摘要:油井(jing)産出流體(ti)中含油率(lǜ)的在線測(cè)量是評價(jià)産能的重(zhong)要指标。對(dui)多級旋流(liú)器和質量(liang)流量計 組(zǔ)成的相比(bi)例測量系(xi)統進行了(le)測試試驗(yàn)，通過對氣(qi)🔆水兩相⛱️流(liú)的測量,證(zhèng)實了所述(shu)分離器有(yǒu)很好的氣(qi)體分離效(xiào)果，進而通(tong)過油水兩(liǎng)相流的測(cè)量，證實🍓了(le)系統對油(yóu)水兩相流(liú)的相含率(lǜ)測量🈲有高(gāo)的準确性(xing)和适應性(xìng)。在.上述兩(liang)相工作的(de)基礎上，開(kāi)展了油氣(qì)水三相流(liú)的測試試(shi)驗，考察了(le)溶解氣對(duì)相含率測(cè)量的影響(xiang)，并通過理(lǐ)論分析和(he)計算.定量(liang)地驗證了(le)試驗結💔果(guo)，試驗和計(jì)算均表明(ming)，即🧑🏽‍🤝‍🧑🏻使是少(shao)量的溶解(jie)氣,對相比(bi)例的測量(liàng)仍然會産(chǎn)生很大的(de)誤差。
0引言(yan)
　　油井的産(chan)出流體多(duo)爲油氣水(shui)三相流，其(qi)中伴生氣(qi)💘的存.在是(shi)難以對流(liú)量進行準(zhǔn)确測量的(de)主要因素(su)🤞"，其原因一(yi)是産出物(wu)中伴生氣(qì)時有時無(wu)，二是含量(liang)不固定叫(jiao)，三是現有(you)的 渦街流(liú)量計 等很(hen)難準确測(ce)量氣液兩(liang)相流的流(liu)量”，另外-.些(xiē)測量💚方♌法(fa)則受到⛷️氣(qi)體含率的(de)影響，如超(chao)聲波流量(liang)計在含氣(qì)率超過一(yī)定比🈚例時(shí)就可能接(jiē)收不到回(hui)波信号用(yòng)。。鑒于上述(shù)原因，日前(qián)在井口開(kai)展的流量(liàng)測量多采(cai)用一種簡(jiǎn)易的旋流(liu)式氣體分(fèn)離裝置，對(dui)分離🈲氣體(tǐ)後的油水(shuǐ)混合流體(ti)❄️，通過質量(liang)流量計進(jin)一步☎️檢測(cè)含油量和(he)含水量。在(zai)這種測量(liang)方法中，旋(xuán)流式🏃🏻氣體(tǐ)分離裝置(zhì)不需要供(gong)電，僅依靠(kào)流體的動(dong)能通過多(duō)級旋流器(qì)實現氣液(ye)分離，在結(jie)構參靈敏(min)設計合理(lǐ)的情況下(xia)，證實了這(zhè)種分離方(fang)法可以達(da)到很好的(de)分離效果(guǒ);另外，質量(liang)流量計也(yě)有很高的(de)測量精度(du)，但由測量(liang)結果得到(dao)的含油率(lü)這一最終(zhong)關心的重(zhong)要被測量(liàng)卻有很大(da)的誤差，甚(shèn)至超過10%。通(tong)過理論研(yan)究和試驗(yan)驗證，證實(shí)了這種測(cè)量誤🤞差産(chan)生的原因(yin)是由溶解(jiě)🔴氣引起的(de)，即少量的(de)溶解氣可(ke)以引起很(hěn)大的測量(liang)誤差。在此(cǐ)基礎上，提(tí)出了一種(zhong)改進的測(cè)🤟量方法。
1氣(qì)體分離效(xiao)果
1.1測量系(xì)統的結構(gou)
　　帶有旋流(liú)式分離器(qi)和質量流(liú)量計的流(liú)量測量系(xi)統如圖1所(suǒ)示。該系統(tǒng)作爲一-個(ge)整體，申接(jie)在生産管(guǎn)🔴線上，即測(cè)量系⭐統的(de)人口和出(chū)口分别與(yǔ)生産管線(xian)的來流☂️和(he)去流管線(xiàn)相🚶‍♀️連。被測(cè)的氣液混(hùn)合流體由(yóu)來流管道(dao)-7進人多級(ji)🐉旋流分離(lí)㊙️器-2，分離後(hòu)的氣體由(yóu)排氣管-1排(pai)出，油水混(hùn)合流體經(jīng)液體墊-3進(jìn)人液體排(pái)出管-4.并由(yóu)質量流量(liàng)計-5測量混(hùn)合液體的(de)質量，對已(yi)知的油水(shuǐ)密度可由(you)質量計計(jì)直接🥰得到(dào)油和水的(de)體積含量(liàng)和質量流(liú)☂️量。測量過(guò)程完成✌️後(hòu)，被計量過(guò)的液體和(hé)分離後的(de)氣體在測(cè)量裝置内(nèi)部彙合，從(cong)測量系統(tǒng)的出口-6排(pai)出并進入(rù)到生産管(guan)線的去流(liú)🏃🏻管道。測量(liàng)系🏃🏻統中液(ye)體墊❤️的作(zuò)用是使液(ye)體的出口(kǒu)👨‍❤️‍👨高于分離(li)器的底部(bu)，使氣㊙️體不(bu)易🛀通過液(ye)體墊而進(jin)人到液體(tǐ)💘管道中。

1.2氣水分(fen)離效果
　　爲(wèi)了驗證氣(qi)體的分離(li)效果，分别(bié)對純水和(he)氣水兩種(zhǒng)👣情🔞況進行(hang)了測量。通(tōng)過質量流(liu)量計測量(liàng)流量，在純(chun)水時質量(liang)流量測量(liàng)出的水的(de)密度爲0.979g/ml。對(duì)氣水兩相(xiàng)流試驗時(shí)，将圖1所示(shi)測量系👅統(tong)接人到圖(tú)2所示的試(shi)驗流程中(zhong)，試驗時，考(kǎo)慮到氣體(ti)相對于水(shuǐ)的流量越(yue)大，氣液分(fen)離難度也(yě)越大，也更(gèng)難保證測(cè)量精度。爲(wèi)了加嚴考(kao)核，試驗時(shi)采用的水(shui)流量爲5.7lm'/d，加(jia)人的氣體(ti)體積流💘量(liàng)爲水的90%，質(zhì)量流量計(jì)輸出的質(zhì)量流量、體(tǐ)積流量、質(zhi)量、體積🈲、密(mì)度，見表1。表(biao)I中密度誤(wù)差是指加(jiā)氣前後流(liú)量計所測(ce)🏒密度的相(xiàng)對誤差。
對(dui)表1給出的(de)試驗結果(guǒ)分析如下(xià):

1)加氣後，質(zhi)量流量計(jì)給出的流(liú)量是不恒(heng)定的，其中(zhōng)🏃🏻質量🌂流量(liàng)的最大值(zhí)是最小值(zhí)的2.7倍，說明(ming)在含氣率(lü)較高的情(qing)況下，流體(tǐ)的流量是(shi)不穩定的(de)。流量時大(da)時小，類似(sì)于泡狀流(liu)，這💛與純水(shui)情況下的(de)穩定流量(liàng)有着明顯(xian)的差異。這(zhè)🔴種差異體(tǐ)現了高含(hán)🍓氣率的特(te)征，也充分(fèn)說明了氣(qi)體與液體(tǐ)是不可能(neng)完全均勻(yun)地混合到(dao)一起⭕的。
2)在(zài)含氣率爲(wei)90%的情況下(xia)，相對于純(chún)水情況而(ér)言，流體密(mi)度的平均(jun)測量誤差(chà)爲1.01%。這說明(ming)即使在氣(qi)體流量很(hěn)大情況下(xià)，分🐆離系統(tǒng)仍然是比(bi)較好的，存(cun)在誤差的(de)原因認爲(wei)是⭐水中有(you)📱一定的溶(rong)解度引起(qi)的，但這種(zhong)溶解度對(duì)測量結影(ying)響不大。
2油(you)水混合流(liú)體中相比(bi)例測量
　　将(jiang)水和購置(zhi)的機械白(bái)油分别經(jīng)電子秤稱(cheng)量後，注⭐人(rén)到試驗☀️系(xi)統的攪拌(bàn)罐内，其中(zhōng)含水率爲(wei)60%，含油率爲(wèi)40%。在攪拌均(jun1)勻的情況(kuang)下，啓動流(liu)體泵及測(ce)量系統進(jin)行試驗,其(qi)中泵的排(pái)量爲4.8m/d。由于(yú)這種試驗(yàn)不含氣體(ti)，流體的流(liú)動非常穩(wěn)定，多次試(shì)驗結果的(de)一緻性也(ye)很好，表2給(gěi)出了一組(zu)典型的試(shi)驗結果。

對(duì)表2所示試(shì)驗結果分(fèn)析如下:
1)表(biao)2中給出的(de)流速是穩(wen)定的，且混(hùn)合密度也(yě)是均勻的(de)，這一現象(xiang)體現了流(liu)體中不含(han)氣體時流(liú)體流動的(de)穩定性，同(tong)時也說明(míng)油📐水兩相(xiang)流經過合(he)理地攪🤟拌(ban)後，混⛷️合是(shì)均勻的。
2)雖(suī)然瞬時含(han)水率有一(yi)定誤差，但(dan)-段時間内(nei)的平均含(han)水🔴率爲🔞60.17%，與(yǔ)60%的實際含(han)水率非常(cháng)接近。瞬時(shí)值波動的(de)原㊙️因認爲(wèi)是油包水(shui)造❗成的局(ju)部混合不(bu)均勻所緻(zhì)。
3油氣水三(san)相流的測(ce)量
　　前述油(you)水混合液(ye)體試驗的(de)結果表明(ming)，如果氣液(yè)分離效果(guo)較💃🏻好🔞，即氣(qi)體能夠被(bèi)充分分離(lí)，采用質量(liang)流🧑🏾‍🤝‍🧑🏼量計✊測(cè)量含水率(lü)或含油率(lü)是可行的(de)。爲此開展(zhan)了油氣水(shuǐ)三相流的(de)試驗，結果(guo)見表3。表3中(zhong)彙總了加(jia)氣與不加(jia)氣的測量(liang)結果，以形(xing)成對比。試(shì)驗用液體(tǐ)的體積仍(reng)然是含水(shuǐ)率60%，含油率(lǜ)40%，加入的氣(qi)體是液體(ti)體積流量(liang)的90%。

　　表3中所(suo)述标定結(jie)果是指:對(duì)圖1所示測(ce)量系統測(cè)量💘後的流(liú)體，由電子(zǐ)稱和計量(liàng)管分别計(jì)量質量和(hé)體🧑🏾‍🤝‍🧑🏼積而🥵得(de)到🔅的結⭐果(guo)。由于電子(zi)稱的分辦(ban)率爲10g，,計量(liang)管🐇的橫截(jie)面積較小(xiǎo)，由讀取液(yè)面高度得(dé)☁️出的體積(jī)誤差也很(hěn)小，所以認(rèn)爲這種标(biāo)定結果是(shì)比較準确(que)的。由表3可(kě)知，不加氣(qì)時，就質量(liang)和體積而(ér)言，标定的(de)結‼️果與質(zhi)量流量計(ji)的結果非(fei)常🌏接近，進(jìn)一步證實(shi)了标定結(jié)果是準确(què)的。
加氣前(qián)後，質量流(liu)量計測量(liàng)到的質量(liàng)分别爲:46.005kg和(he)46.363kg;體積分⛷️别(bie)爲🏃🏻‍♂️49.116L和💔50.262L,質量(liang)和體積的(de)相對誤差(cha)爲:0.52%和0.67%，這說(shuō)明不論🐪加(jiā)氣與否，質(zhì)量流量🔞計(jì)測量的體(ti)積和質量(liàng)與标定結(jié)果是基本(běn)相同的。但(dàn)含🔴油率則(ze)由加氣前(qián)的💁39.2%變爲加(jia)氣🥰後的49.4%，與(yu)40%的實際含(hán)油率産生(shēng)了很大的(de)誤🤩差。需要(yao)說明的是(shi):表3所述加(jiā)氣後的體(tǐ)積是對取(qǔ)樣流體靜(jìng)置一✌️.段💜時(shí)間後計量(liàng)的，靜置的(de)原因是流(liú)體中有大(da)量的溶解(jiě)氣，目測就(jiu)可到氣☂️池(chi)逸出。靜置(zhì)後🛀溶解氣(qì)将逐步逸(yì)出，假定質(zhì)量流量計(jì)的計量結(jié)果♋是準确(que)的，則逸出(chū)的氣體爲(wei):
氣體逸出(chu)量=流量計(jì)體積-取樣(yàng)體積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事實(shi)上，在常溫(wēn)常壓下，白(bái)油對氣體(tǐ)的體積溶(róng)解度可達(da)5.6%，上述體積(jī)的變化量(liang)在溶解度(dù)範圍内并(bìng)小于理論(lun)上的☎️溶解(jie)度。這就說(shuō)明:溶解氣(qi)的存在并(bìng)不會引起(qi)休積的明(míng)顯變化，但(dan)會對相含(han)率🐕産生很(hen)大的誤差(cha)。由第二次(cì)加氣後的(de)結果再次(cì)說明🌐了相(xiàng)同的現象(xiang)，但得到的(de)含油率誤(wù)差更大，其(qí)原因是靜(jing)置時間相(xiàng)對較短，氣(qì)體逸出量(liàng)更少。
4溶解(jiě)氣引起相(xiàng)含率誤差(cha)的驗證
　　由(yóu)取出的樣(yàng)品計算相(xiàng)含率時，可(ke)認爲樣品(pin)中的大🌈部(bù)分氣體🚶‍♀️已(yi)經逸出。設(she)油水兩相(xiang)流中體積(ji)、質量、相含(han)率分别爲(wei)V、m、x，并用下标(biāo)0和W分别表(biao)示油和水(shuǐ)，不帶下标(biāo)的V和m分别(bié)表示總體(tǐ)積和總✌️質(zhi)量，則有:


　　上(shang)述計算結(jié)果與流量(liàng)計的測量(liang)結果符合(he)地很好📧，通(tōng)過以_上計(ji)算可知，在(zai)加氣與不(bú)加氣的情(qing)況下，雖然(ran)混合密度(du)相👅差僅0.014kg/L，但(dan)是含油率(lǜ)卻相差10.5%。由(you)此可見👨‍❤️‍👨，少(shao)量的♌溶解(jiě)氣對含油(yóu)率的測量(liàng)産生很大(da)的誤差🌈。如(ru)果以标🙇‍♀️定(dìng)的混合密(mì)度計算，則(ze)含油率相(xiàng)差3.5%，其原👉因(yin)是因爲取(qǔ)樣并靜置(zhì)後已有氣(qi)體逸出。
5結(jie)束語
1)質量(liang)流量計對(duì)油水兩相(xiang)流的相比(bi)例測量有(yǒu)很高的🐇精(jīng)度,
2)多級旋(xuán)流式分離(lí)器對氣體(ti)有很好的(de)分離效果(guǒ)，但無法消(xiāo)除油中的(de)溶解氣。
3)氣(qì)體分離後(hòu)，溶解在油(yóu)品中的氣(qì)體即使很(hen)少，采用❌質(zhì)量流量測(ce)量到的相(xiang)比例仍然(ran)會産生很(hen)大的誤👅差(chà)。

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