摘要：在三相(xiang)流實驗裝置上采(cǎi)用傘式集流器對(duì)渦輪流量計 在氣(qi)/水兩相流及油、氣(qì)、水三相流中進行(háng)實驗，獲得了渦🥵輪(lún)流量計在氣/水兩(liang)相流及油/氣/水三(san)相流條件下的實(shi)驗數📞據，分🔴析氣體(ti)對渦輪流量計測(ce)量流👌量的影響。在(zài)氣體流量⛱️較低時(shi)，渦輪流量計與液(yè)相流量的響應關(guān)系受油水兩相含(han)水率的影響較小(xiǎo)㊙️，可以将油/氣/水三(san)相的流🐉量測量問(wen)題簡化成氣/水兩(liǎng)相的流量測👄量問(wèn)題。氣體會對渦輪(lun)流量計産生較大(dà)的測量誤差，當氣(qi)體流量爲3m3/d、液💋相流(liú)量小于10m3/d的條💚件下(xià)以及氣體流量大(da)于3m3/d的條件下，液相(xiang)流量測量誤差大(dà)于10%。
0引言
　　渦輪流量(liang)計已廣泛應用于(yu)井下油、水兩相流(liu)流量測量，它具有(yǒu)儀表常數穩定的(de)優點，在油水兩相(xiang)流條件下可以正(zheng)确測量流量，并取(qǔ)得良好的應用效(xiao)果。渦輪流量計通(tong)常在油/水兩相流(liu)條件下進行标定(dìng)，對渦輪流量計的(de)🛀也主要在油/水兩(liǎng)相流下進行💞。大慶(qìng)油田及🌈中國多數(shù)陸🔴相油田的生産(chǎn)井普遍存在産氣(qì)、脫氣現象，在測試(shì)井段存在油氣水(shui)三相流的情況。氣(qi)相的加入使渦輪(lun)流量計的響應特(te)性發🔞生了明顯的(de)變化，對産出剖面(mian)的測量産生了影(ying)響，氣體對低🌈産井(jǐng)的測量影響尤🐉爲(wei)嚴重，因爲在低産(chan)井中容易出現高(gāo)含氣率情況，有必(bì)要渦輪流量計在(zài)油井中産氣時的(de)響應🙇🏻特性。
　　渦輪流(liu)量計在油/氣/水三(sān)相流下的響應已(yǐ)有人針對不同㊙️的(de)測井儀器。基于傘(san)集流渦輪流量計(jì)與放射性密度－持(chí)水率計組合儀在(zài)油氣水三相流流(liú)動裝置中🏃‍♀️的動态(tài)結果，建立了三相(xiàng)流渦輪流量計統(tǒng)計測量模⭐型。對渦(wo)輪流量計在水平(píng)模拟井中測量油(you)氣水三相流進行(háng)了實驗。
　　在多相流(liu)模拟實驗裝置上(shàng)采用渦輪流量計(ji)在油/氣/水三♌相流(liú)及氣/水兩相流條(tiao)件下開展室内動(dong)态實驗🥵，渦輪流量(liàng)計在油、氣、水三相(xiàng)流及氣/水兩相流(liu)低産氣（氣體流量(liàng)不大于15m3/d）條件下的(de)響應特性，計算🌈氣(qi)體對渦輪流量計(jì)測量液相🤞流量産(chan)生的測量誤🔆差，爲(wèi)該儀器應用到三(sān)相流的生産測井(jing)中提供借🈲鑒。
1實驗(yàn)條件及實驗方案(an)
　　實驗在大慶油田(tián)測井試井檢測實(shi)驗中心多相流實(shí)驗室24ｍ模🌏拟井中進(jin)行。透明的有機玻(bō)璃井筒内徑💛爲125ｍｍ，實(shi)驗介⭕質爲自來水(shuǐ)、柴😄油和壓縮空氣(qì)，實驗中油、氣、水的(de)流量可🌈以由儀🈲表(biǎo)正确控制和計量(liàng)。實驗儀👅器采用安(an)裝有傘式集流器(qì)的🌈渦輪流量計。傘(san)式集✊流器具有16根(gen)金屬傘筋，傘布采(cai)用高強度薄織料(liao)，質💯密不透氣，集流(liu)✏️效果好。采用傘式(shi)集流器可以使測(ce)量通道内的流體(ti)流速提高幾十倍(bei)💃，并且使被測流體(tǐ)混合更加均勻。渦(wo)‼️輪流量計安裝在(zai)集流傘上部，油/氣(qi)/水混合流體被集(ji)流傘集流後，從進(jìn)液口流入測量通(tong)道，流經渦輪流量(liang)計測量流量，再由(yóu)出液口🌈流回到井(jing)筒（見圖1）。
　　渦輪流量(liàng)計位于傘式集流(liu)器上部，傳感器内(nèi)徑爲♈19mm。渦輪測量流(liú)量範圍爲3～80m3/d，測量精(jīng)度爲±5%。根據儀器的(de)工👉作原理及儀器(qi)結構等條件，實驗(yàn)時氣體流量範圍(wei)爲3～15m3/d，流量♍調節分别(bié)爲3、5、7、10、15m3/d；油水液相㊙️流量(liang)範圍爲3～80m3/d，流量調節(jie)分别爲3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水率調(diào)🔞節範圍50%～100%。實驗中，先(xian)固定某一氣體流(liu)量，待氣✏️體流量穩(wěn)定後分别調節🔞油(yóu)水兩相含水率和(he)流量，待流動穩定(dìng)後，進行測量。

2實驗(yan)結果及分析
2．1油氣(qi)水三相條件下含(hán)水率對流量測量(liang)的影響
　　在不同氣(qì)體流量下标定了(le)渦輪流量計在油(you)、氣、水三🚶‍♀️相流📐中不(bú)同氣相流量不同(tong)液相含水率時的(de)響應圖2固定氣體(tǐ)💁流量5m3/d渦輪⁉️流量計(jì)标定曲線曲線。圖(tú)2爲固定氣體流量(liang)5m3/d、液相流量及液相(xiang)含水率變化時測(ce)量的渦📞輪響應曲(qǔ)線，液相流量從60m3/d逐(zhu)漸⭐遞減到5m3/d，含水率(lǜ)從100%逐漸遞減到50%。測(ce)量數據表明，當改(gai)變不同液💔相流量(liàng)時的測量結果與(yu)10m3/d的測量結果一緻(zhi)，即當固😍定氣體流(liu)量5m3/d時，在同一液🏃‍♀️相(xiàng)流量下，當含水率(lü)從100%變化💜到50%時，渦輪(lún)響應數值基本不(bú)變，保持在同一數(shu)值，即渦輪響應受(shou)油水比例變化的(de)影響較小。分析認(ren)🏃🏻‍♂️爲，當液相流量大(dà)于5m3/d時，由于集流傘(san)的集流作用，使☔測(ce)量通道内⛱️的流體(ti)流速提高，油水兩(liang)相以泡狀流流動(dong)，并且使被測流體(ti)油❌水混合更加均(jun1)勻，減小了油水相(xiang)間的滑脫效應；氣(qì)相的擾動也減小(xiao)了油水相間的滑(hua)脫，使🔞得渦⁉️輪流量(liàng)計響應受油水兩(liang)相含❄️水率變化影(yǐng)響較小，氣相成爲(wèi)🈚影響渦輪流量計(jì)響應的主要因素(sù)。

　　圖3爲固定氣(qi)體流量5m3/d标定的渦(wō)輪流量計響應圖(tu)版。實驗數據㊙️表明(míng)，對于固定的氣相(xiàng)流量、不同含水率(lü)下的測量曲線近(jin)于重合🔞，說明對于(yú)固定的氣相流量(liàng)渦輪響應與液相(xiàng)流量的響應關系(xì)受油水兩相🌍含水(shui)率的影響很小。因(yīn)此，在氣💘體流量較(jiao)低時，油/氣/水三相(xiàng)的流量測量問題(tí)可以簡化成氣/水(shuǐ)兩相的流量測量(liàng)問🚶題。固定氣體流(liu)量10m3/d及15m3/d标定的渦輪(lún)流量計響應規♍律(lü)同圖3。

2．2氣/水兩相條件(jian)下的實驗結果及(ji)誤差分析
　　圖4爲傘(sǎn)式集流器渦輪流(liu)量計在氣/水兩相(xiàng)流圖4渦🔆輪流量計(ji)氣水兩相流标定(dìng)圖版中的響應圖(tú)版。渦輪在低液量(liàng)和高流量時有不(bu)同的規律，在水流(liú)量高于15m3/d時，保持氣(qi)量不變，渦輪響應(yīng)與水流量呈線性(xìng)關系。在低液量下(xia)，即在水流量低于(yu)15m3/d時，渦輪響應與水(shuǐ)相流量呈非線性(xing)關系🈲。此時随着水(shui)流量的增加，渦輪(lún)響應也增👌加，但較(jiào)純水時🌏的響應增(zēng)加緩慢，而且随着(zhe)氣量的增加，渦輪(lun)㊙️響應對液相的敏(min)感性越差🐕。當氣量(liang)達到10m3/d時，幾乎呈平(ping)的台階，說明♈此時(shí)渦輪對液相流量(liàng)失去了分辨能力(lì)，渦輪流量計在高(gāo)氣☂️量時測量低液(yè)相流量會有較大(da)誤差。分析認爲，當(dang)水流量較低（水流(liú)量小于15m3/d）時，在集流(liú)測量通道内，當🧡氣(qì)量較少時，氣相滑(hua)脫明♌顯，氣相以較(jiao)大的氣泡向上流(liú)動［如🔞圖5（ａ）所示，水流(liu)量10m3/d、氣流量1．44m3/d］，氣相對(dui)渦輪起主導作用(yòng)，使渦輪響應明顯(xian)偏高；随着氣相流(liú)量的增🌈加，持氣率(lü)不斷增加，更多的(de)氣泡在集流傘頂(dǐng)端聚集形成段塞(sāi)進入集流通道。圖(tu)5（ｂ）爲水流量🧡10m3/d、氣相流(liú)量4．8m3/d時拍攝的高速(su)攝像圖片，圖片顯(xian)示測量通道内氣(qi)💃/水兩相流爲段塞(sai)流🌈。圖6爲此時采集(ji)的渦輪響應實時(shí)波動信号，随大塊(kuai)氣體段📐塞的出現(xiàn)，渦輪響應頻率劇(jù)烈波動，最高幅度(dù)可達40Ｈｚ，渦輪響應的(de)平均值增加，導緻(zhi)渦輪流量計測量(liàng)流量🍉明顯偏高。尤(you)🐆其是氣相🔞流量較(jiào)高（大于９．6m3/d）時，在集流(liú)傘頂部形成氣頂(ding)，集流測量🍉通道内(nei)的氣段塞更加嚴(yan)重，較多的水流量(liang)被迫從集流傘與(yǔ)井壁之間的縫隙(xi)漏失，渦輪對液相(xiàng)流量變化失去🎯了(le)分辨能力，使渦輪(lún)流量計産生了🤩較(jiao)大的測量🍉誤差。



2．3測量誤差(chà)分析
　　在實際的産(chǎn)出剖面測量中，儀(yi)器通常在液相中(zhong)标定刻度圖版。測(cè)井時不知道井下(xià)是否有氣，如果存(cun)在氣體，仍然使用(yong)液相圖版解釋，會(huì)産生很多誤差。
　　利(lì)用清水中渦輪的(de)刻度方程計算加(jia)入不同氣體流量(liang)後渦輪響應頻率(lǜ)所對應的流量，即(ji)爲加入氣體後的(de)測✍️量流㊙️量，再用所(suo)得測量流量減去(qù)配比的标準水流(liú)量，得到氣相加入(ru)後☁️測量的絕對增(zeng)加值😘，即加入氣相(xiang)流量産生的測量(liang)誤差（見表1）。計算結(jié)果表明，加入氣體(tǐ)流量後，渦輪的測(ce)量流量明顯增加(jia)🔞，尤其是液相流量(liang)較低時，增加的測(ce)量流量更⛹🏻‍♀️高，氣體(ti)對流量🆚測量産生(sheng)了較大的測量誤(wu)差。低氣量下🍓，平均(jun)1m3/d的氣量産生的✍️測(cè)量誤差大約相當(dāng)🌈于5m3/d（絕對增加值）。


　　利(li)用測量的絕對增(zeng)加值除以滿量程(cheng)流量80m3/d，得到氣體對(dui)流量測量的滿量(liàng)程誤差（見圖7）。計算(suan)結果表明，隻有✉️氣(qi)體流量爲3m3/d以下液(yè)相流量10m3/d以上時，滿(mǎn)量程測量誤差在(zài)10%以内，其他測點滿(mǎn)量程誤差均大于(yu)10%。
3結論
（1）氣體流量較(jiào)低時，在同一氣體(ti)流量下保持液相(xiàng)流量🌈不變、液🔞相💁含(han)水率從100%變化到50%時(shí)，渦輪流量計與液(ye)📐相流量的響應關(guān)系不受油水兩相(xiàng)含水率的影響或(huo)受油水兩相含水(shui)率的影響🚶很小，可(kě)以将油/氣/水三相(xiàng)的流🔞量測量問🏃🏻‍♂️題(ti)簡化成氣/水兩相(xiang)的流量測量問題(tí)。
（2）在不同含氣量條(tiao)件下，渦輪在低液(ye)量和高液量時有(yǒu)不同的響應規律(lü)，在水流量高于15m3/d時(shí)，渦輪響應與水流(liú)量呈線性關系。在(zai)水流量低于15m3/d時，渦(wō)輪響應與水相流(liu)量呈非線性關系(xi)，當含氣量達到10m3/d時(shí)，渦輪響應呈水平(píng)的台階狀，渦輪對(dui)液相流量失📱去了(le)分辨能力。
（3）液相流(liú)量較低時，渦輪流(liú)量計測量流量明(míng)顯高于标🔴準流量(liang)，即使是較低的氣(qì)體流量也會對渦(wo)輪流量計産生較(jiao)大的測量誤差。當(dang)氣體流量爲3m3/d、液相(xiang)流量小于10m3/d的條件(jiàn)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻下以及氣體流量(liàng)大于3m3/d的條件下，液(ye)相流量測量誤差(cha)均⭐大于10%。

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