摘要(yao):文章通(tong)過對渦(wō)輪流量(liàng)傳感器(qi)在多相(xiàng)流實驗(yàn)裝置進(jin)🈚行氣/水(shui)兩相流(liu)實驗,總(zong)結出傘(san)集流過(guo)環空渦(wō)輪流量(liàng)計 在氣(qì)1水兩相(xiàng)流下的(de)響應規(guī)律。在氣(qi)/水兩相(xiang)流條件(jiàn)下,渦輪(lún)♈在低流(liu)量和高(gao)流量時(shí)有不同(tong)的規律(lǜ),在水流(liú)量爲10m³/d以(yi)✉️上，保🤩持(chí)氣量不(bú)變,渦輪(lún)響應與(yu)水流量(liàng)呈✊線性(xing)關系,并(bing)且随着(zhe)氣量的(de)增♍加，渦(wo)輪響應(ying)與水流(liú)量關系(xi)直線的(de)斜率(即(jí)渦輪K值(zhí))增加。在(zai)低液量(liang)下(<10m2/d)渦輪(lun)更敏感(gǎn)于👅氣，氣(qi)量達到(dao)20方以上(shàng)時對水(shui)失去了(le)分辨率(lǜ)。在水流(liú)🙇‍♀️量低于(yu)10m³/d時,渦輪(lún)響應值(zhí)波動大(dà),水流量(liang)10m³/d以上時(shi),随着流(liú)量增大(da),波動越(yuè)來越小(xiǎo)。.
0引言
　　渦(wo)輪流量(liàng)計是一(yī)類非常(cháng)重要的(de)流量測(cè)量儀表(biǎo),因其精(jing)🔴度高重(zhong)♉複性好(hao)量程範(fàn)圍寬體(ti)積小輸(shu)出脈沖(chong)信号等(děng)優♋點,而(er)廣泛應(yīng)用❓于天(tiān)然氣計(jì)量油品(pǐn)正确計(jì)量和🌈貿(mào)易工業(ye)生産過(guò)程監控(kong)測量等(deng)領域[1。渦(wō)輪🐪流量(liang)計也是(shì)生産測(cè)井産出(chū)剖❗面流(liu)量測量(liàng)的主要(yào)方法。目(mu)前大慶(qìng)油田和(hé)國内多(duo)數陸相(xiang)沉積油(yóu)田的🔞生(sheng)産井普(pu)遍❄️存在(zài)脫氣現(xian)象,造成(chéng)油氣水(shuǐ)三相流(liú)動,産出(chu)剖面測(cè)井中三(san)相流測(ce)量是一(yī)個急需(xu)解決的(de)✌️難題。針(zhēn)對渦輪(lun)流量計(jì)在三相(xiang)流中的(de)👉響應已(yi)經有人(rén)進行了(le)研究,鍾(zhong)興福等(deng)[2]對渦輪(lun)傳感器(qì)進行了(le)理♌論分(fèn)析,給出(chu)了三☁️相(xiang)流動中(zhong)渦輪流(liu)量計的(de)實驗響(xiǎng)應特性(xing)，最後⭕總(zǒng)結出用(yòng)渦輪☎️流(liu)量計測(ce)量多相(xiàng)流流量(liàng)的半理(lǐ)論半經(jīng)驗公式(shì)。金甯德(dé)等[3]基于(yú)傘集流(liú)渦輪流(liú)量計與(yu)放射性(xing)密度.持(chí)水率計(jì)組合儀(yi)在油氣(qi)水三相(xiang)流流動(dòng)👉環中✊的(de)動态試(shi)驗結果(guǒ),建立了(le)三💁相🌐流(liú)渦輪流(liú)量計統(tǒng)計測量(liàng)模型🈚。胡(hu)金海等(děng)[4]對渦輪(lun)流量計(jì)在.水平(píng)模拟井(jing)中測量(liang)油氣水(shui)三相🌈流(liú)進行了(le)實驗研(yan)究結果(guǒ)。雖然如(ru)此,三相(xiang)流測量(liàng)需要♈進(jin)行長期(qi)艱巨的(de)研究才(cái)能解決(jué),本工作(zuo)在🚶‍♀️三相(xiàng)流裝置(zhì)上采用(yong)集流式(shì)渦輪流(liu)量計在(zai)氣/水兩(liǎng)相流條(tiáo)件下進(jin)行實驗(yan),發現了(le)集流式(shi)渦輪流(liu)量計在(zai)氣/水兩(liǎng)相流條(tiao)件下新(xīn)的性應(yīng)規律,爲(wei)三相🚩流(liú)測量提(ti)供借鑒(jian)。
1實驗條(tiáo)件及準(zhǔn)備[5]
　　實驗(yan)是在大(da)慶油田(tian)的多相(xiang)流模拟(nǐ)實驗室(shì)24m筒進行(hang)的㊙️，透🏃‍♂️明(míng)🙇‍♀️的有📐機(jī)玻璃井(jing)筒内徑(jing)爲125mm,實驗(yan)介質爲(wei)自來水(shui)和壓縮(suo)空氣,實(shí)驗中氣(qi)水的流(liú)量可以(yǐ)由儀表(biǎo)正确控(kòng)制和計(ji)量😘。實驗(yan)儀器爲(wei)渦輪流(liu)量計,采(cǎi)用傘式(shi)集流器(qi)集流,集(ji)流傘爲(wei)16根金屬(shǔ)💯傘筋,傘(sǎn)布采用(yòng)高強度(du)薄織料(liào),質密不(bú)透氣，密(mi)封效果(guǒ)好,如圖(tu)1所示
 
　　集(ji)流後,井(jing)眼内所(suo)有流體(ti)進入集(jí)流器内(nèi)的進液(yè)口，經過(guo)流量計(ji)所在的(de)測量通(tong)道,然後(hou)由出液(ye)口流回(huí)到井筒(tǒng)。集流後(hou),可以将(jiāng)測量通(tong)道内.的(de)流速提(tí)高幾㊙️十(shí)倍,降低(di)渦輪♻️的(de)啓動排(pái)量;還可(ke)以使氣(qì)/水混合(hé)均勻,減(jian)少流📱态(tai)對流量(liàng)和含水(shui)率👈測量(liang)的影響(xiang)。在與流(liu)量計相(xiàng)同高度(du)的井筒(tong)上安置(zhi)了溫度(dù)和壓力(lì)傳感器(qì)以進行(hang)對氣相(xiàng)的流量(liàng)進行PVT校(xiao)正。實驗(yàn)中所🌈采(cǎi)用測井(jǐng)儀器的(de)流量測(cè)量範圍(wéi)爲:2m³/d~80m³/d,測量(liang)精度爲(wèi)±5%,啓動排(pai).量:2m³/d,儀器(qì)測量通(tōng)道内徑(jìng)爲19mm。氣流(liú)量的調(diào)🚩節點依(yī)次爲3、5、7、10、15、20、30、40、50m³/d,水(shui)流量的(de)調節點(diǎn)分别爲(wèi)60、50、40、30、20、15、10、7、5、3、1、0m³/d.實驗中(zhōng),先固定(dìng)某一氣(qì)體流量(liang),待氣體(tǐ)流量穩(wěn)定後,按(an)流量遞(dì)減的順(shùn)序調節(jiē)水流量(liang)。流量穩(wěn)定後,利(li)用油井(jing)綜合參(can)數測試(shi)儀記錄(lù)渦輪轉(zhuan)數,給儀(yí)器供電(dian)+42V,電流60mA。重(zhòng)複測量(liàng)時也是(shi)按流量(liàng)遞減🔆的(de)順序測(ce)量。記錄(lù)渦輪的(de)轉速,每(mei)一水流(liu)量都調(diao)節完畢(bi)後,按遞(dì)增的順(shun)序調節(jiē)下一氣(qì)體✊流❗量(liang)。對所獲(huò)取的數(shù)據進行(háng)處理和(hé)分析。
2實(shi)驗結果(guǒ)[67]
2.1渦輪在(zai)純水中(zhong)的響應(ying).
　　實驗過(guo)程中,初(chu)始水流(liú)量爲80m³/d,待(dai)流量穩(wen)定後記(jì)錄渦輪(lun)轉數,之(zhi)後按10m³/d的(de)流量遞(dì)減,測量(liang)每一流(liú)量點的(de)渦🔞輪轉(zhuǎn)👈數。實驗(yàn)中共對(duì)兩支儀(yi)器進行(háng)了實驗(yan),兩支渦(wō)輪流量(liang)計在水(shuǐ)中響應(yīng)特性一(yi)緻。給出(chu)㊙️了其中(zhong)一支渦(wo)輪流量(liang)計在純(chun)水中的(de)渦輪🚩響(xiǎng)應的實(shí)驗結果(guǒ),如🚩圖2所(suǒ)示。圖2中(zhong)橫坐标(biao)爲水流(liu)量,縱軸(zhou)爲渦輪(lun)轉數。
 
　　實(shi)驗結果(guǒ)表明，,在(zai)純水中(zhōng)，渦輪流(liu)量計儀(yi)器響應(ying)與流❌量(liàng)有很好(hao)的線性(xing)關系，重(zhong)複性好(hǎo),規律一(yī)緻。拟合(he)得到渦(wo)輪轉速(sù)與流量(liàng)的關系(xi)爲:F=1.2225Q+0.4591;線性(xing)相關系(xì)數爲🚩R2=0.9997。啓(qi)動排量(liang):1#儀器的(de)啓動排(pái)量爲2.5m³/d,2#儀(yi)器的啓(qi)動排量(liang)爲3.0m³/d.
2.2渦輪(lún)在單相(xiang)氣中的(de)響應
1)幹(gàn)氣(井筒(tǒng)中無底(dǐ)水)
　　本實(shi)驗考察(cha)流量計(jì)對單相(xiàng)氣(幹氣(qi))的響應(ying)規律。當(dāng)井筒中(zhong)無底🈲水(shui),流體爲(wèi)單相氣(qi),分别按(àn)照流量(liang)增加和(hé)遞減方(fang)向調節(jie)氣相流(liú)量,流量(liàng)計在氣(qì)中的響(xiang)應規律(lü)如圖3所(suǒ)示⛹🏻‍♀️。由圖(tú)3可🌈知,渦(wo)輪響應(ying)與氣相(xiàng)流量近(jin)似呈線(xian)性規律(lü),但數✊據(ju)的離散(san)性遠較(jiao)純水相(xiàng)時大，重(zhòng)複數據(jù)的🌈離散(san)性也大(dà)得多。而(er)且渦🔞輪(lún)轉速依(yi)賴于氣(qì)相流量(liàng)按增加(jia)或減小(xiǎo)方向的(de)調節。由(yóu)于渦輪(lun)慣性的(de)影響,按(an)流量遞(di)減調節(jie)時,對應(ying)于同樣(yàng)流量時(shi)的渦輪(lun)轉速要(yào)大㊙️于按(an)遞增方(fang)向上的(de)轉速。啓(qi)動流量(liang)強烈地(dì)依賴于(yú)流量遞(di)增㊙️或遞(di)減,按流(liú)量遞增(zeng)調節氣(qi)流量時(shí),啓🍉動流(liú)量爲40m³/d.而(er)按氣量(liàng)遞減調(diao)節,則截(jié)止流量(liang)爲7m³/d,這是(shì)由于渦(wo)輪的慣(guàn)性所緻(zhì)。本實驗(yàn)中❄️,氣相(xiàng)流量最(zuì)大達到(dào)了150m³/d。
2)靜水(shui)中純氣(qi)(井筒中(zhong)充滿靜(jìng)水)
　　本實(shí)驗考察(cha)流量計(ji)在井筒(tǒng)内有底(di)水情況(kuang)下對氣(qì)相.流量(liàng)的響應(ying)規律。将(jiang)流量計(jì)置于充(chōng)滿靜水(shuǐ)井筒🔅中(zhōng)，增加氣(qi)相的流(liú)量🌈,記錄(lu)渦輪的(de)轉速。初(chū)始氣流(liu)量爲60m³/d,每(mei)次流量(liang)按10m³/d變化(hua)量遞減(jian),待流量(liàng)穩定後(hou)記錄渦(wō)輪轉數(shu)。然後仍(reng)按流量(liang)遞減的(de)順序重(zhong)複上述(shu)實驗❌過(guo)程。實驗(yan)獲✂️得的(de)兩支儀(yi)器的響(xiǎng)應規律(lǜ)一緻。本(ben)文📐給出(chū)了其中(zhong)🔅一㊙️支渦(wō)輪流量(liàng)計⛹🏻‍♀️的響(xiǎng)應曲線(xiàn),如📧圖4所(suo)❌示。由圖(tú)4可知,渦(wo)輪響應(yīng)在靜水(shui)中與氣(qì)體流量(liang)呈非🔴線(xian)性關系(xi)。當氣相(xiang)流量低(dī)于20m³/d時,渦(wo)輪轉速(sù)高于相(xiang)同水流(liú)量時的(de)轉速,表(biao)明此時(shí)渦輪對(duì)氣更敏(min)感;而當(dang)氣體流(liu)量大于(yu)20m³/d時,渦輪(lún)轉速小(xiǎo)于在相(xiàng)同流量(liang)時水中(zhōng)的轉速(su),表明此(cǐ)時渦輪(lun)對水更(geng)敏感。繼(jì)續增加(jia)氣相的(de)流量,渦(wo)輪響應(ying)逐漸趨(qu)向于線(xian)性。
 
　　在井筒(tong)内充滿(man)靜水的(de)條件下(xia),兩支流(liú)量計在(zai)氣流量(liàng)爲2.5m³/d即🔅啓(qi)動,渦輪(lun)的啓動(dong)排量與(yǔ)純水類(lei)似,啓動(dong)流量遠(yuan)遠低于(yú)單相氣(qi)的情況(kuang)。其原因(yīn)可能是(shì)單相氣(qì)時,在較(jiao)🍉低的流(liú)速下，氣(qì)在經過(guo)渦輪時(shi),由于氣(qì)時可💛壓(yā)縮的，，氣(qi)更容易(yì)繞過渦(wo)輪而從(cóng)葉片與(yu)外殼之(zhi)間的縫(féng)隙流過(guo),僅有一(yi)部分氣(qi)推動渦(wo)輪葉片(pian)旋轉;而(er)存在底(dǐ)水的情(qíng)🔴況下，,對(duì)于在低(di)流量氣(qì)/水爲泡(pào)狀流，輕(qīng)質相的(de)氣趨于(yú)沿管心(xin)向上流(liú)動,由于(yú)液相的(de)水🔅具有(you)不可壓(yā)縮性,較(jiao)大比例(li)的氣泡(pào)隻能經(jīng)過渦輪(lun)葉片,推(tui)動渦輪(lun)旋轉,因(yin)此啓動(dong)流量低(di)于幹氣(qi)的情況(kuang)。
2.3渦輪在(zai)氣/水兩(liǎng)相流中(zhong)的響應(yīng)
　　本實驗(yan)考察流(liú)量計在(zài)動水中(zhong)(水相流(liú)量不爲(wei)零)對氣(qì)相流量(liang)的♻️響應(yīng)規律。實(shí)驗中，氣(qì)體流量(liang)依次保(bǎo)持爲.3,5,7,10,15,20,30,40,50m³/d,對(dui)于每一(yī)個氣相(xiàng)😄流量,水(shui)流量依(yi)次按60,50,40,30,20,15,10,7,5,3,1m³/d的(de)遞次調(diao)節,穩定(ding)後記錄(lù)💃🏻渦輪轉(zhuan)速。獲得(de)的兩支(zhī)渦輪流(liu)量計在(zài)氣/水兩(liǎng)🧑🏾‍🤝‍🧑🏼相流中(zhong)的渦輪(lún)響應規(guī)律一緻(zhì)。其中1#流(liú)量計在(zai)氣/水兩(liang)👈相流中(zhong)的響應(yīng),如圖5所(suǒ)示🌏。渦輪(lún)在低液(yè)🈲量和高(gāo)流量時(shi)有不同(tong)的規律(lü)📞,在水流(liú).量高于(yu)🌐10m³/d時,保持(chí)氣量不(bú)變，渦輪(lun)響應與(yu)水流量(liang)呈線性(xing)關系,但(dàn)在較高(gao)的氣量(liàng)下具有(yǒu)較高的(de)斜率,或(huo)較大的(de)儀表常(chang)數。而在(zai)在低液(ye)量下,即(ji)在水流(liu)☎️量低于(yú)10m³/d時,渦輪(lun)響應👣與(yǔ)水相流(liú)量呈非(fei)線性關(guān)系。此時(shí),随着水(shuǐ)流量的(de)增加，渦(wo)輪響應(yīng)🙇🏻也增加(jia),但較純(chún)水時的(de)響;應增(zēng)加緩慢(màn),而且随(suí)着氣量(liàng)的增加(jia),渦輪響(xiang)♉應對液(yè)相的敏(mǐn)感性越(yuè)差,當氣(qì)量達到(dao)20m³/d時,幾乎(hū)呈一個(ge)平的.台(tái)階,說明(míng)此時渦(wo)輪對液(yè)相流量(liang)🚶‍♀️失去了(le)分辨能(néng)力,表明(míng)渦輪流(liu)量計在(zài)高氣相(xiang)流量時(shí)不适合(he)✔️用來測(cè)量低液(ye)量液🤩相(xiàng)的⛷️流量(liàng)。
 
　　保持氣(qì)量不變(biàn),取水相(xiang)流量10m³/d及(ji)以上時(shi)的數據(jù),計算渦(wo)輪響應(yīng)與水流(liu)量關系(xì)直線的(de)斜率(即(jí)K值),然後(hòu)做出氣(qi)流量🐕與(yǔ)K值的關(guan)系圖版(bǎn)如圖6所(suo)示5随着(zhe)氣相流(liu)量的增(zeng)加，K值近(jìn)似呈線(xian)🎯性增加(jiā)。
 
結論
　　通(tong)過對集(ji)流式渦(wo)輪流量(liang)計在多(duo)相流實(shí)驗裝置(zhi)進行氣(qì)/水💰兩💋相(xiang)流實驗(yan)，發現流(liú)量計具(ju)有如下(xia)響應規(guī)律:
1)當水(shuǐ)流量爲(wei)10m³/d以上,保(bǎo)持氣量(liang)不變,渦(wō)輪響應(yīng)與水相(xiàng)流量呈(cheng)線性關(guan)系,而且(qiě)随着氣(qì)量的增(zēng)加,渦輪(lun)響應與(yǔ)水流量(liang)關系直(zhi)線的斜(xié)率(即渦(wo)輪K值)明(ming)顯增加(jia)。
2)在低液(yè)相流量(liàng)下,即水(shuǐ)流量10m³/d内(nei),随着水(shui)流量的(de)增加,渦(wo)輪響應(ying)增加,但(dan)較純水(shuǐ)中的響(xiǎng)應增加(jiā)緩慢.而(er)且随着(zhe)氣量的(de)增加,渦(wo)輪響應(ying)對液相(xiang)流量敏(mǐn)感性變(biàn)差。當氣(qì)相流量(liang)充分高(gao)時,響應(yīng)☀️曲線幾(jǐ)👌乎呈一(yī)平的✊台(tái)階,此時(shí)☎️渦輪對(duì)液相流(liú)量失去(qu)了分辨(bian)能力,表(biǎo)明🧑🏽‍🤝‍🧑🏻渦輪(lun)流量計(jì)在高氣(qi)相流量(liàng)時不适(shi)合用來(lái)測量低(dī)産液井(jing)的液相(xiang)流量。
3)在(zai)井筒存(cún)在底水(shuǐ)的情況(kuang)下,集流(liu)式渦輪(lún)流量計(jì)對💘氣相(xiàng)💃🏻的啓動(dong)流量大(da)大低于(yú)無底水(shui)(幹氣)時(shi)的啓動(dòng)🐉流量🥵。

以(yi)上内容(rong)源于網(wang)絡，如有(you)侵權聯(lián)系即删(shan)除!