伯努利方程在采出液含气率测定中的应用

伯努利方程在采出液含气率测定中的应用
工程背景：近几年来国内外对气液单管分相计量技术的研究都取得了长足的进展。

目前国外主要应用Schlum ·berger 研究所研制的高频电阻探针测定法及光学法，国内主要应用射线吸收法和核磁共振法。

但这些方法价格昂贵，对环境要求高，不适合于野外应用。

针对这种情况，应用伯努利方程，建立了物理和数学模型，研制了采出液含气率测定装置，在线测定采出液含气率，室内实验和现场应用均取得了较好的效果。

1 测定装置主要结构
采出液含气率测定装置由垂直管段、水平管段、两个差压变送器及配套的数据采集计算装置组成。

两个差压变送器分别安装在垂直管段及水平管段上，垂直管段和水平管段的测压孔间距相同，两管段材质截面形状尺寸均相同(图1)。

2 含气率测定原理
2.1采出液密度的计算
通过差压变送器测量垂直管段差压
1p ∆。

和水平管段差压2p ∆ ，根据伯努力方程建立实际流体流动模型并求解。

建模：假设采出液为理想不可压均质缩流体，定常流，密度=ρ
常数，有势力只有重力，设向下为z 轴正方向， 连续方程化简为：j j
x u ∂∂=0，得流速V=常数，
对a,b 两点，由伯努利方程：
)1......(02g v -v p 2a 2
b 1=+∆+-g L ρ
对c,d 两点：
)2(02g v -v g p 2c 2d 2⋅⋅⋅⋅⋅⋅=+∆ρ
（1）-（2）可计算出管道中采出液重度 ：
L p p 21∆-∆=
=g ργ
2．2 原油含气率计算
设液相油水混合液重度为 1γ。

游离气体的
重度为 2γ,t 时间内通过管道横截面原油体积为V ,液相油水体积为1V 游离气体体积为2V ,由
质量守恒，
1211V V V ρρρ+=,式子两端同时乘t
A g ⋅得， 2211v v v γγγ+=
游离气体的密度远小于油水混合液密度，可得：
11v v γγ=(3)
则可求混合液中气的体积占总体积的比率为：
1
11v v 1γγα-=-= (4) 式中：21p p ∆∆、——测试压差，MPa ；
21v v v 、、——流体流速，m ／s 。

3 应用效果
应用该理论和设备，分别在3口井做了现场测试，测试数据与气液分相后的标准计量结果进行了对比，试验数据如表l 所示：
4、认识和结论
（1）可实现采出液含气率在线单管测量。

（2）测量装置具有结构简单、无探头、无污染等特点。

(3)计量精度高，相对误差低于10％ 。