu)計算(suan)結果(guo)與流(liu)量計(ji)的測(ce)量結(jie)果符(fu)合地(di)很好(hao)，通過(guo)以_上(shang)計算(suan)可知(zhi)，在加(jia)氣與(yu)不加(jia)氣的(de)情況(kuang)下，雖(sui)然混(hun)合密(mi)度相(xiang)差僅(jin)0.014kg/L，但是(shi)🧡含油(you)率卻(que)相差(cha)10.5%。由此(ci)可見(jian)，少量(liang)的溶(rong)解氣(qi)對含(han)油👈率(lü)的測(ce)量産(chan)生很(hen)大的(de)誤差(cha)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。如果(guo)以标(biao)定的(de)混合(he)密度(du)計算(suan)，則含(han)油率(lü)相差(cha)3.5%，其原(yuan)因是(shi)因爲(wei)取🌐樣(yang)并靜(jing)置後(hou)已有(you)氣體(ti)逸出(chu)。
5結束(shu)語
1)質(zhi)量流(liu)量計(ji)對油(you)水兩(liang)相流(liu)的相(xiang)比例(li)測量(liang)有很(hen)高的(de)🔅精度(du),
2)多級(ji)旋流(liu)式分(fen)離器(qi)對氣(qi)體有(you)很好(hao)的分(fen)離效(xiao)果，但(dan)無法(fa)🔞消除(chu)油中(zhong)的溶(rong)解氣(qi)。
3)氣體(ti)分離(li)後，溶(rong)解在(zai)油品(pin)中的(de)氣體(ti)即使(shi)很少(shao)，采用(yong)質量(liang)流量(liang)🏃‍♂️測量(liang)到的(de)相比(bi)例仍(reng)然會(hui)産生(sheng)很大(da)的誤(wu)差。

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