多相流量计原理
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——海默MFM2000型
3’’ Venturi Meter
SINGLE T T
Flow Conditioner
RA
ag
PT
DP DP
DUAL
RA
WLR
Inlet
Outlet
r = (1-ag)[ro+WLR(rw-ro)]+ ag.rg
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total Qmass total Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total Q gas = GVF . Q total
2
多相流测量技术回顾
——凑，占空间小； 2. 测量为实时、连续测量，基本上可无人值守， 不 用人员干预； 3.仪表具有良好的可靠性； 4. 适用的准确度和重复性； 5. 一次投资和维护费用低，在采油生产中，尤其 在 海洋石油和油井测试中具有很大的潜在效益。
9
GROSS FLOW
½’’ Vent & Gas Sampling point
15 % 10 % 5%
Dual-Gamma Ray Sensor
Calibration Port (Graylock)
Funnel effect without Flow Conditioner
GVF < 10%
RA
3
多相流测量技术回顾
——多相流量计相分率测量
1.介电相分率测量法
介电相分率测量包括电容/电导测量技术，与之相关 的还有微波吸收法。利用油水介电常数区别较大，测量 一种油水混合液的介电常数可以确定其含水率。
2.伽马射线法相分率测量
依据油、水、气对伽马能量的衰减率不同，当伽马射 线穿过油、水、气混合物时，由混合物中分子的电子和 原子引起衰减，通过建立相关方程可以求得混合物的相 分率。
Dual-Gamma Ray 典型液相 RA
WLR
Flow rates @ Standard Conditions
Q oil Q water
Pressure & Temperature Measurement TT s PT
Q gas
PVT Calculations
PVT Data
8
海默多相流计性能及结构
多相流测量技术回顾
——传统两相、三相分离器分离计量方案
1）由两相、三相分离器对油井产出三相混合物进
行气液或油气水分离 2）通过对分离器内储液段的液位控制，排放液体， 进行液体、含水率计量或纯油纯水计量 3）通过对分离器的压力控制进行气体排放并对气 体进行计量 4）由微机对以上工作过程进行控制并采集处理数 据，得到油井油、气、水产量及有关测试参数。
典型的测量准确度 准确度 毛液量 ±5-10%（相对误差） 气量 ±10% （相对误差） 含水率 ±2% （绝对误差） 置信度为90%
重复性 ±5% ±5% ±1%
11
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000 HG型（高含气型）
气液两相旋流分离器 涡街流量计 气路控制阀 文丘里流量计 流型调整器 单能伽马传感器 双能伽马传感器 压力变送器、温度变送器 数据处理系统组成
1
多相流测量技术回顾
——传统计量方案的缺点
1.有较多的管汇、分离器，工艺复杂、尺寸大，尺 寸问题在海洋石油平台上尤为突出 2.常规的计量测试装备配套仪表多，仪表标定烦琐， 现场维护量高，生产维护工作量大； 3.控制系统较为复杂; 4.常规的计量测试系统很难处理泡沫原油或难以分 离的乳化液引起的相分离问题，通常需进行化学 或机械干预，从而增加费用并影响测量准确度;
12
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000 HG型（高含气型）
仪表测量范围
含水率测量范围 含气率测量范围 流量测量范围 0-100% 0-99% 15:1
典型的测量准确度
毛液量 气量 含水率 准确度 重复性 ±5-10%（相对误差） ±5% ±10% （相对误差） ±5% ±2% （绝对误差） ±1%
Water Cut 2 % Absolute Error
-2% -5%
10
20
30
40
50
60
70
80
90
GVF (%)
1’’1/2Valve
- 10 % - 15 %
10
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
仪表测量范围 含水率测量范围 0-100% 含气率测量范围 0-90% (可扩展到0-98%) 流量测量范围 8:1 (可扩展到30:1)
5
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
1.文丘里流量计 2.流型调整器 3.单能伽马传感器 4.双能伽马传感器 5.压力变送器、温度 变送器 6.数据处理系统组成
6
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
Gas Fraction (ag): 设： w o g 1 气相所占截面比 Qg Gas Volume Fraction (GVF): GVF 气相所占总体积比 (工况条件下) Qg Qo Qw Water Liquid Ratio (WLR): Qw 水相所占液相比(工况条件下) WLR WLR & BS&W 区别： Qo Qw WLR:工况，BS&W:标况
置信度为90%
13
海默多相流计性能及结构
海默MFM2000 LG型（低含气型）
a a a
aw WLR ao a w
7
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
αg
Venturi Flow rates @ Line Conditions
D P
Q oil Q water Q gas
Single-Gamma Ray
GROSS MULTIPHASE FLOW
RA
Flow Conditioner
4
多相流测量技术回顾
——多相流量计流量（流速）测量
1.文丘里流量计 文丘里流量计是一种传统的差压式流量计，近年来被广 泛地应用于湿气计量和多相流量计量。文丘里流量计可以 适用于含气流体和粘性流体的流量测量，当与之配套的相 分率仪表测量出气体相分率后，可以容易地确定出液体流 量 2.互相关法 互相关法就是在一定距离的管段上设置两个传感器（γ传 感器或电容、微波传感器），测量相似流体性质变化的特 征与频率，根据两个传感器对同一参照物测量的时滞，以 及传感器之间的距离，通过相关函数计算流体的速度。
3’’ Venturi Meter
SINGLE T T
Flow Conditioner
RA
ag
PT
DP DP
DUAL
RA
WLR
Inlet
Outlet
r = (1-ag)[ro+WLR(rw-ro)]+ ag.rg
Q oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total Qmass total Q water = ( 1-GVF ).WLR . Q total Q gas = GVF . Q total
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多相流测量技术回顾
——凑，占空间小； 2. 测量为实时、连续测量，基本上可无人值守， 不 用人员干预； 3.仪表具有良好的可靠性； 4. 适用的准确度和重复性； 5. 一次投资和维护费用低，在采油生产中，尤其 在 海洋石油和油井测试中具有很大的潜在效益。
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GROSS FLOW
½’’ Vent & Gas Sampling point
15 % 10 % 5%
Dual-Gamma Ray Sensor
Calibration Port (Graylock)
Funnel effect without Flow Conditioner
GVF < 10%
RA
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多相流测量技术回顾
——多相流量计相分率测量
1.介电相分率测量法
介电相分率测量包括电容/电导测量技术，与之相关 的还有微波吸收法。利用油水介电常数区别较大，测量 一种油水混合液的介电常数可以确定其含水率。
2.伽马射线法相分率测量
依据油、水、气对伽马能量的衰减率不同，当伽马射 线穿过油、水、气混合物时，由混合物中分子的电子和 原子引起衰减，通过建立相关方程可以求得混合物的相 分率。
Dual-Gamma Ray 典型液相 RA
WLR
Flow rates @ Standard Conditions
Q oil Q water
Pressure & Temperature Measurement TT s PT
Q gas
PVT Calculations
PVT Data
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海默多相流计性能及结构
多相流测量技术回顾
——传统两相、三相分离器分离计量方案
1）由两相、三相分离器对油井产出三相混合物进
行气液或油气水分离 2）通过对分离器内储液段的液位控制，排放液体， 进行液体、含水率计量或纯油纯水计量 3）通过对分离器的压力控制进行气体排放并对气 体进行计量 4）由微机对以上工作过程进行控制并采集处理数 据，得到油井油、气、水产量及有关测试参数。
典型的测量准确度 准确度 毛液量 ±5-10%（相对误差） 气量 ±10% （相对误差） 含水率 ±2% （绝对误差） 置信度为90%
重复性 ±5% ±5% ±1%
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海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000 HG型（高含气型）
气液两相旋流分离器 涡街流量计 气路控制阀 文丘里流量计 流型调整器 单能伽马传感器 双能伽马传感器 压力变送器、温度变送器 数据处理系统组成
1
多相流测量技术回顾
——传统计量方案的缺点
1.有较多的管汇、分离器，工艺复杂、尺寸大，尺 寸问题在海洋石油平台上尤为突出 2.常规的计量测试装备配套仪表多，仪表标定烦琐， 现场维护量高，生产维护工作量大； 3.控制系统较为复杂; 4.常规的计量测试系统很难处理泡沫原油或难以分 离的乳化液引起的相分离问题，通常需进行化学 或机械干预，从而增加费用并影响测量准确度;
12
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000 HG型（高含气型）
仪表测量范围
含水率测量范围 含气率测量范围 流量测量范围 0-100% 0-99% 15:1
典型的测量准确度
毛液量 气量 含水率 准确度 重复性 ±5-10%（相对误差） ±5% ±10% （相对误差） ±5% ±2% （绝对误差） ±1%
Water Cut 2 % Absolute Error
-2% -5%
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GVF (%)
1’’1/2Valve
- 10 % - 15 %
10
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
仪表测量范围 含水率测量范围 0-100% 含气率测量范围 0-90% (可扩展到0-98%) 流量测量范围 8:1 (可扩展到30:1)
5
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
1.文丘里流量计 2.流型调整器 3.单能伽马传感器 4.双能伽马传感器 5.压力变送器、温度 变送器 6.数据处理系统组成
6
海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
Gas Fraction (ag): 设： w o g 1 气相所占截面比 Qg Gas Volume Fraction (GVF): GVF 气相所占总体积比 (工况条件下) Qg Qo Qw Water Liquid Ratio (WLR): Qw 水相所占液相比(工况条件下) WLR WLR & BS&W 区别： Qo Qw WLR:工况，BS&W:标况
置信度为90%
13
海默多相流计性能及结构
海默MFM2000 LG型（低含气型）
a a a
aw WLR ao a w
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海默多相流计性能及结构
——海默MFM2000型
αg
Venturi Flow rates @ Line Conditions
D P
Q oil Q water Q gas
Single-Gamma Ray
GROSS MULTIPHASE FLOW
RA
Flow Conditioner
4
多相流测量技术回顾
——多相流量计流量（流速）测量
1.文丘里流量计 文丘里流量计是一种传统的差压式流量计，近年来被广 泛地应用于湿气计量和多相流量计量。文丘里流量计可以 适用于含气流体和粘性流体的流量测量，当与之配套的相 分率仪表测量出气体相分率后，可以容易地确定出液体流 量 2.互相关法 互相关法就是在一定距离的管段上设置两个传感器（γ传 感器或电容、微波传感器），测量相似流体性质变化的特 征与频率，根据两个传感器对同一参照物测量的时滞，以 及传感器之间的距离，通过相关函数计算流体的速度。