摘(zhāi)要：在三(san)相流實(shi)驗裝置(zhi)上采用(yòng)傘式集(ji)流器對(dui)渦輪流(liu)量計 在(zài)氣/水兩(liang)相流及(jí)油、氣、水(shuǐ)三相流(liú)中進行(háng)實驗，獲(huo)得了渦(wo)輪流量(liang)🎯計在氣(qi)/水兩相(xiàng)流及油(yóu)/氣/水三(san)相流條(tiao)件下💃🏻的(de)實🌈驗數(shu)據，分析(xi)氣體對(dui)渦輪流(liu)量計測(cè)量流量(liàng)的影響(xiang)。在氣⛷️體(ti)流量較(jiào)低時，渦(wo)輪流量(liàng)計與液(ye)相🏃流量(liàng)的響應(ying)關系受(shou)油水兩(liǎng)相🚶含水(shuǐ)率的影(yǐng)響較小(xiao)，可以将(jiang)油/氣/水(shui)三相的(de)流量測(cè)量問題(ti)簡化成(cheng)氣/水兩(liǎng)相的流(liú)量測量(liang)問題。氣(qi)體會對(duì)渦輪流(liú)量計産(chan)生較大(da)的測量(liang)誤差🔅，當(dang)氣體流(liú)量爲3m3/d、液(yè)💜相流量(liang)小于10m3/d的(de)條件下(xià)以及氣(qi)體流👅量(liang)大于3m3/d的(de)條件下(xià)，液相流(liu)量測量(liang)誤差大(da)于10%。
0引言(yán)
　　渦輪流(liu)量計已(yi)廣泛應(yīng)用于井(jing)下油、水(shui)兩相流(liu)流量🌍測(cè)量，它具(ju)有儀表(biao)常數穩(wěn)定的優(yōu)點，在油(yóu)水兩相(xiang)流條件(jiàn)下可以(yǐ)正确測(ce)量流量(liàng)，并取得(dé)良好的(de)應用效(xiào)果。渦輪(lun)流量計(jì)通常在(zài)油/水兩(liǎng)相流條(tiáo)件下進(jin)行标定(ding)，對渦輪(lun)流量計(ji)的也主(zhu)要在油(you)/水兩相(xiàng)流下進(jin)行❓。大慶(qing)油田及(jí)中國多(duō)數陸相(xiàng)油田的(de)生産井(jǐng)普遍存(cún)📞在産氣(qi)、脫氣現(xian)象，在測(cè)試井段(duan)存在油(you)氣水三(sān)相流的(de)情況。氣(qi)相的加(jia)入使渦(wo)輪流量(liàng)計的響(xiǎng)應特性(xing)發生❌了(le)明顯的(de)變化，對(dui)産出剖(pōu)面的測(ce)量産生(shēng)了影響(xiang)，氣體對(duì)低産井(jǐng)的測量(liàng)影響尤(yóu)😄爲嚴重(zhong)，因爲在(zài)低産💔井(jing)中容易(yi)出現高(gao)含氣率(lü)情況，有(you)必要渦(wō)輪流量(liang)計🤩在油(you)井中産(chan)氣時的(de)響應特(tè)性。
　　渦輪(lun)流量計(jì)在油/氣(qi)/水三相(xiàng)流下的(de)響應已(yi)有人針(zhen)♌對不同(tóng)的🧑🏽‍🤝‍🧑🏻測🔅井(jǐng)儀器。基(jī)于傘集(jí)流渦輪(lún)流量計(ji)與放射(she)性密度(du)－持水率(lü)計👅組合(hé)儀在油(yóu)氣水三(san)相流流(liu)動裝置(zhì)中的動(dòng)态🏃🏻結果(guo)，建立了(le)三相流(liú)渦輪流(liú)量計統(tǒng)計測量(liàng)模型。對(duì)渦輪流(liu)量計在(zài)水平模(mo)拟井中(zhōng)測量油(yóu)氣水三(san)相流進(jin)行了實(shí)✌️驗。
　　在多(duo)相流模(mó)拟實驗(yàn)裝置上(shàng)采用渦(wō)輪流量(liang)計在油(yóu)/氣/水三(sān)🙇‍♀️相流及(ji)氣/水兩(liang)相流條(tiáo)件下開(kai)展室内(nèi)動态🔞實(shí)驗😘，渦輪(lún)流量計(ji)在油、氣(qi)、水三相(xiàng)流及氣(qì)/水兩相(xiang)流低産(chan)氣（氣體(ti)流量不(bú)大于15m3/d）條(tiáo)件下的(de)響應特(tè)性，計算(suan)✨氣體對(dui)渦輪流(liú)量計測(ce)量液相(xiang)流量産(chǎn)生🧡的測(cè)量誤差(chà)，爲該儀(yí)器🚩應用(yòng)到三相(xiang)流的生(shēng)産測井(jǐng)中提供(gong)借鑒。
1實(shí)驗條件(jian)及實驗(yàn)方案
　　實(shi)驗在大(dà)慶油田(tián)測井試(shì)井檢測(cè)實驗中(zhōng)心多相(xiàng)流實驗(yàn)室24ｍ模拟(nǐ)⚽井中進(jìn)行。透明(míng)的有機(jī)玻璃井(jing)筒内徑(jing)爲125ｍｍ，實🔞驗(yàn)介質爲(wei)⭐自來水(shui)、柴油和(he)壓縮空(kōng)氣，實驗(yan)中油、氣(qi)、水的流(liu)量可以(yǐ)由儀🌈表(biao)正确控(kòng)制和計(ji)量。實驗(yàn)儀器采(cai)用安㊙️裝(zhuāng)有傘式(shi)集流器(qì)的渦輪(lun)流量計(ji)。傘式集(ji)流器具(jù)有16根金(jīn)屬傘筋(jin)，傘布采(cǎi)用高強(qiang)💘度薄織(zhi)料，質🤩密(mì)不透氣(qi)，集流效(xiào)果好。采(cǎi)用傘式(shì)集流器(qì)可以使(shi)測量通(tōng)道内的(de)流體❓流(liu)速提高(gao)幾十倍(bèi)🚶，并且使(shi)被測流(liú)體⛹🏻‍♀️混合(hé)更加均(jun1)勻。渦輪(lún)流量計(jì)安裝在(zai)👈集流傘(sǎn)上部🍉，油(yóu)/氣/水混(hùn)合流體(ti)被集流(liu)傘集✨流(liu)後，從進(jin)液口⚽流(liú)入測量(liang)通道，流(liú)經渦輪(lún)流量計(ji)測量流(liú)量，再由(yóu)出液口(kǒu)流回到(dao)井筒（見(jian)圖1）。
　　渦輪(lún)流量計(ji)位于傘(san)式集流(liu)器上部(bù)，傳感器(qì)内徑爲(wei)19mm。渦輪測(ce)♌量㊙️流量(liang)範圍爲(wèi)3～80m3/d，測量精(jing)度爲±5%。根(gen)據儀器(qì)的工♌作(zuò)原💚理及(ji)儀器結(jié)構等條(tiáo)件，實驗(yàn)時氣體(tǐ)流量範(fàn)圍爲3～15m3/d，流(liú)量調節(jie)分别爲(wei)3、5、7、10、15m3/d；油水液(yè)相🌂流量(liàng)範圍爲(wei)3～80m3/d，流量調(diào)節分别(bie)爲🙇‍♀️3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水(shui)率調節(jiē)範圍50%～100%。實(shi)🌈驗中，先(xian)固💰定某(mǒu)一氣❌體(ti)流量，待(dài)氣體流(liú)量穩定(dìng)後分别(bié)調節油(you)水兩相(xiang)含水率(lü)和流量(liàng)，待流動(dòng)穩定後(hòu)，進行測(ce)量。

2實驗結(jié)果及分(fen)析
2．1油氣(qi)水三相(xiàng)條件下(xia)含水率(lǜ)對流量(liang)測量的(de)影響
　　在(zai)不同氣(qi)體流量(liàng)下标定(ding)了渦輪(lun)流量計(ji)在油、氣(qì)、水三相(xiang)流中不(bu)⭐同氣相(xiàng)流量不(bú)同液相(xiang)含水率(lü)時的響(xiang)應圖2固(gù)定氣體(tǐ)流量♊5m3/d渦(wō)輪流量(liàng)計标定(ding)曲線曲(qǔ)線。圖2爲(wèi)固定氣(qi)體流量(liàng)5m3/d、液相流(liú)量及液(ye)相含水(shuǐ)率變化(hua)時測量(liang)的渦輪(lun)響應曲(qu)線，液相(xiang)流量從(cong)60m3/d逐漸遞(di)減到5m3/d，含(hán)水率從(cóng)100%逐漸遞(dì)減到50%。測(ce)量數據(ju)表明，當(dāng)改變不(bú)同液💃相(xiàng)流量時(shí)的測量(liàng)結果與(yu)10m3/d的測量(liang)結果一(yi)緻，即當(dang)固💯定氣(qì)體流量(liàng)5m3/d時，在❓同(tóng)一液相(xiàng)流量下(xià)，當含水(shui)率從100%變(bian)化到50%時(shi)，渦輪響(xiǎng)應數👈值(zhi)基本不(bu)變，保持(chí)在同一(yi)數值，即(ji)渦輪響(xiǎng)🤩應受油(yóu)水比🈲例(li)變化的(de)影響較(jiào)小。分析(xi)認✨爲，當(dāng)液相流(liu)量大于(yú)5m3/d時，由于(yu)集流傘(sǎn)的集流(liú)作用，使(shǐ)測量通(tōng)道内🍓的(de)流體流(liu)速提高(gao)，油水兩(liǎng)相以泡(pào)狀流流(liu)動，并且(qiě)使被測(cè)流體油(yóu)水混合(he)更加均(jun)勻，減小(xiao)了油水(shui)相間的(de)滑脫效(xiào)應；氣相(xiang)的擾動(dòng)也減小(xiao)了油水(shuǐ)相間的(de)滑脫，使(shǐ)得渦輪(lun)流量計(jì)響應受(shòu)油水兩(liǎng)相含🐕水(shui)率變化(huà)影響較(jiao)小👄，氣相(xiàng)成爲影(yǐng)響渦👌輪(lún)流量計(ji)響應的(de)主要因(yin)♻️素。

　　圖(tu)3爲固定(dìng)氣體流(liu)量5m3/d标定(dìng)的渦輪(lun)流量計(ji)響應圖(tú)版。實💜驗(yàn)數據表(biǎo)明，對于(yú)固定的(de)氣相流(liú)量、不同(tong)含水率(lǜ)下的💘測(cè)量曲線(xiàn)近于重(zhòng)合👉，說明(míng)對于固(gù)定的氣(qi)相流量(liàng)渦輪響(xiang)應與🌈液(yè)相流量(liang)的響應(ying)關系受(shou)油水兩(liǎng)相🚶‍♀️含水(shui)率的🏃‍♂️影(ying)響很小(xiao)。因此，在(zai)氣💜體流(liu)量較低(dī)時，油/氣(qi)🥰/水三相(xiàng)的流量(liàng)測量問(wèn)題可以(yǐ)簡化成(cheng)氣/水兩(liǎng)相的流(liu)量測量(liang)問題。固(gu)定氣體(ti)流量10m3/d及(ji)15m3/d标定的(de)渦輪流(liu)量計響(xiang)應規律(lü)同圖3。

2．2氣/水兩(liǎng)相條件(jiàn)下的實(shí)驗結果(guo)及誤差(chà)分析
　　圖(tu)4爲傘式(shi)集流器(qi)渦輪流(liu)量計在(zài)氣/水兩(liǎng)相流圖(tu)4渦🔱輪流(liu)量計氣(qi)水兩相(xiang)流标定(dìng)圖版中(zhōng)的響應(yīng)圖版。渦(wo)輪在低(di)液量和(hé)高流量(liang)時☎️有不(bú)同的規(gui)律，在水(shui)流量👌高(gao)于15m3/d時，保(bao)持氣量(liang)不變，渦(wō)輪響應(yīng)與水⛱️流(liú)量呈線(xian)性⭕關系(xì)。在低液(yè)量下，即(ji)在水流(liu)量低于(yu)15m3/d時，渦輪(lún)響應與(yu)水相流(liu)量呈♍非(fei)線性關(guān)系。此時(shí)随着水(shui)流量的(de)增加💚，渦(wo)輪響應(yīng)也⭐增加(jia)，但較純(chun)水時的(de)響應增(zēng)加緩慢(man)，而且随(suí)着氣量(liàng)的增加(jia)，渦輪響(xiǎng)應對液(yè)相的敏(min)感性越(yue)差。當氣(qi)量達到(dao)10m3/d時，幾乎(hu)呈平的(de)台階，說(shuo)明此時(shí)渦輪對(dui)液相流(liú)量失去(qu)了分辨(bian)能力，渦(wō)輪流量(liang)計在高(gāo)氣量時(shi)測量低(dī)液相流(liu)量會有(you)較大誤(wù)差。分析(xi)認爲，當(dāng)水流量(liàng)較低（水(shui)流量小(xiǎo)于15m3/d）時，在(zai)集流測(cè)量通道(dao)内，當氣(qi)量較少(shǎo)時，氣相(xiàng)滑脫明(ming)顯，氣🍓相(xiang)♻️以較大(da)的氣泡(pao)向🔅上流(liú)動［如圖(tu)5（ａ）所示，水(shuǐ)流量10m3/d、氣(qi)流量1．44m3/d］，氣(qì)相對🏃‍♀️渦(wō)輪起主(zhu)導作用(yòng)，使渦輪(lun)🏃‍♂️響應明(míng)顯偏高(gao)；随着氣(qi)相流量(liang)的增加(jia)，持氣率(lǜ)不斷增(zeng)加，更多(duō)的氣🍓泡(pào)在集流(liu)傘頂端(duān)聚集形(xíng)成段塞(sai)進入集(jí)流通道(dào)。圖5（ｂ）爲水(shui)流量💃10m3/d、氣(qi)相流量(liàng)4．8m3/d時拍攝(she)的高速(sù)攝像圖(tu)片，圖片(pian)顯示測(cè)量通道(dao)内氣🤩/水(shuǐ)兩相流(liu)爲段塞(sai)流。圖6爲(wei)此時采(cai)集的⭐渦(wō)輪響應(ying)實時波(bō)動信号(hào)，随大塊(kuài)氣體段(duan)🤟塞的出(chū)現，渦輪(lun)響應頻(pin)率劇烈(lie)波動，最(zui)高幅☂️度(dù)可達40Ｈｚ，渦(wō)輪響應(yīng)的平均(jun)值增🈚加(jiā)，導緻渦(wo)輪💯流量(liàng)計測量(liàng)流量明(míng)顯偏高(gao)。尤🍉其是(shì)氣相流(liú)量較高(gao)（大于９．6m3/d）時(shi)，在集流(liú)傘頂部(bù)形成氣(qi)頂，集流(liú)🔴測量通(tōng)道内的(de)氣段塞(sāi)更加嚴(yán)重，較多(duō)的水流(liú)量被👨‍❤️‍👨迫(po)從集流(liu)傘與井(jǐng)壁之間(jiān)的縫隙(xì)漏失，渦(wō)輪對液(yè)相流量(liàng)變化失(shī)去了分(fen)辨能力(lì)，使渦輪(lun)流量計(ji)産生了(le)較大的(de)測量🌏誤(wù)差。



2．3測量誤(wù)差分析(xī)
　　在實際(ji)的産出(chū)剖面測(ce)量中，儀(yi)器通常(chang)在液相(xiàng)中标定(ding)刻度㊙️圖(tú)版🌍。測井(jing)時不知(zhi)道井下(xia)是否有(yǒu)氣，如果(guǒ)存在氣(qi)體，仍然(ran)使用液(yè)相圖版(ban)解釋，會(huì)産生很(hěn)多誤差(chà)。
　　利用清(qing)水中渦(wō)輪的刻(ke)度方程(chéng)計算加(jiā)入不同(tóng)氣體流(liu)量後渦(wo)輪響應(yīng)頻率所(suo)對應的(de)流量，即(ji)爲加入(ru)氣🔴體後(hòu)💋的測量(liang)流🌏量，再(zài)用所🌈得(dé)測量流(liu)量減去(qù)配比的(de)标準水(shui)❗流量，得(dé)到氣相(xiang)加入後(hou)測量的(de)絕對增(zēng)加值💃，即(ji)加入氣(qì)🚶相流量(liang)産🐇生的(de)測量誤(wù)差（見表(biǎo)1）。計算結(jié)果表明(ming)，加入氣(qì)體流量(liang)後，渦輪(lún)的測量(liang)流量明(míng)顯增加(jiā)㊙️，尤其是(shì)液相流(liú)量較低(di)時，增加(jia)的測量(liàng)流量更(gèng)高，氣♍體(tǐ)對流量(liàng)測量産(chǎn)生了較(jiào)大的測(ce)量💃誤差(chà)。低氣量(liàng)下，平均(jun)1m3/d的氣量(liang)産生的(de)💜測量誤(wu)差大約(yuē)相當♈于(yú)5m3/d（絕對增(zeng)加值）。


　　利用(yong)測量的(de)絕對增(zeng)加值除(chu)以滿量(liang)程流量(liang)80m3/d，得到氣(qi)體對流(liú)量㊙️測量(liàng)的滿量(liang)程誤差(cha)（見圖7）。計(jì)算結果(guǒ)表明💛，隻(zhī)有氣體(tǐ)流量爲(wèi)3m3/d以下液(ye)👅相流量(liang)10m3/d以上時(shi)，滿量程(cheng)測量誤(wù)差在10%以(yi)内，其他(tā)測點滿(man)量程誤(wu)差均大(da)于10%。
3結論(lun)
（1）氣體流(liu)量較低(dī)時，在同(tong)一氣體(ti)流量下(xia)保持液(ye)相流量(liang)不變、液(yè)相🍓含水(shuǐ)率從100%變(bian)化到50%時(shí)，渦輪流(liú)量計與(yu)液相流(liu)量的🏃響(xiǎng)應關系(xì)不受油(you)水兩相(xiàng)含水率(lǜ)的影響(xiǎng)或受油(you)水兩相(xiang)🈲含水率(lǜ)的影響(xiǎng)很小，可(kě)以将油(you)/氣/水三(san)相的流(liu)量測量(liang)問題簡(jian)化成氣(qì)/水兩相(xiang)的流量(liang)測量問(wen)題。
（2）在不(bu)同含氣(qì)量條件(jiàn)下，渦輪(lun)在低液(yè)量和高(gao)液量時(shi)有不同(tóng)的響應(yīng)規律，在(zài)水流量(liang)高于15m3/d時(shi)，渦輪響(xiang)應與水(shui)流量呈(cheng)線性✂️關(guan)系。在水(shui)流量低(di)于15m3/d時，渦(wo)輪響應(yīng)與水相(xiàng)流👨‍❤️‍👨量呈(chéng)非☂️線性(xìng)關系，當(dang)含氣量(liàng)達到10m3/d時(shí)，渦輪響(xiang)應呈水(shui)平的台(tai)階狀☔，渦(wo)輪對液(ye)🛀🏻相流量(liang)失去了(le)分辨能(néng)力。
（3）液相(xiàng)流量較(jiào)低時，渦(wo)輪流量(liang)計測量(liang)流量明(ming)顯高于(yú)🔞标準流(liu)量，即使(shǐ)是較低(dī)的氣體(ti)流量也(ye)會對渦(wo)輪流量(liàng)計産生(sheng)較大的(de)測量誤(wu)差。當氣(qi)體流量(liang)爲3m3/d、液相(xiang)流👉量小(xiǎo)于10m3/d的條(tiáo)件下以(yi)及氣體(ti)流量大(da)于♌3m3/d的條(tiao)件下，液(ye)相流量(liang)測量誤(wu)差均大(da)于10%。

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