摘(zhai)要:油井(jing)産出流(liu)體中含(hán)油率的(de)在線測(ce)量是評(ping)價産能(neng)的✊重要(yào)指标。對(dui)多級旋(xuán)流器和(he)質量流(liú)量計 組(zǔ)成的相(xiàng)比例測(cè)量系統(tǒng)進行了(le)測試試(shì)驗，通過(guo)對氣水(shui)兩相⚽流(liú)的測量(liàng),證實了(le)所述分(fen)離器有(yǒu)很好的(de)氣體🥰分(fen)離效果(guo)，進而通(tōng)過♻️油水(shui)兩相流(liú)的測量(liàng)，證實🏃‍♀️了(le)系統對(duì)油水兩(liang)相流🌐的(de)相含率(lü)測量有(yǒu)高的準(zhun)确性和(hé)适應性(xìng)。在.上述(shu)⭐兩相工(gong)作的基(ji)礎上，開(kai)展了油(yóu)氣水三(sān)相流的(de)測試試(shi)驗，考察(chá)了溶解(jie)氣對相(xiàng)含率測(cè)量的影(ying)響，并通(tong)過理論(lùn)分析和(hé)計算.定(ding)量地驗(yàn)證了試(shi)驗結果(guo)，試驗和(he)計算均(jun1)表明，即(jí)使是少(shǎo)量的溶(rong)解🧑🏽‍🤝‍🧑🏻氣,對(duì)相比例(lì)的測🌏量(liang)仍然會(huì)産生很(hen)大的誤(wù)差。
0引言(yan)
　　油井的(de)産出流(liú)體多爲(wèi)油氣水(shuǐ)三相流(liú)，其中伴(bàn)生氣的(de)♋存.在是(shì)🌈難以對(duì)流量進(jin)行準确(que)測量的(de)主要因(yin)素"，其原(yuan)因一🐪是(shi)産🙇‍♀️出物(wù)中伴生(sheng)氣時有(yǒu)時無，二(er)是含量(liang)不固定(ding)叫，三是(shi)🔞現有的(de) 渦街流(liú)量計 等(deng)很難準(zhun)确測量(liàng)氣液兩(liang)相流的(de)流量”，另(lìng)外-.些測(cè)量方🐅法(fa)✉️則受到(dào)氣體含(hán)率的影(yǐng)響，如超(chao)聲波流(liu)量計在(zài)含氣☁️率(lü)超過一(yī)定比例(li)時就可(kě)能接收(shou)不到回(huí)波信号(hào)用。。鑒于(yú)上述💔原(yuan)因，日前(qian)在井口(kou)開展的(de)流量測(cè)量多采(cǎi)用一種(zhǒng)簡易的(de)旋流式(shi)氣體分(fèn)離裝置(zhì)，對分離(lí)氣體後(hòu)的油水(shui)混合流(liú)體，通過(guò)質量流(liu)量計進(jin)一步檢(jiǎn)測含油(you)量和含(hán)水量。在(zài)這種測(cè)量方法(fa)中，旋流(liú)式氣體(tǐ)分離裝(zhuang)置不需(xū)要供電(diàn)，僅依靠(kào)流體的(de)動能通(tong)過多級(jí)旋流器(qi)實現氣(qì)液分離(lí)，在結構(gou)參靈敏(min)設計合(he)理的情(qíng)況下，證(zhèng)實了這(zhè)種分♋離(li)方法可(kě)以達到(dao)很好的(de)分離效(xiào)果;另外(wài)，質量流(liú)量計也(ye)有很高(gao)的測量(liang)精度，但(dàn)由測量(liang)結果得(de)到㊙️的🔞含(hán)油率這(zhe)一最終(zhōng)關心📧的(de)重要被(bei)測量卻(que)有很大(dà)🔞的誤🈲差(cha)💛，甚至超(chāo)過10%。通過(guo)理🌐論研(yan)究和🌈試(shi)驗驗證(zheng)，證實了(le)這種🔞測(ce)量誤差(chà)産生的(de)原因是(shi)由溶解(jiě)氣引起(qǐ)的，即少(shao)量的溶(róng)解氣可(kě)以⛷️引起(qǐ)很大的(de)測量誤(wù)差。在此(cǐ)基礎上(shang)，提出了(le)一種改(gǎi)進的測(cè)量方法(fa)。
1氣體分(fen)離效果(guǒ)
1.1測量系(xì)統的結(jié)構
　　帶有(yǒu)旋流式(shi)分離器(qi)和質量(liang)流量計(jì)的流量(liang)測量系(xi)統如圖(tu)1所🐪示。該(gai)系統作(zuo)爲一-個(gè)整體，申(shen)接在生(sheng)産管♍線(xiàn)上，即測(ce)量系統(tong)的人口(kou)👨‍❤️‍👨和出口(kǒu)分别與(yǔ)生産管(guǎn)線🔴的來(lái)流和去(qù)流🍉管線(xian)相連。被(bei)測的氣(qi)液混合(hé)流體由(yóu)來流管(guan)道💔-7進人(rén)多級🔅旋(xuan)流分離(li)器-2，分離(li)後的氣(qì)體由排(pái)氣管-1排(pái)出，油水(shuǐ)混合流(liu)體經液(yè)體墊🈲-3進(jin)人液體(ti)排出管(guan)-4.并由質(zhi)量流量(liang)計-5測量(liang)混合液(ye)體的質(zhi)量，對已(yi)知的油(you)水密度(dù)可🔞由質(zhì)量計計(ji)直接✂️得(de)到油和(he)水的✔️體(tǐ)積含量(liang)和質量(liang)流💃🏻量。測(cè)量過程(chéng)完成後(hòu)，被計量(liàng)過的液(yè)體和分(fen)離後的(de)氣體在(zai)測量裝(zhuāng)置内部(bu)彙合，從(cóng)測量系(xi)統的出(chū)口-6排出(chū)并進入(rù)到生産(chan)管線的(de)去流管(guǎn)道。測量(liang)系統中(zhōng)液體墊(nian)的作用(yòng)是使液(ye)體的出(chu)口👄高于(yú)分離器(qi)的底部(bù)，使氣體(tǐ)不易通(tong)過液體(ti)墊而進(jìn)人到液(yè)體🏃🏻‍♂️管道(dào)中。

1.2氣水分(fen)離效果(guǒ)
　　爲了驗(yan)證氣體(ti)的分離(lí)效果，分(fèn)别對純(chun)水和氣(qi)水兩種(zhong)情況✊進(jin)行了測(ce)量。通過(guò)質量流(liú)量計測(ce)量流量(liang)，在純水(shuǐ)時質量(liàng)流量測(cè)量出的(de)水的密(mi)度爲0.979g/ml。對(duì)氣水兩(liǎng)相流試(shi)驗時，将(jiang)圖1所示(shi)測量系(xì)統接人(rén)到圖2所(suo)示的試(shi)驗流程(chéng)中，試驗(yan)時，考慮(lǜ)到氣體(ti)相對于(yú)水的流(liú)量越大(da)，氣液分(fen)離難度(du)也越大(dà)，也更難(nan)保證測(ce)量精度(du)。爲了加(jiā)嚴考核(he)，試驗時(shí)采用的(de)水流量(liàng)爲5.7lm'/d，加人(ren)的氣體(ti)體積流(liu)量爲水(shui)的90%，質量(liang)流量計(jì)輸出的(de)質量流(liú)量、體🐉積(ji)流量、質(zhì)量、體積(jī)、密度，見(jian)表1。表I中(zhōng)密度㊙️誤(wù)差是指(zhǐ)加氣前(qián)後流量(liàng)計所測(cè)✨密度的(de)相對誤(wù)差。
對表(biao)1給出的(de)試驗結(jié)果分析(xi)如下:

1)加(jia)氣後，質(zhì)量流量(liang)計給出(chu)的流量(liang)是不恒(heng)定的，其(qí)中質量(liang)🌈流量的(de)最大值(zhi)是最小(xiǎo)值的2.7倍(bei)，說明在(zài)含氣率(lü)較高的(de)情況下(xia)，流體📱的(de)流量是(shi)不穩定(dìng)的。流量(liàng)時大時(shi)小，類似(si)于泡狀(zhuàng)流，這與(yǔ)純水情(qing)況下的(de)穩定流(liú)量有着(zhe)明顯的(de)差異。這(zhè)💋種差異(yì)體🔞現了(le)高含🙇‍♀️氣(qi)率的特(tè)征，也充(chong)分說明(míng)了氣體(tǐ)與液體(ti)是不可(kě)能完全(quan)均勻✍️地(di)混合到(dào)一起的(de)。
2)在含氣(qì)率爲90%的(de)情況下(xia)，相對于(yú)純水情(qing)況而言(yan)，流體密(mì)度的平(píng)均測量(liàng)誤差爲(wèi)1.01%。這說明(míng)即使在(zài)氣體流(liú)量很大(dà)情況下(xià)，分離系(xì)統仍然(ran)是比較(jiao)好的，存(cún)在誤差(cha)的原因(yin)🐉認爲是(shì)水中有(you)🏃‍♀️一定的(de)🏃‍♂️溶解度(du)引起的(de)，但這種(zhǒng)溶解度(dù)對測量(liàng)結影響(xiang)不大。
2油(yóu)水混合(he)流體中(zhōng)相比例(li)測量
　　将(jiāng)水和購(gou)置的機(jī)械白油(you)分别經(jing)電子秤(cheng)稱量後(hou)，注🈲人到(dào)試驗系(xì)統的攪(jiǎo)拌罐内(nèi)，其中含(hán)水率爲(wèi)60%，含油率(lü)爲40%。在攪(jiǎo)拌均勻(yun)的情🏃‍♀️況(kuàng)下，啓動(dòng)流體泵(beng)及測量(liang)系統進(jin)行試驗(yàn),其中泵(beng)的排量(liang)爲4.8m/d。由🈲于(yu)這種🌈試(shi)驗不含(hán)氣體，流(liú)體的流(liu)動非常(cháng)穩定，多(duo)次試驗(yan)結果的(de)一緻性(xìng)🚩也很好(hǎo)，表2給出(chū)了一組(zu)典♈型的(de)試驗結(jie)果。

對表(biǎo)2所示試(shì)驗結果(guo)分析如(rú)下:
1)表2中(zhōng)給出的(de)流速是(shi)穩定的(de)，且混合(hé)密度也(yě)是均勻(yun)的，這一(yi)現象體(tǐ)現了流(liú)體中不(bú)含氣體(ti)時流體(ti)流動的(de)穩定性(xing)，同時也(yě)說明油(you)水兩相(xiang)流經過(guo)合理地(di)攪拌後(hou)，混合是(shi)均勻的(de)。
2)雖然瞬(shùn)時含水(shuǐ)率有一(yi)定誤差(cha)，但-段時(shi)間内的(de)平均🌈含(han)水率爲(wei)60.17%，與60%的實(shi)際含水(shuǐ)率非常(cháng)接近。瞬(shùn)時值波(bō)動的原(yuan)因認爲(wei)是油包(bāo)水造💰成(cheng)的局部(bu)混合不(bú)均勻所(suǒ)緻。
3油氣(qi)水三相(xiang)流的測(ce)量
　　前述(shu)油水混(hùn)合液體(tǐ)試驗的(de)結果表(biǎo)明，如果(guo)氣液分(fèn)🥵離效果(guǒ)較好🏃‍♀️，即(jí)氣體能(néng)夠被充(chōng)分分離(lí)，采用質(zhì)量流量(liang)計測量(liàng)含水率(lǜ)或含油(yóu)率是可(kě)行的。爲(wèi)此開展(zhǎn)了油氣(qì)水三相(xiang)流的試(shì)驗，結果(guǒ)見表3。表(biǎo)3中彙總(zǒng)了加氣(qì)與不加(jiā)氣的測(ce)量結👈果(guo)，以形成(chéng)對比。試(shì)驗用液(yè)體的🔞體(tǐ)積仍然(ran)是含水(shui)率60%，含油(yóu)率40%，加入(ru)的氣體(tǐ)是液體(ti)體💔積流(liu)量的90%。

　　表(biǎo)3中所述(shu)标定結(jie)果是指(zhi):對圖1所(suǒ)示測量(liàng)系統測(cè)量❤️後的(de)✏️流體，由(yóu)電子稱(cheng)和計量(liàng)管分别(bié)計量質(zhì)量和體(ti)積而得(de)到的結(jie)果。由于(yú)電子稱(chēng)的分辦(bàn)率爲10g，,計(jì)量管的(de)橫截面(mian)積較小(xiao)，由讀取(qǔ)液面高(gāo)度得出(chu)的體積(ji)誤差也(ye)很小，所(suo)以認爲(wèi)👅這種标(biāo)定結果(guǒ)是比較(jiào)準确的(de)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼。由表3可(kě)知，不加(jia)氣時，就(jiu)質量和(hé)體積而(ér)💞言，标定(ding)的結果(guo)與質量(liàng)流量計(ji)的結果(guo)非常接(jie)近，進一(yī)步證實(shí)了标定(dìng)結果是(shì)準确的(de)。
加氣前(qián)後，質量(liàng)流量計(ji)測量到(dao)的質量(liàng)分别爲(wei):46.005kg和46.363kg;體積(ji)分别爲(wei)49.116L和50.262L,質量(liàng)和體積(ji)的相對(dui)誤差爲(wèi):0.52%和0.67%，這說(shuo)明不論(lun)🐪加氣與(yu)否，質量(liang)流量計(ji)測量的(de)體積和(he)質量與(yu)⁉️标定結(jie)👨‍❤️‍👨果是基(ji)🏃本相同(tóng)的。但含(hán)💔油率則(ze)由加氣(qi)前的39.2%變(biàn)爲加氣(qì)後的49.4%，與(yu)40%的📞實際(jì)含油率(lǜ)産生了(le)很大的(de)誤🈲差。需(xu)要說明(míng)的是:表(biao)3所述加(jiā)氣後的(de)體積是(shì)對取樣(yang)🔆流體靜(jing)置一.段(duan)時間後(hòu)計量的(de)，靜置的(de)原因是(shì)🌍流體👣中(zhong)有大量(liàng)的溶解(jiě)氣，目測(ce)就可到(dào)氣池逸(yì)出。靜置(zhì)後溶解(jie)氣将逐(zhu)步逸出(chū)，假定質(zhì)量流量(liàng)計🔴的計(jì)量結果(guǒ)是準确(què)的，則逸(yì)出的氣(qi)體爲:
氣(qi)體逸出(chū)量=流量(liàng)計體積(ji)-取樣體(tǐ)積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事實(shi)上，在常(cháng)溫常壓(yā)下，白油(yóu)對氣體(tǐ)的體積(ji)溶解度(dù)可達5.6%，上(shàng)述體積(ji)的變化(hua)量在溶(rong)解度範(fan)圍内并(bing)小于理(lǐ)論上的(de)溶解度(du)。這就說(shuo)明:溶解(jiě)氣的存(cún)在并不(bú)會❤️引起(qi)休積的(de)明顯變(biàn)化，但會(huì)對相含(han)率産生(sheng)很大的(de)㊙️誤差。由(you)第二次(ci)加氣後(hou)的結果(guǒ)✍️再次說(shuo)明🙇🏻了相(xiang)同的現(xiàn)象，但得(dé)到的含(hán)油率誤(wù)差更大(dà)，其原因(yin)是靜置(zhì)時間相(xiang)對較短(duǎn)🈚，氣體逸(yì)出量更(gèng)少。
4溶解(jie)氣引起(qi)相含率(lü)誤差的(de)驗證
　　由(yóu)取出的(de)樣品計(ji)算相含(hán)率時，可(kě)認爲樣(yang)品中的(de)大💃🏻部分(fèn)氣體已(yi)經逸出(chu)。設油水(shuǐ)兩相流(liú)中體積(jī)、質量、相(xiàng)含率分(fèn)别爲V、m、x，并(bìng)用下标(biāo)0和W分别(bié)表示油(you)和水，不(bú)帶下标(biāo)的V和m分(fèn)别表示(shi)總體積(jī)和總質(zhi)量，則有(you):


　　上述計(ji)算結果(guǒ)與流量(liàng)計的測(cè)量結果(guǒ)符合地(di)很好，通(tong)過以_上(shàng)計🈲算可(kě)知，在加(jia)氣與不(bú)加氣的(de)情況下(xià)，雖然混(hùn)合密度(du)相差僅(jin)0.014kg/L，但是含(han)油率卻(què)相差10.5%。由(yóu)此可見(jian)，少量的(de)溶解氣(qì)對含油(yóu)👄率的測(ce)量産生(shēng)很大的(de)誤差。如(ru)果以标(biāo)定的混(hun)合密度(dù)計算，則(ze)含油率(lǜ)相差3.5%，其(qí)原因是(shì)因爲取(qu)樣并靜(jìng)置後已(yi)有氣體(tǐ)逸出。
5結(jie)束語
1)質(zhì)量流量(liàng)計對油(yóu)水兩相(xiang)流的相(xiang)比例測(ce)量有很(hen)高的🍉精(jing)🌍度㊙️,
2)多級(ji)旋流式(shì)分離器(qi)對氣體(tǐ)有很好(hao)的分離(li)效果，但(dàn)無法消(xiao)除油中(zhong)的溶解(jiě)氣。
3)氣體(tǐ)分離後(hòu)，溶解在(zài)油品中(zhōng)的氣體(ti)即使很(hen)少，采用(yòng)質量流(liú)量🔞測量(liang)到的相(xiang)比例仍(reng)然會産(chan)生很大(da)的誤差(chà)。

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