摘要(yào)：傳統多相(xiang)流量計 計(jì)量精度低(di)、放射源存(cún)在安全隐(yǐn)患且工藝(yi)複雜、費用(yòng)高。豁💁免源(yuan)多相流量(liang)計利用文(wén)丘裏原理(li)測量多相(xiang)流的總流(liú)量,利用豁(huō)免源伽馬(mǎ)傳感器放(fàng)射性吸收(shou)技術測量(liàng)多相流的(de)相分率,根(gen)據總流量(liang)和相分率(lǜ)的計算,得(de)到油流量(liang)、水流量和(he)氣流量。經(jing)灘淺海某(mǒu)平台多井(jǐng)合采混輸(shu)單井計量(liang)實例應用(yong)表明,與💯傳(chuán)統的計量(liang)相比,豁免(miǎn)源多相流(liu)量計測量(liang)精度高、作(zuò)業安全、經(jing)濟效益好(hǎo)。該設備減(jiǎn)少了複雜(za)配置,工藝(yì)簡潔,無污(wū)染,具有一(yi)定推廣價(jià)值。
　　在原油(you)開采過程(cheng)中,爲了掌(zhǎng)握油藏動(dòng)态和油井(jing)産量㊙️,确🐕定(ding)産量和油(yóu)田開采時(shí)間,需要經(jīng)常監視單(dan)井動态🛀🏻産(chan)量,通過對(dui)單口油井(jǐng)的産出油(you)、氣、水體積(ji)流量進行(hang)計量,優化(hua)生産參數(shu),提高采收(shōu)💁率[1-5]常規的(de)多井合采(cai)混輸單井(jing)計量需要(yao)多個分離(li)器進行氣(qi)液分離計(ji)量,之後通(tōng)過儀器儀(yí)表和計量(liang)罐進行計(jì)量,得出各(gè)相所占👈的(de)比率。受海(hǎi)上采油平(píng)台空間及(ji)開采成本(běn)的限制,應(yīng)減少計量(liàng)設備,提高(gāo)設備利用(yòng)率。
　　多相流(liu)測量技術(shu)和設備在(zai)石油工業(yè)中實現無(wú)須相分離(lí)的原油、水(shuǐ)和天然氣(qì)産量的計(jì)量。劉平等(deng)[6]在♋國内某(mou)海域油🏃‍♂️氣(qì)構造評價(jia)延長測試(shi)項目中，爲(wei)了🔞有效提(tí)高在延🍓長(zhang)測試中流(liu)量🍓計的測(cè)量精度,研(yan)究了γ源多(duō)相流量計(ji)的♋計量原(yuán)理✏️,分析了(le)影響多相(xiang)計量精度(du)的相關因(yin)素。首次采(cai)用γ源多相(xiàng)流量計進(jin)行單井計(jì)量。陳豔[7]通(tōng)過介紹分(fen)離計量方(fang)案和多✔️相(xiàng)不分離計(jì)量🚶方案過(guo)程、測量原(yuán)理和應🏃‍♂️用(yong)情況,對二(èr)者優❤️缺點(diǎn)進行比較(jiao)。豁免源多(duo)相流量計(jì)是利用文(wén)丘裏原理(lǐ)測量多相(xiang)流的㊙️總流(liú)量，利用豁(huō)免源伽馬(mǎ)傳感器放(fang)射性吸收(shōu).技術的技(ji)術原理測(cè)量多相流(liu)的相分率(lü)。然後💃🏻根據(ju)總流量和(he)相分率,通(tōng)過--系列的(de)計算,即可(ke)得到油流(liú)量.水流量(liàng)和氣流量(liàng)。它即解決(jue)海洋平台(tai)空間狹小(xiao)環境惡劣(liè)計量不連(lián)續成本高(gāo)等問題,又(yòu)避免了放(fang)射☁️源使用(yòng)帶來的施(shi)工風險,具(ju)有體積小(xiǎo),工藝簡潔(jie),測🏃🏻‍♂️量範圍(wéi)廣,計量精(jing)度高,無污(wū)染等優點(dian),具有一定(ding)的推廣應(yīng)用價值。
1豁(huo)免源多相(xiàng)流量計
　　豁(huō)免源多相(xiàng)流量計結(jie)構、工作原(yuán)理及主要(yào)技術參數(shu)如下。
1.1結構(gòu)
　　豁免源多(duo)相流量計(jì)由文丘裏(li)管、單能伽(ga)瑪傳感器(qi)、油氣水三(san)👉相含水儀(yí)、雙能伽瑪(mǎ)傳感器數(shù)據采集和(hé)⛹🏻‍♀️處理單元(yuán)、輔助性測(ce)量儀表及(jí)控制裝置(zhi)等組成，結(jie)構圖見圖(tú)1。
 
(1)豁(huo)免源多相(xiang)流量計利(li)用文丘裏(lǐ)管及單能(neng)伽瑪傳🔞感(gan)器🛀,完成多(duō)相流氣、液(yè)兩相流量(liang)的實時測(ce)量。
(2)豁免源(yuán)多相流量(liàng)計利用油(you)、氣、水三相(xiàng)含水儀流(liu)型調整裝(zhuang)🥰置及雙能(néng)伽瑪傳感(gan)器,測量油(yóu)、氣、水三相(xiàng)狀❄️态标态(tài)下😄油水💔混(hun)合🏃‍♀️液的相(xiàng)分率。
(3)豁免(miǎn)源多相流(liu)量計利用(yòng)數據采集(ji)和處理單(dān)元,對單能(néng)🐇伽瑪‼️傳感(gan)器、雙能伽(gā)瑪傳感器(qi)及儀表的(de)信号采集(ji)、處理,利用(yong)多相流動(dong)模型計算(suàn)各相率下(xia)的含量,最(zuì)終将測量(liang)結果輸出(chu)到中控或(huò)數據傳給(gěi)業主。
(4)豁免(mian)源多相流(liu)量計系統(tǒng)還包括--部(bu)分輔助.性(xìng)測量儀表(biǎo)及控制裝(zhuāng)置,用于流(liu)量計的操(cāo)作和控制(zhì)。
(5)豁免源多(duō)相流量計(ji)根據産量(liang)的高低,設(shè)置不同尺(chi)寸的測🔴量(liang)管徑開關(guān)閥,便于實(shí)時調節,确(que)保計量正(zhèng)确。
1.2工作原(yuán)理
　　豁免源(yuán)多相流量(liang)計利用文(wén)丘裏流量(liang)計測量多(duo)相流在工(gōng)況條件下(xià)的總流量(liang),利用伽馬(ma)傳感器射(shè)線🎯吸收😄技(ji)術測量多(duō)相流的相(xiang)分率,即管(guǎn)道中多相(xiàng)流🈚氣體的(de)🈲體積分額(e)一含氣率(lǜ)(GVF).液相中水(shui)🔴的體積分(fèn)額一舍水(shuǐ)率(WC)。根據總(zǒng)流量和相(xiàng)分率，通過(guo)多相流模(mo)型🧡計算,可(ke)得到🚶油流(liu)量、水流量(liàng)和氣流量(liang)🏃‍♂️。
　　文丘裏流(liu)量計是利(li)用文丘裏(lǐ)效應“"]，它的(de)主體.是一(yī)節中🐅部縮(suo)💋頸(喉部)的(de)測量管段(duàn)(文丘裏管(guan)),當流體流(liu)🍉經文丘裏(li)管時,在它(ta)的入口與(yu)喉部之間(jian)會産生一(yi)個壓差(△p)。流(liu)體的總流(liu)量(q)與壓差(cha)的平方根(gēn)成正比:q~√△p/ρ;(ρ是(shì)流體的混(hùn)合密度)。當(dāng)文丘裏管(guǎn)㊙️的尺寸和(hé)加工工藝(yì)符合一定(ding)的👉标準時(shi),即可确定(dìng).上式中比(bi)例常數，即(ji)測得流經(jing)文丘裏管(guǎn)流體的總(zǒng)流量。
　　伽瑪(mǎ)傳感器用(yòng)來測量氣(qi)和液的相(xiàng)分率以及(ji)液相的含(han)😍水率💰。伽✨馬(mǎ)射線是放(fang)射性同位(wèi)素發射的(de)一種電磁(ci)❗輻射,它有(yǒu)很強的穿(chuān)透介質的(de)能力。當一(yī)束從放射(shè)源👈發射的(de)伽馬射線(xian)穿過介質(zhì)時,它的強(qiáng)度将因介(jie)質的吸收(shou)作用而減(jiǎn)弱。不同的(de)介質對伽(ga)馬射🤞線的(de)吸收能力(li)也不同,它(tā)主要與介(jiè)質的化學(xue)組成和密(mì)度有關✊。對(dui)能量較低(dī)的伽♋馬射(shè)線而言,水(shui)的吸♌收大(dà)于油的吸(xī)收🐕。對低壓(yā)下的天然(rán)氣，它對伽(ga)馬射線🥵的(de)吸收可以(yǐ)忽略。在伽(gā)馬傳感器(qi)中，用一種(zhǒng)被稱爲Na(TI)閃(shǎn)爍探測器(qi)的探頭來(lai)測量伽馬(mǎ)射線的強(qiang)度。這☀️種探(tàn)頭輸出一(yi)連串的電(diàn)脈沖,在單(dān)位時間内(nei)的脈🥰沖計(jì)數即代表(biǎo)被測量的(de)✨伽馬射線(xiàn)的強度。
　　當(dāng)一束伽馬(mǎ)射線穿過(guo)氣液兩相(xiang)混合介質(zhi)時,它的強(qiang)💯度衰減㊙️與(yǔ)氣和液的(de)相對比分(fèn)有關。如果(guo)已知伽馬(mǎ)束的初始(shǐ)強❓度,測量(liang)它☁️穿過一(yī)定厚度的(de)介質後的(de)強度☎️，即可(kě)确定氣和(hé)⛱️液的相分(fèn)率。但在這(zhe)種情況下(xià),液相必須(xu)爲單--介㊙️質(zhì),或組份不(bú)變或已知(zhi)的二元🈲介(jiè)質。這就是(shì)👌單能伽馬(mǎ)傳感器測(cè)量含氣率(lü)的原理☂️。
　　當(dāng)被測量介(jiè)質是相對(dui)比分未知(zhī)的油、氣、水(shui)的混合物(wù)時🌈，用一🌍種(zhong)能量的--束(shù)伽馬射線(xiàn)既不能确(què)定含氣🔞率(lü)也不能确(què)定含水率(lǜ)。這時,需要(yao)增加能量(liàng)不同的另(lìng)--東伽馬射(shè)線,這就是(shì)雙能伽馬(mǎ)傳感器[21]同(tong)時測量兩(liǎng)束伽馬射(she)線的強📱度(du),即可确定(dìng)油、氣、水的(de)混合介⭕質(zhi)的含水率(lü)和含氣率(lǜ)。
　　使用豁免(mian)源伽瑪傳(chuán)感器測量(liang)相分率有(you)如下技術(shù)優勢:①不受(shou)乳化液相(xiàng)互轉化的(de)影響;②可測(cè)量全範圍(wei)相分率;③操(cāo)作方便,計(ji)量精度高(gao);④不受液中(zhong)含氣的影(ying)響。
1.3主要技(ji)術參數
(1)測(ce)量範圍
　　豁(huo)免源多相(xiàng)流量計測(cè)量範圍分(fen)布如圖2所(suo)示,即含水(shui)♋率測量範(fàn)圍:0~100%;含氣率(lǜ)測量範圍(wei):0~100%;流量測量(liang)範圍:0~3000m³/d;氣🈲量(liang)測量範圍(wei):0~30x104m³/d。.
 
(2)測(cè)量精度
　　豁(huo)免源多相(xiang)流量計測(ce)量精度在(zai)全量程體(ti)積含.氣率(lǜ)(GVF)0~100%狀态下,總(zǒng)液量測量(liàng)精度達到(dao)5%以内,氣體(ti)流量測量(liàng)精度10%以内(nei),含水率測(cè)量精度達(dá)到2%以内，其(qí)中氣液🙇‍♀️均(jun)爲相對誤(wù)差,含水率(lǜ)🆚爲絕對誤(wù)差,全量程(chéng)GVF範圍内實(shi)現各單💁相(xiàng)流量計及(ji)含水率實(shí)時計量，進(jìn)行産量連(lian)續監測
(3)基(jī)本設計參(can)數
　　豁免源(yuán)多相流量(liàng)計設計口(kou)徑76mm,測量管(guǎn)線滿足大(da)尺寸和小(xiǎo)尺寸兩種(zhong)方案,分别(bie)爲76mm、38mm,操作壓(ya)力500~6000kPa,操作溫(wen)度30~90℃,整橇設(shè)計壽命20年(nián),可在油田(tian)生命周期(qi)内的實現(xian)持續應用(yong)🤞。采用兩⭕路(lu)220VAC供電🌏,一路(lu)爲電伴熱(rè)供電,另一(yī)路爲橇内(nèi)儀表供電(dian);核㊙️心部件(jian)均采用SS316不(bu)鏽鋼制造(zào),其中含水(shuǐ)率和🌏含氣(qì)率的測量(liang)部件爲伽(gā)馬傳感器(qì)，使用Ba133豁免(mian)源,其輻射(she)洩露等同(tóng)于✍️本底水(shuǐ)平,采用CH133探(tan)頭,滿足海(hai)上高濕高(gao)鹽霧環境(jing)下的防🏃‍♀️護(hu)。
2現場應用(yòng)
　　豁免源多(duo)相流量計(ji)在大港埕(cheng)海XX油田區(qu)塊8口井合(hé)🔴采混輸💃🏻單(dān)🈲井計量得(dé)到成功應(ying)用,合采混(hùn)輸單井計(jì)量産量見(jian)表1,單井産(chǎn)量最高産(chan)液量388.98m³/d,最高(gao)産氣量74495m³/d;總(zǒng)液量誤差(cha)值小于5%,氣(qì)體流量誤(wu)♊差值小于(yu)7%,含水率小(xiao)于2%,達到了(le)計量作業(yè)✏️要求。
 
3結論(lùn)
(1)使用豁免(mian)源多相流(liú)量計在多(duō)井合采混(hun)輸單井計(jì)量有足夠(gou)的👌精度,可(ke)以實現實(shi)時、連續測(ce)量,基本上(shàng)可以做到(dao)無人值守(shǒu)等特點使(shi)其可以代(dài)替部分三(san)相分離器(qi),具有一定(ding)的👈推廣價(jià)值。
(2)豁免源(yuan)多相流量(liàng)計可以實(shi)現在線測(cè)量多相流(liu)的總🔱流量(liàng)和單相相(xiàng)分率,方便(biàn)計算各相(xiang)流體的流(liú)量,可及時(shi)監測油井(jǐng)井況，提高(gāo)計量的及(ji)時性和正(zheng)确率,通過(guò)🔞産量變✍️化(huà)進行有效(xiào)把握,爲油(yóu)田動态管(guan)理提供可(kě)靠的數據(ju)支持,現場(chang)生🔅産穩定(dìng)運👣行。
(3)豁免(mian)源多相流(liú)量計安裝(zhuang)工藝簡單(dān),結構緊湊(cou),解決了海(hai)洋平台空(kōng)間狹小、環(huán)境惡劣、成(chéng)本高等問(wèn)題,具有一(yi)定的經濟(jì)效益⭐和社(shè)會效益。

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