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具有代表性的多相流量计的技术现状

来源:www.jsowyb.com 发布时间:2013-08-03 08:55:56

   60年代开始人们就对多种存在形式的流体在同一输送管中涡街流量计的输送状态作了研究,由于当时工业水平的限制,多相流输送技术一直存在缺陷,其中最为核心的是多相流的计量技术。近年来,随着计算机技术的快速发展,以油气水混输技术为代表的多相混输技术不断发展,多相流的相关测量技术得到了极大的进步,因而可以使该技术能够在目前的生产中应用。加之目前油田开发逐步进入海洋,又使得该技术有了更为广阔的应用空间,同时也促进了该技术的发展。国内外公司相继投入大量的资金研发多相流计量计,并广泛的实验与应用。
    多相流的技术发展,实现了进口原油的多相流计量,与传统的分离计量相比,有了极大的提高。这一技术实现了油田井口计量技术里程碑式的改进。传统分离计量设备需要极大的投资,通过改进后的技术,可以实现设备的小投入,带来了可观的经济效益。在沙漠和深海的油田开发中,由于其具有工艺简单,计量精确的特点,更容易产生经济效益,故而应用也更为广泛,所以本文在这里简要介绍了国内外多相流计量技术的发展历程,并就现在多相流测量技术的发展作了简要的介绍。

    1 多相流计量技术现状

    多相流的测量技术在开发上面也有很多的技术难题,不少的研究机构和厂家在研究整个测量流程的时候都或多或少的遇到了各种各样的难题,但每个厂家均在其自己研究的产品上获得了突破,解决了相应的技术难题。比如利用小型取样分离技术的多相计量系统,在测量的过程中就会遇到原油起泡的问题,如果分离器内的气液分离效果不好,含水量的测量值就会不精确,甚至出现较大的偏差,多相流计量机的性能也会受到影响。而采用微波、电感和电容技术实现多相流测量的流量计,它又只有满足在油连续相乳化液的流型的条件下才能使用,假如流体中的必要的特征出现变化或是不存在,往往会影响测量的精度出现大幅度的改变。

    目前有部分多相流计量计测量采用的是混合器的测量方式,它的测量要求在一定的时间和空间内要有稳定而均匀的测量物质。混合效果的好坏会直接影响到测量的结果,核子技术也普遍的被用于多相流测量技中,一般会用它来测量混合流体中的气体含量,也可以用来测定液体中的含水率。虽然目前的测量技术有了飞速的发展,还面临着许多的技术难题,上述技术都还存在着难点问题。目前双能系统以非插入方式也被应用于测量计中,它主要用来测量全组分范围内液体的测量水以及气体的百分含量,但是有以下几个问题要注意。一是管壁可以看作是最大的衰减器,特别是在低光子能的情况下,衰减的非常厉害。二是在确定质量吸收系数的时候,一般情况下不容易确定,这会给测量的精度带来一定的影响。双能技术测量的原理是通过测量水和油质量吸收系数的差别来实现计量,往往这种差别只有光能的百分之几,因此任何质量吸收系数的偏差都会影响到测量存在差异。

    总之,目前所有的测量技术都有其存在的有点,也有其缺点。我们只有通过大量的试验数据来分析,提高在整个流量组分和流体计量的准确性。

    2 具有代表性的多相流量计

    目前,有很多国家都和公司都投入了大量的人力和物力进行多相流计量技术的研究和公关工作,有的已经在油田试验取得成功,有的已经应用于实际生产,这里就介绍下几种应用较为广泛的流量计。

    2.1 美国Texaco公司的海底多相流量计

    Texaco公司的多相流量计的系统组成可以分为两部分,其中一个是利用装在取样回路上的微波含水分析仪来测定含水率,它可以准确的测得流体中的含水率。一个是存放在海底的重力分离器,它的主要工作是对对油井产出液进行气、液两相分离,通过分离后得到的液体被装在气出口的流量计测量,可以得出气体的含量,总液量则用一个差压流量计进行测量,这些数据再加上测得的温度值、压力,通过计算机软件进一步运算即可计算出油、气、水的流量。

    2.2 美国Agar公司的MpFM-301多相流量计

    MpFM-301多相流量计采用的是利用不同类型的流量传感器进行多相流的气、液两相计量,用由两个文丘里管组成的双动量流量计来测的流体总的质量,同时可以测出流体的流量,另外再用一台容积式流量计来测量多相流的总体积以及流量,通过这些测得的数据可计算出多相流的气、液流量。最后再加上一个专用微波原油含水分析仪,通过该仪器可以测定进行含水率,该含水分析仪可在同一流体中存在气相的条件下测出混合液中的含水率。这样通过数据分析即可得出油、气、水各单相流量。

    2.3 美国MFI公司的LP多相流量计

    LP多相流量计由两部分仪表组成:一个测量混合物密度的射线密度计和一个测量多相流混合物介电常数的微波检测器组成的组分计构成了测得各组份质量百分比的测量系统,油、气、水各相所占的质量百分比均可以通过它测得;另一部分测得的数据是通过测量多相流速度的流量计得到,利用在两个已知轴线距离的横截面之间做快速微波介电测量,从而通过时间和距离得出流速。这样,油、气、水各单相流量就可通过这些数据获得。

    3 对多相流计量技术的展望

    石油工业领域对多相流技术的发展寄予了极大的期望,通过不断发展的经验技术的积累,我们已经开发出来计量较为准确的测量系统。但与人们通常所熟悉的单相计量仪表所能达到的指标相比较,多相流量计所达到的不确定度仍与分体计量技术相当。

    目前多相流技术发展虽然取得了里程碑式的发展,但从短时间来看未来的每种多相流量计只能应用于某一特定的区域,从另一方面来说就是高含水井和气举井需要应用到不同的多相流测量计。

    随着多相流计量技术的不断发展进步,传统的分离式流量计会逐步退出到实际应用领域,具有更多智能分析能力的多相流量计系统会更为广泛,并会有新的技术不断的被开发和应用。应用智能多相流量计系统,在将来不仅可以为我们提供多相流的流量信息,还可以提供流量计的状态并测得流体的质量,在计量领域会带来更为可观的经济效益。所以个人认为计量技术的发展会有一个更为广阔的空间,也期待有更多的新技术被实际应用。
 

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