摘要:油井産出流(liú)體中含油率的在(zai)線測量是評價産(chan)能🔞的🈲重要🔞指标。對(duì)多級旋流器和質(zhi)量流量計 組成的(de)相比例測量系統(tong)進行了測試試驗(yan)，通過對氣水❗兩🚩相(xiang)✌️流的測量,證實了(le)所述分離器有很(hen)好的氣體分離效(xiào)果♊，進而通過油水(shui)兩相流的測量，證(zheng)實了系統對油水(shuǐ)兩相流的相含率(lǜ)測量有高的準确(què)性和适應性。在.上(shang)述兩相工作的基(jī)礎上，開展了油氣(qi)水三相流的測試(shì)試驗，考察了溶解(jiě)氣對相含率測量(liàng)的影響，并通過理(lǐ)論分析和計算.定(dìng)量地🌈驗證了試驗(yàn)結果，試驗和計算(suàn)均表明，即🔅使是少(shao)量的溶解🤟氣,對相(xiang)比例的測量仍然(rán)會産生很大的誤(wù)差。
0引言
　　油井的産(chǎn)出流體多爲油氣(qi)水三相流，其中伴(bàn)生氣的存⭐.在是難(nán)以對流量進行準(zhun)确測量的主要因(yīn)素"，其原因一是産(chǎn)出物中伴🌂生氣時(shí)有時無，二是含量(liàng)不固定✍️叫，三是🚩現(xiàn)有的 渦街流量計(jì) 等很難準确測量(liàng)氣液兩相流的流(liu)量”，另外-.些測量👌方(fang)法🏃‍♀️則受到氣體含(hán)率的影響，如超聲(shēng)波流量計在含氣(qì)率超過一定比🙇🏻例(li)時🆚就可能接收不(bú)到回波信号用。。鑒(jiàn)于上述原因，日前(qian)在井口開展的流(liú)量測量✉️多采用一(yī)種簡易的旋流式(shì)氣體分離裝置，對(duì)分離氣體後的油(yóu)水混合流體，通過(guo)質量流量計進一(yi)步檢測含油量和(hé)含水量。在這種測(cè)量方法中，旋🌈流式(shi)氣體分離♊裝置不(bú)需要供電，僅依靠(kào)流體的動能通過(guò)多級旋流器實現(xiàn)✔️氣液分離，在結構(gou)參❤️靈敏設計合理(li)的情✨況下，證實了(le)這種分離方法可(ke)以達到很好的分(fen)離效果;另外，質量(liang)流量計也有很高(gāo)的測量🔴精度，但由(you)測量結果得到的(de)含油率這一最終(zhōng)關心👨‍❤️‍👨的重❄️要被測(ce)量卻有很大的誤(wu)差，甚至超過10%。通過(guo)理論研究和試驗(yan)驗證，證實了這種(zhong)測量🔞誤差産生的(de)原因是由溶解氣(qi)引起的，即少量的(de)溶解氣可以♋引起(qǐ)很大的測量誤差(cha)。在此基礎上，提出(chū)✨了一種改進🈲的測(ce)量方法。
1氣體分離(li)效果
1.1測量系統的(de)結構
　　帶有旋流式(shì)分離器和質量流(liú)量計的流量測量(liang)系統如圖1所🔞示。該(gāi)系統作爲一-個整(zheng)體，申接在生産管(guan)線上，即測量系統(tǒng)的人口和出口分(fèn)别與生産管線的(de)來流和去流管線(xiàn)相❗連。被測的氣液(yè)混合流體由🏃‍♀️來流(liu)管道-7進人多級旋(xuán)流分離器-2，分離後(hòu)的氣體由排氣管(guan)-1排出，油水混合流(liu)體經液體墊-3進人(rén)液體排出管-4.并由(you)質量⛱️流量計-5測量(liàng)混🙇‍♀️合液體的質量(liang)，對已知的油水❌密(mì)度可由質量🌐計計(ji)直接得到油和水(shui)的體積含量和質(zhì)量流🚶量。測量過程(cheng)完成後，被計量過(guò)的液體和分離後(hòu)的氣體在測量裝(zhuāng)置内部彙💰合，從測(ce)量系統的出口-6排(pái)出并🥵進入到生産(chǎn)管🏃🏻線的去流管道(dao)。測量系統中液體(ti)墊的作用是使液(yè)體的出口🔱高于👈分(fèn)離器的底部，使氣(qi)體不易通過液體(tǐ)墊而進☎️人到液體(ti)✂️管道中。

1.2氣水分離(lí)效果
　　爲了驗證氣(qi)體的分離效果，分(fen)别對純水和氣水(shui)兩種情況進行了(le)測量。通過質量流(liú)量計測量流量，在(zài)純水🚩時質量流量(liàng)測量出的水的密(mi)度爲0.979g/ml。對氣水兩🔴相(xiang)流試驗時，将圖1所(suo)示測量系統接人(rén)👌到圖2所示的試驗(yàn)流程中，試驗時，考(kǎo)慮到氣體相對于(yu)水的流量👄越大，氣(qi)液分離難度也越(yue)🈲大，也更難保證測(cè)量精度。爲了加嚴(yan)考💃🏻核，試驗時采用(yong)的水流量爲5.7lm'/d，加人(ren)☁️的氣♉體體積流量(liang)爲水的90%，質量流量(liàng)計輸出的質量流(liu)量、體積流量、質量(liang)、體積、密度，見表1。表(biǎo)I中密度誤差是指(zhǐ)加氣前後流量計(jì)所測密度的相對(duì)誤差。
對表1給出的(de)試驗結果分析如(rú)下:

1)加氣後，質量流(liú)量計給出的流量(liang)是不恒定的，其中(zhōng)質量📐流♌量🌍的最大(dà)值是最小值的2.7倍(bèi)，說明在含氣率較(jiao)高的情♋況下🍓，流體(ti)的流量是不穩定(dìng)的。流量時大時小(xiǎo)，類似于泡狀流，這(zhe)與純水情況下的(de)穩定流量有着明(míng)顯的差異。這種差(chà)異體♌現了高含氣(qì)率的特征，也充分(fen)說明了氣體與液(yè)體是不可能完全(quán)均勻地混合到一(yī)起🔴的。
2)在含氣率爲(wei)90%的情況下，相對于(yú)純水情況而言，流(liu)體密度的⛱️平均測(ce)量誤差爲1.01%。這說明(ming)即使在氣體流量(liang)很大♈情況下，分離(li)系統仍👄然是比較(jiao)好的，存在誤差的(de)原因認爲是水中(zhōng)有一定的溶解度(dù)引起的，但這種溶(rong)解度對測量結影(ying)響不大。
2油水混合(he)流體中相比例測(cè)量
　　将水和購置的(de)機械白油分别經(jīng)電子秤稱量後，注(zhù)人到試驗系統的(de)攪拌罐内，其中含(han)水率爲60%，含油率爲(wei)40%。在攪拌均勻的情(qing)況下，啓動流體泵(beng)及測量系統進行(háng)試驗,其中泵的排(pai)量爲4.8m/d。由于這種試(shì)驗不含氣體，流體(tǐ)的流動非常穩定(ding)，多次試驗結果的(de)一緻性也很好，表(biǎo)2給🌈出了一組典型(xing)的試驗結果。

對表(biǎo)2所示試驗結果分(fèn)析如下:
1)表2中給出(chu)的流速是穩定的(de)，且混合密度也是(shì)均勻的，這一現象(xiàng)體現了流體中不(bu)含氣體時流體流(liu)動的穩定性，同時(shi)也說明油水兩相(xiàng)流經過合理地攪(jiǎo)💔拌後，混合是均勻(yún)的。
2)雖然瞬時含水(shui)率有一定誤差，但(dàn)-段時間内的平均(jun1)含水率爲60.17%，與60%的實(shí)際含水率非常接(jiē)近。瞬時值波動的(de)原因認爲是油包(bāo)水造⭕成的局部混(hun)合不均勻所緻。
3油(you)氣水三相流的測(cè)量
　　前述油水混合(he)液體試驗的結果(guo)表明，如果氣液分(fen)離效果較好，即氣(qi)體能夠被充分分(fèn)離，采用質量流量(liàng)計測量含水率或(huo)含油率是可行的(de)。爲此開展了油氣(qi)水❗三相流的試驗(yan)，結果見表3。表3中彙(huì)總了加氣與不加(jiā)氣的測量結⭐果，以(yǐ)形成對比。試驗用(yòng)液體的體積仍然(ran)是含水率60%，含油率(lü)40%，加入的氣體是液(yè)體體積流量的90%。

　　表(biǎo)3中所述标定結果(guo)是指:對圖1所示測(ce)量系統測量後🈲的(de)流體，由電子稱和(hé)計量管分别計量(liang)質量和體積而得(dé)到的結果。由于電(diàn)子稱的分辦率爲(wèi)10g，,計量管的橫截面(miàn)積較小，由讀取液(ye)面高度得出的體(tǐ)積誤差也很小，所(suo)以認爲這種标定(ding)結果是比較準确(què)的。由表3可知，不加(jiā)氣時，就質量和體(ti)積而言，标定的結(jié)果與質量流量計(ji)的結果非常接近(jìn)，進一步證✉️實了标(biāo)定結果是準确的(de)。
加氣前後，質量流(liu)量計測量到的質(zhì)量分别爲:46.005kg和46.363kg;體積(jī)分🤟别爲49.116L和50.262L,質量和(he)體積的相對誤差(chà)爲:0.52%和0.67%，這說明不論(lun)加氣與否，質量流(liu)量計測量的體積(ji)和質量與标定結(jie)果是基本相同的(de)。但含油率則由加(jia)氣前的39.2%變爲加氣(qi)後的49.4%，與40%的實際含(hán)油率産生了很大(da)的誤差。需要說明(míng)的是:表3所述加氣(qi)後的體積是對取(qǔ)樣🈚流體靜置一.段(duan)時間後計量的，靜(jing)置的原因是💘流體(ti)⛱️中有大量的溶解(jie)氣，目測就可到氣(qi)池逸出。靜置後溶(róng)解氣将逐步逸出(chū)，假定質量流量計(jì)的計量結果是準(zhun)确的，則逸出的氣(qì)體爲:
氣體逸出量(liang)=流量計體積-取樣(yang)體積=50.26-48.15=2.11(L)。
　　事實上，在常(chang)溫常壓下，白油對(dui)氣體的體積溶解(jiě)度可達🥰5.6%，上🈚述👈體積(jī)的變化量在溶解(jiě)度範圍内并小于(yú)理論上的溶解度(du)。這🌈就說明:溶解氣(qi)的存在并不會引(yǐn)起休積的明顯變(biàn)化，但會對相含率(lü)産生很大的☎️誤差(chà)。由第二次加氣🧡後(hou)的結果再次說明(míng)😘了相同的🔞現象，但(dan)得到的含油率誤(wù)💚差更大，其原因是(shì)靜置時🙇🏻間相對較(jiào)短，氣體逸出量更(gèng)少。
4溶解氣引起相(xiàng)含率誤差的驗證(zheng)
　　由取出的樣品計(ji)算相含率時，可認(ren)爲樣品中的大部(bu)分氣體已經逸出(chu)。設油水兩相流中(zhong)體積、質量、相🚶含率(lǜ)✍️分别爲V、m、x，并用下标(biao)0和W分别表示油和(he)水，不帶下✏️标的V和(hé)m分别表示總體積(ji)和總質量，則有:


　　上(shang)述計算結果與流(liú)量計的測量結果(guǒ)符合地很好，通過(guò)以_上計算可知，在(zai)加氣與不加氣的(de)情況下，雖然混合(hé)密度相差僅0.014kg/L，但是(shi)🏒含油率卻相差10.5%。由(you)此可見💋，少量的溶(rong)解氣對含油率的(de)測量産生很大的(de)誤差。如果以标定(dìng)的混合💃密度計算(suan)，則含油率相差3.5%，其(qí)原因是因爲取樣(yang)并靜置後已有氣(qì)體逸出。
5結束語
1)質(zhi)量流量計對油水(shui)兩相流的相比例(lì)測量有很高的精(jing)✍️度,
2)多級旋流式分(fen)離器對氣體有很(hěn)好的分離效果，但(dàn)無法消除油㊙️中的(de)溶解氣。
3)氣體分離(lí)後，溶解在油品中(zhōng)的氣體即使很少(shao)，采用質量流量測(ce)㊙️量到的相比例仍(reng)然會産生很大的(de)誤差。

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