第十三章_多相流计量技术

多相流的计量主要计量其各组分含率和流速。

没有方法能够理论上预测这种关系，因此，一定要通 过校准来确定这些关系。但不可能在测量技术应用的 所有情况下校准，而且这种方法并不总是有效的。校 准方法通常可以通过神经网络技术来得到增强，这种 技术可以高精度地确定函数关系。然而，这种技术虽 然有用，但不能解决基本问题，也就是说校准只用于 实施校准的情况下。


计量分离器

计量过程中首先 用两相计量分离 器将油井产出物 分出液、气两相， 然后用玻璃管量 液，人工井口取 样化验含水率。

液面恢复法

根据试井理论，油井关井后，液面上升率起初与关井时 间成正比，然后越来越慢。根据连通器原理，在关井时 间内，油套环形空间储存的流体可在相同时间内被抽油 泵抽出。因此，用仪器间隔一定时间测出3个液面深度， 由3个液面深度计算出液面恢复速度值，即可算出相应 的产液量。

对内径是d，含油、气、水三相流动的管道，其测量的衰减 计数Im(e)可用下式表示：
3 I m (e) I v (e) exp d i i (e) i 1

对于两个能级能源e1、e2，由于油、气、水三相线形衰减 系数显著不同，得到两个独立等式。由于相分率之和为1得 到第三个等式：

测量相位速度和相位横截面分数
为了测量管道中三种组分的体积流量，需 要建立三个平均速度和三个相位截面。因此， 需要测量五个量（三个速度和两个相位分数）。
当然，这个难以达到的测量要求可以通过分离
或均相化来减少。

通过相分离，就没有测量截面持率的需要了，而 三个体积流量可以通过传统单相计量技术来测定。但 是，相分离是很昂贵的，而且在很多情况下很难实现。 如果通过使混合物均相化来均衡速度也可以把测量要 求减少到三个。这是更经济的选择而且是一些商用流 量计的核心。但是，能够达到均相化的范围总是有限 的。
o w g 1

由此可得出一个线形方程组：
Rw ( e1 ) Ro ( e1 ) Rg ( e1 ) w Rm ( e1 ) R ( e ) R ( e ) R ( e ) R ( e ) o 2 g 2 o w 2 m 2 1 1 1 g 1
二、基本原理

测量流动参数
流动参数是油气水流量的函数，因此可以 测定通过流量计的压降、射线束的衰减和混合 物的阻抗等参数，建立这些测量值与各相流量
之间的关系，要建立三相流动需要三个独立的
测量值。

多相流量计计量的主要数
据是流体中油、水、气三
相的质量流量。目前的技 术还不能直接测试流体中 三相的质量流量。当前采 用间接测量的方法即计量 每种成分的瞬时速率和各 自截面含率
一、概况

在过去的十年中，多相流计量系统的发展、评估和运 用一直是世界油气工业的主要焦点。迄今为止，已经 开发了很多供选择的计量系统，但是没有一个能够称 得上是广泛应用或绝对精确。

第一个商用多相流量计出现在大约十年前，是80 年代初期多相计量研究项目出现的结果。曾经致力于 和正在研究多相流计量的开发的研究中心和石油公司 有：Tulsa、SINTEF、Imperial大学、国家工程实验 室、CMR、英国石油公司、德士古公司、埃尔夫石油 公司、壳牌石油公司、阿吉普石油公司和巴西石油公 司。
求：±2—5%Fra Baidu bibliotek3．数据用于销售计量管理或管理权移动：精度要求：

±0.25—1.0%
传统井口计量方法

示功图法软件量油技术

该技术依据油井深井泵工作状态与油井液量变化关系， 建立抽油杆、油管、泵功图的力学和数学模型，通过获 取示功图数据，计量油井产液量 “功图法”油井计量技术具有以下特点：通过实时测得 多个功图计算的产量叠加获得油井全天产量，避免了双 容积以数小时量油折算日产量带来的系统误差；能够实 时采集处理数据、监控油井工况；自动化程度高，每个 数据处理点可管理40口油井
第十三章 多相流计量技术
中国石油大学
李玉星

计量精度等级划分 传统井口计量方法 概况


基本原理
测量方法 多相流量计的性能评价
多相流量计的分类
国外主要多相流量计产品 多相流量计面临的挑战及未来发展趋势
计量精度等级划分

1．数据用于油田管理：精度要求：±5-10%
2．数据用于确定不同采油小队在各自采区的产量 ：精度要

因此，两种计量方法都有本质的缺陷， 正是由于这个原因迄今为止还没有获得
完全令人满意的计量方法。
三、测量方法


多相流量的测量方法
1、紧凑式分离方法——应用最广泛、可靠、
体积大

2、相分率和速度计量——使用条件受到限制
3、通过测量总流量和相分率实现多相计量—
—各种商业化流量计的做法，价格昂贵
测试持液率
测试各相速 度速度
测试各相 密度
体积流量
质量流量 图 1 油气水三相流量测试原理图
M=αγgσg+βγwσw+[1-(α+β)]γoσo

也常采用两种简化方式来降压上述测量的难度。两种方法 是部分分离和均相化。部分分离是将三相流体分离成气液 两相，以便更多的利用常规单相计量技术来计量分离相。 均相化是将流体在计量前均相处理，则可以认为名相流速 相等，整个横截面密度相等，这两种方法均降低了所需测 量数据的个数和难度。

4、利用示踪物——用于校准以及湿气测量 5、流型识别——硬件结合软件，价格便宜

6、各相分别测量——复杂而且难以校准



主要参数的测量方法
一、相分率的测量方法
1、用快关阀技术测量空隙率
使用快关阀技术的主要问题：一是关闭阀门需要一定 时间，此时通道内的流型会发生变化，本方法从理论上说 存在误差；二是每次测量都要切断系统，影响系统运行。
2、-射线衰减法

-射线法是以双能级能源-射 线衰减（DEGRA）为基本原型 的。其原理在于-射线穿过多
相流管道时有能量衰减。相分
率不同，-射线衰减程度也不 同，并且对于不同能源 e1、 e2通过相同相分率的多相流体 时其衰减程度也不相同。图7所 示-射线穿过气、油、水三相 混和流动时衰减情况。