摘要：在三(san)相流實驗裝(zhuāng)置上采用傘(san)式集流器對(duì)渦輪流量計(ji) 在氣/水兩相(xiang)流及油、氣、水(shuǐ)三相流中進(jìn)行實驗，獲得(dé)了渦⭐輪流量(liang)計在氣/水兩(liǎng)相流及油/氣(qì)/水三相流條(tiáo)🙇🏻件下的實驗(yàn)數據，分析氣(qi)體對渦輪流(liú)量計測量流(liú)量的影響。在(zai)氣🔱體流量🌈較(jiao)低時，渦輪流(liú)量計與液相(xiàng)流量的響🔴應(ying)關系受油水(shuǐ)兩相含水率(lü)的影響較小(xiao)，可以将油/氣(qi)/水三相的流(liu)量測量問題(ti)簡化成氣/水(shuǐ)🤩兩相的流量(liàng)測量問題。氣(qì)體會對渦輪(lun)流量計産生(shēng)較大的測量(liàng)誤差，當氣體(tǐ)流量爲3m3/d、液🈚相(xiang)流量小于10m3/d的(de)條件下以及(jí)氣體流💋量大(da)于3m3/d的條件下(xià)，液相流量測(cè)量誤差大于(yu)10%。
0引言
　　渦輪流(liu)量計已廣泛(fan)應用于井下(xià)油、水兩相流(liu)流量測量，它(tā)具🐇有儀表常(cháng)數穩定的優(yōu)點，在油水兩(liǎng)相流條件下(xià)可以正确測(cè)量流量，并取(qu)得良好的應(yīng)用效❗果。渦輪(lun)流量計通常(chang)在💃油/水兩相(xiang)流條件下進(jìn)行标定，對渦(wō)輪流量計的(de)也主要在油(you)/水兩相流下(xià)進行👉。大慶油(yóu)田及中國多(duō)數陸相油田(tián)的生産井普(pǔ)遍存⛷️在産氣(qi)、脫氣現象，在(zài)測試井段🛀存(cun)在油氣水三(san)相流的情況(kuàng)。氣相的加入(ru)使渦輪流量(liang)計的響應特(tè)性發🍓生👨‍❤️‍👨了明(ming)顯的變化，對(duì)産出剖面的(de)測量産生了(le)影響，氣體對(duì)低産井的測(cè)量影響尤爲(wei)嚴重，因爲在(zài)低産井中容(rong)易出現高含(hán)氣率情況，有(you)必要渦輪流(liu)量計🌏在油井(jǐng)中産氣時的(de)響應🆚特性。
　　渦(wo)輪流量計在(zai)油/氣/水三相(xiang)流下的響應(yīng)已有人針對(dui)不同的測井(jing)儀器。基于傘(san)集流渦輪流(liu)量計與放射(shè)性密度－持水(shui)率計組合🛀儀(yí)在油氣水三(sān)相流流動裝(zhuang)置中的動态(tài)結果，建🏒立了(le)三相流渦輪(lun)流量計統計(jì)測量模🤞型。對(dui)渦輪💔流量計(ji)在水平模拟(nǐ)井中測量🔞油(yóu)氣水三相流(liu)進行了實驗(yàn)。
　　在多相流模(mó)拟實驗裝置(zhi)上采用渦輪(lun)流量計在油(you)/氣/水三💋相流(liu)❤️及氣/水兩相(xiang)流條件下開(kai)展室内動态(tai)實驗，渦輪流(liú)量計在油、氣(qì)💔、水三相流及(ji)氣/水兩相流(liú)低産氣（氣體(tǐ)流量不大于(yú)15m3/d）條件下的響(xiǎng)應特性，計算(suan)氣體對渦輪(lún)流量計測量(liang)液相流量産(chan)生的測量誤(wu)🏃🏻‍♂️差，爲該儀器(qi)🚶應用到三相(xiang)流的生産測(cè)❌井中提供借(jie)鑒。
1實驗條件(jiàn)及實驗方案(àn)
　　實驗在大慶(qìng)油田測井試(shi)井檢測實驗(yàn)中心多相流(liú)實驗室24ｍ模拟(ni)井中進行。透(tòu)明的有機玻(bō)璃井筒内徑(jing)爲125ｍｍ，實驗介質(zhi)爲自來水、柴(chai)💚油和壓縮空(kong)氣，實驗中油(yóu)🐅、氣、水的⁉️流量(liàng)可以由儀表(biao)正确控制和(hé)🏃計量。實驗儀(yi)⭕器采用安裝(zhuang)有傘式集流(liú)器的渦輪流(liú)量計。傘式集(ji)💃🏻流器具有16根(gēn)金屬傘筋，傘(san)布采用高強(qiang)度薄織料，質(zhi)密不透氣，集(jí)🔱流效果好。采(cǎi)用傘式集流(liu)器可以使測(cè)量通道内的(de)流體✂️流速提(ti)高幾十倍，并(bing)且使被測流(liu)體混合更加(jia)均勻。渦輪流(liu)量計安裝在(zai)集流傘上部(bu)，油/氣/水混合(he)流體被集🔞流(liú)傘集流後，從(cong)進液口流入(rù)✌️測量通道，流(liú)經渦輪流量(liàng)計測量流量(liàng)，再由出液口(kǒu)流回到井筒(tǒng)（見圖1）。
　　渦輪流(liu)量計位于傘(san)式集流器上(shàng)部，傳感器内(nei)徑爲🚶19mm。渦輪測(cè)量流量範圍(wéi)爲3～80m3/d，測量精度(dù)爲±5%。根據儀器(qi)的工作原⛹🏻‍♀️理(li)及儀器結構(gòu)等條件，實驗(yàn)時氣體流量(liàng)範圍爲3～15m3/d，流量(liàng)調節分别爲(wei)3、5、7、10、15m3/d；油水液相👈流(liú)量範圍爲3～80m3/d，流(liú)量調節分别(bié)爲3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水率調(diào)節範圍50%～100%。實驗(yan)中，先固定某(mǒu)一氣體流量(liang)，待氣體流量(liang)穩定後分别(bié)調節⭕油水兩(liang)相含水率和(hé)流量，待流動(dong)穩定後，進行(háng)測量。

2實驗結果(guo)及分析
2．1油氣(qi)水三相條件(jian)下含水率對(dui)流量測量的(de)影響
　　在不同(tong)氣體流量下(xia)标定了渦輪(lun)流量計在油(you)、氣、水三相流(liu)🛀中💛不同氣相(xiàng)流量不同液(ye)相含水率時(shí)的響🔴應圖2固(gu)定氣體流量(liang)5m3/d渦輪流量計(ji)标定曲線曲(qǔ)線。圖2爲固定(dìng)氣體流💛量5m3/d、液(ye)相流量及液(ye)相含水率變(biàn)化時測量的(de)渦輪響應曲(qǔ)線，液相流量(liang)從60m3/d逐漸遞減(jiǎn)到5m3/d，含水率從(cong)100%逐漸遞減到(dao)50%。測量⛱️數據表(biao)明，當改變不(bú)同液相流量(liang)時的測📧量結(jié)果與10m3/d的測🙇🏻量(liàng)結果一緻，即(ji)🤟當固定氣體(ti)流量5m3/d時，在同(tóng)一液相流量(liang)下㊙️，當含水率(lǜ)從100%變化到50%時(shi)，渦輪響應數(shu)🔱值基本不變(biàn)，保持在同一(yi)數值，即渦輪(lun)響應受油水(shuǐ)比例變化的(de)影響較小。分(fèn)析認💰爲，當液(yè)相流量大于(yu)5m3/d時，由☎️于集流(liu)傘的集🤩流作(zuò)用，使🥵測量通(tong)道内💜的流體(ti)流速🌈提高，油(you)水兩相以泡(pào)狀流🧑🏽‍🤝‍🧑🏻流動，并(bing)且使被測流(liú)體油水混合(hé)更加均勻，減(jian)小了😍油水相(xiàng)間的滑脫效(xiào)應；氣相的擾(rao)動也減小了(le)油水相間的(de)滑脫，使🥵得渦(wō)輪流量計響(xiǎng)應✂️受油水兩(liǎng)相含🌍水率變(biàn)化影響較小(xiao)，氣相成爲📐影(yǐng)響渦輪流量(liàng)計響應的主(zhu)要因素。

　　圖(tú)3爲固定氣體(ti)流量5m3/d标定的(de)渦輪流量計(jì)響應圖版。實(shi)驗數據表明(ming)，對于固定的(de)氣相流量、不(bu)同含水率⭕下(xia)的測量曲線(xian)💋近于重合，說(shuo)明對于固定(ding)的氣相流量(liang)渦輪響應與(yǔ)液相流量的(de)響應關系受(shòu)油水兩相含(hán)水率的影響(xiǎng)很小。因此，在(zai)氣🔴體流量較(jiao)低時，油/氣/水(shui)三相的流量(liang)測量問題可(ke)以簡化成氣(qi)/水兩相的流(liú)量測量問🍓題(ti)。固定氣體流(liu)量10m3/d及15m3/d标定的(de)渦輪流量計(ji)響應規律同(tóng)圖✉️3。

2．2氣(qì)/水兩相條件(jiàn)下的實驗結(jie)果及誤差分(fèn)析
　　圖4爲傘式(shi)集流器渦輪(lún)流量計在氣(qi)/水兩相流圖(tu)4渦輪流量計(ji)氣✔️水兩相流(liú)标定圖版中(zhong)的響應圖版(ban)。渦輪在低液(yè)量和高流量(liàng)時有不同的(de)規律，在水流(liú)量高于15m3/d時，保(bao)持氣量不變(biàn)，渦輪響應與(yu)水流量呈線(xian)性🌈關系。在低(dī)液量下，即在(zai)水流量低于(yu)15m3/d時，渦輪響應(ying)與水相流量(liàng)呈非線性關(guān)系。此時随着(zhe)水流量的增(zēng)加，渦輪響應(yīng)也🥵增加，但較(jiào)純水時的響(xiang)應增加緩慢(màn)，而且随着氣(qi)量的增加，渦(wō)輪響應對液(ye)相的敏感性(xìng)越差。當氣量(liàng)達到10m3/d時，幾乎(hu)呈平的台階(jiē)，說明此時渦(wo)輪對液相流(liú)量失去了分(fen)辨能力，渦輪(lun)流量計在高(gao)氣量時測量(liàng)低液相💃流量(liàng)會有較大誤(wu)差。分析認爲(wèi)，當水流量較(jiào)低（水流量小(xiǎo)于15m3/d）時👉，在集流(liú)測量通道内(nèi)，當氣量較少(shao)時，氣相滑脫(tuō)明🌈顯，氣相以(yi)較大的氣泡(pào)向上流動［如(rú)圖5（ａ）所示，水流(liu)量10m3/d、氣流量1．44m3/d］，氣(qi)相🔅對☂️渦輪起(qi)主導作用，使(shǐ)渦輪響應明(ming)顯偏高；随着(zhe)🌈氣相流量的(de)增🔴加，持氣率(lǜ)不斷增加，更(geng)多的氣泡在(zài)集流傘頂端(duan)聚集形成段(duàn)塞進入集流(liú)通道。圖5（ｂ）爲水(shui)流量10m3/d、氣相流(liu)量☔4．8m3/d時拍攝的(de)高速攝像圖(tú)片，圖片🌏顯示(shì)測量通道内(nèi)氣/水兩相流(liú)爲段塞流。圖(tu)6爲此時采集(ji)的渦輪響應(yīng)實時波動信(xin)号，随大塊氣(qì)體段塞的出(chū)現，渦輪響應(yīng)頻率劇烈波(bō)動，最高幅度(dù)可達40Ｈｚ，渦輪響(xiang)應的平均值(zhi)增加，導緻渦(wō)輪流量計測(cè)量流量明顯(xian)偏高。尤💃其是(shi)氣🍓相流量較(jiào)高（大于９．6m3/d）時，在(zai)集流傘頂部(bu)形成氣頂，集(jí)流💯測量通道(dao)内的氣段塞(sai)更加嚴重，較(jiao)多的水流量(liàng)被迫從集🌈流(liu)傘與井壁之(zhī)間的縫隙漏(lou)失，渦輪對液(yè)相流量變化(huà)🈲失去‼️了分辨(bian)能力，使渦輪(lún)流量計産生(shēng)了🤞較大的測(cè)量㊙️誤差。



2．3測量誤差分(fen)析
　　在實際的(de)産出剖面測(ce)量中，儀器通(tōng)常在液相中(zhōng)标定刻度圖(tú)版。測井時不(bú)知道井下是(shì)否有氣，如果(guo)存在氣♈體，仍(reng)然使用液🧡相(xiàng)圖💞版解釋，會(huì)産生很多誤(wù)差。
　　利用清水(shuǐ)中渦輪的刻(kè)度方程計算(suàn)加入不同氣(qì)體流量後渦(wō)輪響應頻率(lǜ)所對應的流(liú)量，即爲加入(ru)氣體後的測(ce)🧑🏽‍🤝‍🧑🏻量流量，再用(yòng)所得測量流(liú)量減去配比(bǐ)的标準水流(liú)量，得到氣相(xiàng)加入後測量(liàng)的🐉絕對增加(jia)值，即加入氣(qi)相流量産生(sheng)的測量誤差(chà)（見表1）。計算結(jié)果💋表明，加入(rù)氣體流量後(hòu)，渦輪的測量(liang)流量明顯增(zeng)加🏃，尤其是液(ye)相🤩流量較低(di)時，增加的測(ce)量流量更🎯高(gāo)，氣體對流量(liang)測量産💋生了(le)較大的測量(liàng)誤差。低氣量(liàng)下🔞，平均1m3/d的氣(qì)量産生的🔴測(cè)量誤差大約(yuē)相當于5m3/d（絕對(duì)增加值）。


　　利用測(ce)量的絕對增(zēng)加值除以滿(mǎn)量程流量80m3/d，得(dé)到氣體對流(liu)量測量的滿(man)量程誤差（見(jiàn)圖7）。計算結果(guǒ)表明，隻有✏️氣(qì)體流量爲3m3/d以(yǐ)下液相流量(liang)10m3/d以上時，滿量(liàng)程測量誤差(cha)在10%以内，其他(ta)測點滿量程(cheng)誤差均大于(yu)10%。
3結論
（1）氣體流(liú)量較低時，在(zai)同一氣體流(liu)量下保持液(yè)相流⛹🏻‍♀️量🤞不變(bian)、液相含水率(lǜ)從100%變化到50%時(shí)，渦輪流量計(ji)與液相流量(liang)的響應關系(xì)🎯不受油水兩(liang)相含水率的(de)影響或受油(yóu)🌈水兩相含水(shui)率的影響很(hen)小，可以将油(yóu)/氣/水三相的(de)流量測量問(wen)題簡化成氣(qi)/水兩相的流(liu)量測量問題(tí)。
（2）在不同含氣(qì)量條件下，渦(wō)輪在低液量(liàng)和高液量時(shí)有不🔞同的響(xiang)應規律，在水(shui)流量高于15m3/d時(shi)，渦輪響應與(yu)水流量呈線(xian)性關系。在水(shuǐ)流量低于15m3/d時(shí)，渦輪響應與(yǔ)水相流量呈(cheng)非線性關💔系(xi)，當含氣量達(da)到10m3/d時，渦輪響(xiang)應呈水平的(de)台階狀，渦輪(lún)對液🌈相流量(liang)失去了分辨(bian)能力。
（3）液相流(liu)量較低時，渦(wo)輪流量計測(cè)量流量明顯(xiǎn)高于标準流(liú)量，即使是較(jiao)低的氣體流(liú)量也會對渦(wō)輪流量計🤟産(chan)生較大的測(ce)🐆量誤差。當氣(qì)體流量爲3m3/d、液(ye)相流量小于(yu)10m3/d的條件下以(yi)及氣體流量(liang)大于3m3/d的條件(jian)下，液相流量(liàng)測量誤差均(jun1)大于10%。

以上内(nei)容來源于網(wang)絡，如有侵權(quán)請聯系即删(shan)除!