國內(nèi)外多相流計(jì)量技術(shù)的發(fā)展

高 巍

湖北省襄陽市襄陽輸油處生產(chǎn)技術(shù)科，湖北襄陽 441000

60年代開始人們就對多種存在形式的流體在同一輸送管中的輸送狀態(tài)作了研究，由于當(dāng)時工業(yè)水平的限制，多相流輸送技術(shù)一直存在缺陷，其中最為核心的是多相流的計(jì)量技術(shù)。近年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以油氣水混輸技術(shù)為代表的多相混輸技術(shù)不斷發(fā)展，多相流的相關(guān)測量技術(shù)得到了極大的進(jìn)步，因而可以使該技術(shù)能夠在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用。加之目前油田開發(fā)逐步進(jìn)入海洋，又使得該技術(shù)有了更為廣闊的應(yīng)用空間，同時也促進(jìn)了該技術(shù)的發(fā)展。國內(nèi)外公司相繼投入大量的資金研發(fā)多相流計(jì)量計(jì)，并廣泛的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用。

多相流的技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口原油的多相流計(jì)量，與傳統(tǒng)的分離計(jì)量相比，有了極大的提高。這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了油田井口計(jì)量技術(shù)里程碑式的改進(jìn)。傳統(tǒng)分離計(jì)量設(shè)備需要極大的投資，通過改進(jìn)后的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小投入，帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。在沙漠和深海的油田開發(fā)中，由于其具有工藝簡單，計(jì)量精確的特點(diǎn)，更容易產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，故而應(yīng)用也更為廣泛，所以本文在這里簡要介紹了國內(nèi)外多相流計(jì)量技術(shù)的發(fā)展歷程，并就現(xiàn)在多相流測量技術(shù)的發(fā)展作了簡要的介紹。

1 多相流計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀

多相流的測量技術(shù)在開發(fā)上面也有很多的技術(shù)難題，不少的研究機(jī)構(gòu)和廠家在研究整個測量流程的時候都或多或少的遇到了各種各樣的難題，但每個廠家均在其自己研究的產(chǎn)品上獲得了突破，解決了相應(yīng)的技術(shù)難題。比如利用小型取樣分離技術(shù)的多相計(jì)量系統(tǒng)，在測量的過程中就會遇到原油起泡的問題，如果分離器內(nèi)的氣液分離效果不好，含水量的測量值就會不精確，甚至出現(xiàn)較大的偏差，多相流計(jì)量機(jī)的性能也會受到影響。而采用微波、電感和電容技術(shù)實(shí)現(xiàn)多相流測量的流量計(jì)，它又只有滿足在油連續(xù)相乳化液的流型的條件下才能使用，假如流體中的必要的特征出現(xiàn)變化或是不存在，往往會影響測量的精度出現(xiàn)大幅度的改變。

目前有部分多相流計(jì)量計(jì)測量采用的是混合器的測量方式，它的測量要求在一定的時間和空間內(nèi)要有穩(wěn)定而均勻的測量物質(zhì)?；旌闲Ч暮脡臅苯佑绊懙綔y量的結(jié)果，核子技術(shù)也普遍的被用于多相流測量技中，一般會用它來測量混合流體中的氣體含量，也可以用來測定液體中的含水率。雖然目前的測量技術(shù)有了飛速的發(fā)展，還面臨著許多的技術(shù)難題，上述技術(shù)都還存在著難點(diǎn)問題。目前雙能系統(tǒng)以非插入方式也被應(yīng)用于測量計(jì)中，它主要用來測量全組分范圍內(nèi)液體的測量水以及氣體的百分含量，但是有以下幾個問題要注意。一是管壁可以看作是最大的衰減器，特別是在低光子能的情況下，衰減的非常厲害。二是在確定質(zhì)量吸收系數(shù)的時候，一般情況下不容易確定，這會給測量的精度帶來一定的影響。雙能技術(shù)測量的原理是通過測量水和油質(zhì)量吸收系數(shù)的差別來實(shí)現(xiàn)計(jì)量，往往這種差別只有光能的百分之幾，因此任何質(zhì)量吸收系數(shù)的偏差都會影響到測量存在差異。

總之，目前所有的測量技術(shù)都有其存在的有點(diǎn)，也有其缺點(diǎn)。我們只有通過大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來分析，提高在整個流量組分和流體計(jì)量的準(zhǔn)確性。

2 具有代表性的多相流量計(jì)

目前，有很多國家都和公司都投入了大量的人力和物力進(jìn)行多相流計(jì)量技術(shù)的研究和公關(guān)工作，有的已經(jīng)在油田試驗(yàn)取得成功，有的已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，這里就介紹下幾種應(yīng)用較為廣泛的流量計(jì)。

2.1 美國Texaco公司的海底多相流量計(jì)

Texaco公司的多相流量計(jì)的系統(tǒng)組成可以分為兩部分，其中一個是利用裝在取樣回路上的微波含水分析儀來測定含水率，它可以準(zhǔn)確的測得流體中的含水率。一個是存放在海底的重力分離器，它的主要工作是對對油井產(chǎn)出液進(jìn)行氣、液兩相分離，通過分離后得到的液體被裝在氣出口的流量計(jì)測量，可以得出氣體的含量，總液量則用一個差壓流量計(jì)進(jìn)行測量，這些數(shù)據(jù)再加上測得的溫度值、壓力，通過計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)一步運(yùn)算即可計(jì)算出油、氣、水的流量。

2.2 美國Agar公司的MpFM-301多相流量計(jì)

MpFM-301多相流量計(jì)采用的是利用不同類型的流量傳感器進(jìn)行多相流的氣、液兩相計(jì)量，用由兩個文丘里管組成的雙動量流量計(jì)來測的流體總的質(zhì)量，同時可以測出流體的流量，另外再用一臺容積式流量計(jì)來測量多相流的總體積以及流量，通過這些測得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出多相流的氣、液流量。最后再加上一個專用微波原油含水分析儀，通過該儀器可以測定進(jìn)行含水率，該含水分析儀可在同一流體中存在氣相的條件下測出混合液中的含水率。這樣通過數(shù)據(jù)分析即可得出油、氣、水各單相流量。

2.3 美國MFI公司的LP多相流量計(jì)

LP多相流量計(jì)由兩部分儀表組成∶一個測量混合物密度的射線密度計(jì)和一個測量多相流混合物介電常數(shù)的微波檢測器組成的組分計(jì)構(gòu)成了測得各組份質(zhì)量百分比的測量系統(tǒng)，油、氣、水各相所占的質(zhì)量百分比均可以通過它測得；另一部分測得的數(shù)據(jù)是通過測量多相流速度的流量計(jì)得到，利用在兩個已知軸線距離的橫截面之間做快速微波介電測量，從而通過時間和距離得出流速。這樣，油、氣、水各單相流量就可通過這些數(shù)據(jù)獲得。

3 對多相流計(jì)量技術(shù)的展望

石油工業(yè)領(lǐng)域?qū)Χ嘞嗔骷夹g(shù)的發(fā)展寄予了極大的期望，通過不斷發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的積累，我們已經(jīng)開發(fā)出來計(jì)量較為準(zhǔn)確的測量系統(tǒng)。但與人們通常所熟悉的單相計(jì)量儀表所能達(dá)到的指標(biāo)相比較，多相流量計(jì)所達(dá)到的不確定度仍與分體計(jì)量技術(shù)相當(dāng)。

目前多相流技術(shù)發(fā)展雖然取得了里程碑式的發(fā)展，但從短時間來看未來的每種多相流量計(jì)只能應(yīng)用于某一特定的區(qū)域，從另一方面來說就是高含水井和氣舉井需要應(yīng)用到不同的多相流測量計(jì)。

隨著多相流計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，傳統(tǒng)的分離式流量計(jì)會逐步退出到實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，具有更多智能分析能力的多相流量計(jì)系統(tǒng)會更為廣泛，并會有新的技術(shù)不斷的被開發(fā)和應(yīng)用。應(yīng)用智能多相流量計(jì)系統(tǒng)，在將來不僅可以為我們提供多相流的流量信息，還可以提供流量計(jì)的狀態(tài)并測得流體的質(zhì)量，在計(jì)量領(lǐng)域會帶來更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。所以個人認(rèn)為計(jì)量技術(shù)的發(fā)展會有一個更為廣闊的空間，也期待有更多的新技術(shù)被實(shí)際應(yīng)用。

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