摘(zhāi)要：傳統多相(xiang)流量計 計量(liàng)精度低、放射(she)源存在安全(quan)隐患且工藝(yi)複雜、費🚩用高(gāo)。豁免源❄️多相(xiàng)流量計利用(yòng)文丘裏原理(lǐ)測量多相流(liu)的總流量,利(lì)用豁免源伽(ga)馬傳感器放(fang)射性吸收技(jì)術測量多🙇🏻相(xiàng)流的相分率(lǜ),根據總流量(liàng)和相分率的(de)計算,得到油(you)流量、水流量(liang)和氣流量。經(jing)灘淺海某平(ping)台多井合采(cǎi)混輸單井計(ji)量實例應用(yong)表明,與傳統(tǒng)的計量相比(bǐ),豁免源多相(xiàng)⛹🏻‍♀️流量計測量(liang)精度高、作業(yè)安全、經濟效(xiao)益好。該設備(bei)減少了複雜(za)配置,工㊙️藝簡(jiǎn)潔,無污染,具(ju)有一定推廣(guǎng)價值。
　　在原油(yóu)開采過程中(zhōng),爲了掌握油(you)藏動态和油(you)井産量,确定(dìng)産量和油田(tián)開采時間,需(xu)要經常監視(shì)單井動态産(chǎn)量,通過對單(dān)🌐口油井的産(chan)出油、氣、水體(ti)積流量進行(hang)計量,優化生(shēng)産🔴參數,提高(gāo)采收率[1-5]常規(guī)的多井合采(cai)混輸單井計(ji)量需要多個(ge)分離器♈進行(hang)氣液分離計(ji)量,之後通過(guo)儀器儀表和(he)計量💯罐進行(háng)計量,得出各(ge)相所占👣的比(bi)率。受海上采(cǎi)油平台空間(jiān)及開采成本(běn)的限制,應減(jiǎn)少計量設備(bèi),提🐉高設備利(lì)用率。
　　多相流(liu)測量技術和(he)設備在石油(you)工業中實現(xian)無須相分😍離(lí)🐕的🐉原♊油、水和(hé)天然氣産量(liang)的計量。劉平(ping)等[6]在國内某(mǒu)海域油氣構(gòu)造評價延長(zhang)測試項目中(zhong)，爲了有效提(tí)高在延長測(ce)試⛹🏻‍♀️中流量計(ji)的測🔴量精度(dù),研究了γ源多(duo)相流量計的(de)計量原理,分(fen)析了影響多(duo)相計✏️量精度(du)的相關因素(sù)。首次采用γ源(yuan)多相流量計(ji)進行單井計(jì)量。陳豔[7]通過(guo)介紹分離計(jì)量方案和多(duō)相不‼️分離計(ji)量方案過程(cheng)、測量原理和(he)應用情況,對(duì)二者優缺點(diǎn)進行比較。豁(huo)免源多相流(liú)量計是利用(yong)文丘裏原理(lǐ)測量多相流(liu)的總流量，利(li)用豁免源伽(ga)馬傳感器放(fang)射性吸收.技(jì)術的⁉️技術原(yuan)理測量多相(xiang)流的相分率(lǜ)。然後根據總(zong)流量和❤️相分(fèn)率,通過--系列(lie)的計算,即可(kě)得到油流量(liang).水流量和氣(qi)流量。它即解(jiě)決海洋平台(tái)空間狹小環(huan)境惡劣計量(liang)不連續成本(běn)高等問題,又(yòu)避免了放射(shè)源使用帶來(lái)的㊙️施工風險(xiǎn),具有🐇體積小(xiǎo),工藝簡潔,測(cè)量範圍廣,計(jì)量精度高,無(wu)污染等優點(diǎn),具有一定的(de)推廣應用價(jia)值。
1豁免源多(duō)相流量計
　　豁(huō)免源多相流(liú)量計結構、工(gong)作原理及主(zhu)要技術參數(shu)如下🈲。
1.1結構
　　豁(huō)免源多相流(liú)量計由文丘(qiu)裏管、單能伽(ga)瑪傳感器、油(yóu)氣⚽水三相含(hán)水儀、雙能伽(gā)瑪傳感器數(shu)據采集和處(chu)理單元🔆、輔助(zhu)性測量儀表(biǎo)及控制裝置(zhì)等組成，結構(gou)圖見圖1。
 
(1)豁(huō)免源多相流(liú)量計利用文(wén)丘裏管及單(dān)能伽瑪傳感(gǎn)器‼️,完成多♊相(xiàng)流氣、液兩相(xiàng)流量的實時(shí)測量。
(2)豁免源(yuán)多相流量計(ji)利用油、氣、水(shui)三相含水儀(yí)流型🤩調✊整裝(zhuang)置🔞及雙能伽(ga)瑪傳感器,測(cè)量油、氣、水三(san)相狀态标态(tai)下油水混合(he)🙇‍♀️液的相分率(lü)。
(3)豁免源多相(xiang)流量計利用(yong)數據采集和(he)處理單元,對(dui)單🐆能伽瑪傳(chuan)感器、雙能伽(gā)瑪傳感器及(jí)儀表的信号(hào)采集、處理,利(lì)用多相流動(dòng)模型計算各(gè)相率下的含(han)量,最終将測(cè)量結果輸出(chu)到中控或數(shù)據傳給業主(zhǔ)🤟。
(4)豁免源多相(xiàng)流量計系統(tǒng)還包括--部分(fen)輔助.性測量(liang)儀表及🧑🏾‍🤝‍🧑🏼控制(zhi)裝置,用于流(liú)量計的操作(zuo)和控制。
(5)豁免(miǎn)源多相流量(liang)計根據産量(liàng)的高低,設置(zhì)不同尺寸的(de)測量管徑開(kāi)關閥,便于實(shí)時調節,确保(bǎo)計量正确。
1.2工(gōng)作原理
　　豁免(miǎn)源多相流量(liàng)計利用文丘(qiu)裏流量計測(ce)量多相流在(zai)工況條🔞件下(xia)的總流量,利(lì)用伽馬傳感(gǎn)器射線吸收(shou)技術測量多(duo)相🏃‍♀️流的相分(fèn)率,即管道中(zhōng)多相流氣體(ti)的體積分🥵額(é)一含氣率(GVF).液(yè)相中水的體(ti)積分額❓一舍(she)水率(WC)。根據總(zong)流量和相分(fen)率，通過多相(xiàng)流模型計算(suan),可得到油流(liú)量、水流量和(he)氣流量。
　　文丘(qiu)裏流量計是(shi)利用文丘裏(li)效應“"]，它的主(zhu)體.是一👅節中(zhong)部縮頸(喉部(bu))的測量管段(duan)(文丘裏管),當(dāng)流體流經文(wén)丘裏管時,在(zài)它的入口與(yu)喉部之間會(huì)産生一個壓(ya)差(△p)。流體的總(zǒng)流量🐉(q)與壓差(cha)的平方根成(chéng)正比:q~√△p/ρ;(ρ是流體(ti)的混合密度(du))。當文丘裏管(guǎn)的尺寸和加(jiā)工工藝符合(he)一定的标準(zhǔn)時,即可💘确定(ding).上式中比例(lì)常數，即測得(de)流經文🈲丘✊裏(lǐ)管流體的總(zǒng)🈲流量。
　　伽瑪傳(chuán)感器用來測(ce)量氣和液的(de)相分率以及(ji)液相的☔含水(shui)率。伽馬射線(xiàn)是放射性同(tong)位素發射的(de)一種電磁輻(fu)射,它有很強(qiáng)的穿🌈透介質(zhi)的能力。當一(yi)束從放射源(yuan)發射的伽馬(ma)射線穿過🤟介(jiè)質時,它的強(qiang)度将因介質(zhi)的吸收作用(yòng)而減弱。不同(tong)的介質對伽(gā)馬射💔線的吸(xī)收能力也不(bú)同,它主要與(yu)介質的化學(xue)組成和密度(du)有關💃🏻。對能量(liang)較低的伽馬(mǎ)射線而言,水(shuǐ)的吸♊收大于(yú)油的吸收。對(duì)低壓下的天(tiān)然氣，它對伽(ga)馬射🤞線的吸(xī)收可以忽略(luè)。在伽馬傳感(gan)器中，用🌐一種(zhong)被稱爲Na(TI)閃爍(shuo)探測器的探(tàn)頭來測量伽(ga)馬射線的強(qiáng)度。這♋種探頭(tou)輸出一連串(chuan)的電脈沖,在(zài)單位時間内(nei)的脈沖計數(shu)即代表被測(ce)量的伽馬射(she)線的強度。
　　當(dang)一束伽馬射(she)線穿過氣液(yè)兩相混合介(jiè)質時,它的強(qiang)度衰減與氣(qì)和液的相對(dui)比分有關。如(rú)果已知伽馬(ma)束的初始強(qiáng)度,測量它穿(chuān)過一定厚度(dù)的介質後⭐的(de)強度，即可确(què)定氣和液的(de)相㊙️分率。但在(zài)這種情況下(xià),液相必須爲(wei)單--介✍️質,或組(zǔ)份不變或已(yi)知的二元介(jie)質。這就是單(dān)能伽馬傳感(gǎn)器測量含🌈氣(qì)率的原理。
　　當(dāng)被測量介質(zhi)是相對比分(fen)未知的油、氣(qi)、水的混合物(wu)時，用一種🌐能(neng)量的--束伽馬(ma)射線既不能(neng)确定含氣率(lǜ)也不能🤩确定(dìng)含水率。這時(shi),需要增加能(néng)量不同的另(ling)--東伽馬射線(xian),這就是雙能(neng)伽馬傳感器(qi)[21]同時測量兩(liǎng)束伽馬射線(xiàn)的強度,即可(ke)确定油、氣、水(shui)的混合介質(zhi)的含水率💘和(he)含氣率。
　　使用(yong)豁免源伽瑪(mǎ)傳感器測量(liang)相分率有如(rú)下技術優勢(shì):①不受乳🥵化液(yè)相互轉化的(de)影響;②可測量(liàng)全範圍相分(fen)率;③操💃作方便(biàn),計🚶‍♀️量精度高(gāo);④不受液中含(han)氣的影響。
1.3主(zhu)要技術參數(shù)
(1)測量範圍
　　豁(huō)免源多相流(liú)量計測量範(fàn)圍分布如圖(tú)2所示,即含👌水(shuǐ)率測量範圍(wei):0~100%;含氣率測量(liang)範圍:0~100%;流量測(cè)量範圍:0~3000m³/d;氣量(liang)測🚶‍♀️量範圍:0~30x104m³/d。.
 
(2)測(ce)量精度
　　豁免(miǎn)源多相流量(liàng)計測量精度(du)在全量程體(ti)積含.氣率(GVF)0~100%狀(zhuang)态下,總液量(liang)測量精度達(da)到5%以内,氣體(tǐ)流量測量精(jing)度10%以内,含💰水(shuǐ)率測量♈精度(du)達到2%以内，其(qi)中氣液均爲(wèi)相對誤差,含(han)水率爲絕對(duì)誤差,全量程(chéng)GVF範圍内實現(xian)各單相流量(liàng)計及含水率(lǜ)實時計量，進(jìn)行産量㊙️連續(xu)監測
(3)基本設(shè)計參數
　　豁免(mian)源多相流量(liàng)計設計口徑(jing)76mm,測量管線滿(mǎn)足大尺寸和(he)小尺寸兩種(zhǒng)方案,分别爲(wei)76mm、38mm,操作壓力500~6000kPa,操(cāo)作溫度30~90℃,整橇(qiāo)設計🛀🏻壽命20年(nian),可在油🔱田生(sheng)命周期内的(de)實現持續應(ying)用。采用兩路(lù)220VAC供電,一路爲(wei)電伴熱供電(diàn),另一路爲橇(qiāo)内儀表供電(dian);核心部件均(jun)采用SS316不鏽鋼(gāng)制造,其中含(han)水率和含氣(qi)率的測量部(bu)件爲伽馬傳(chuán)感器，使♊用Ba133豁(huo)免源,其🏃‍♂️輻射(shè)洩露等同于(yu)❌本底水平,采(cai)用CH133探頭,滿足(zú)海上高濕高(gao)🔴鹽霧環境下(xià)的防護。
2現場(chǎng)應用
　　豁免源(yuán)多相流量計(ji)在大港埕海(hai)XX油田區塊8口(kǒu)井合采💔混輸(shu)單井計量得(de)到成功應用(yòng),合采混輸單(dān)井計量産量(liàng)見表1,單井産(chan)量最高産液(ye)量388.98m³/d,最高産氣(qì)量74495m³/d;總液量誤(wu)🏃‍♀️差值小于5%,氣(qì)體流量誤差(cha)值小于7%,含水(shuǐ)率小于2%,達到(dao)了計量作業(yè)📱要求。
 
3結論
(1)使(shi)用豁免源多(duō)相流量計在(zài)多井合采混(hun)輸單井計量(liang)有足夠的精(jing)度,可以實現(xiàn)實時、連續測(ce)量,基本上可(kě)以做到無人(rén)值守💔等特點(diǎn)使其可以代(dai)替部分三相(xiàng)分離器,具有(yǒu)一定的推廣(guǎng)價值。
(2)豁免源(yuán)多相流量計(jì)可以實現在(zài)線測量多相(xiàng)流的⛹🏻‍♀️總流🌈量(liang)和單相相分(fen)率,方便計算(suan)各相流體的(de)流量📱,可及時(shi)監測油井井(jing)況，提🏃🏻高計量(liang)的及時性和(hé)正确率,通過(guo)産量變🌏化進(jin)行有效把握(wò),爲油田動态(tài)管理提供可(kě)靠的數據支(zhi)持,現場生🍓産(chǎn)穩定運行。
(3)豁(huō)免源多相流(liú)量計安裝工(gōng)藝簡單,結構(gòu)緊湊,解決了(le)海💋洋平⛹🏻‍♀️台☁️空(kōng)間狹小、環境(jìng)惡劣、成本高(gāo)等問題,具有(you)一定的經濟(ji)效益和社🚶‍♀️會(huì)效益。

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