三相不分離流量計量技術(shù)研究
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設(shè)：Q為體積流量率；A為體積相分率；v為流速
Q=Av (1)
體積相分率等于相分率與測量管橫截面積的乘積，由于測量管橫截面積已知，油氣水各相流量率的計算可轉(zhuǎn)換為相分率和各相流速的計算。
（1)相分率的計算。設(shè)：ρ油為油相密度；ρ水為水相密度；ρ氣為氣相密度（油相密度、水相密度和氣相密度計量前輸入)；ε油為油相電容率；ε水為水相電容率；ε氣為氣相電容率（油相電容率根據(jù)輸入的流體PVT參數(shù)由流量計算機求得，水相電容率為常數(shù)，約等于70，氣相電容率為常數(shù)，約等于1)；σ油為油相電導(dǎo)率；σ水為水相電導(dǎo)率；σ氣為氣相電導(dǎo)率（水相電導(dǎo)率根據(jù)輸入的流體PVT參數(shù)由流量計算機求得，油相電導(dǎo)率和氣相電導(dǎo)率均為常數(shù)，數(shù)值趨于無窮大)；ρ混合物為混合物密度；ε混合物為混合物電容率；σ混合物為混合物電導(dǎo)率（混合物密度用伽瑪密度計可測得，混合物電容率用電容傳感器可測得，混合物電導(dǎo)率用電導(dǎo)率傳感器可測得)；α為氣相分率；β為水相分率；γ為油相分率（氣相分率為單位時間內(nèi)大氣泡和小氣泡在混合物中占的體積百分?jǐn)?shù)，水相分率為單位時間內(nèi)水相在混合物中占的體積百分?jǐn)?shù)，油相分率為單位時間內(nèi)油相在混合物中占的體積百分?jǐn)?shù)，α、β和γ均為方程中的未知變量)。
（2)流速和流量率計算。Roxar三相流量計在已知距離的兩點上分布著成對的電容探測電極和電導(dǎo)探測電極。當(dāng)同一流體依次經(jīng)過探測電極時，探測電極會連續(xù)收集兩組電信號，這兩組電信號所形成的曲線形狀相似，但處于不同的時間區(qū)段。對這兩組電信號曲線進(jìn)行互相關(guān)運算，可得出極大值，該值對應(yīng)的時間為T，即為流體從電極A流至電極B所需的時間。
假設(shè)：V為流體流速；d為電極位差；T為流體從電極A流至電極B所需的時間。則
V=d/T (6)
其中：d為已知量，T可通過互相關(guān)運算得出，求解方程（5)即可求出流速（當(dāng)通過電極的流體為大氣泡時，計算出的流速為氣體流速；當(dāng)通過電極的流體為小氣泡時，計算出的流速為液體流速)。
有時互相關(guān)運算不能得出極大值，此時認(rèn)為互相關(guān)運算失敗。Roxar三相流量計在計算流速時可以設(shè)定互相關(guān)運算的最小允許成功率，低于設(shè)定值時，不取信互相關(guān)運算的結(jié)果，以文丘里計算的流量為準(zhǔn)。
文丘里裝置流速計算公式
ReD為雷諾系數(shù)；β為內(nèi)外徑比，文氏喉管內(nèi)徑/文氏管內(nèi)徑；ε為擴大系數(shù)，ε=f（dP/P，β，γ)；γ為定壓熱容與定容熱容的比值，γ=CP/CV；A為文氏喉管通過面積。 得出油氣水相分率和氣液相流速，求解方程1即可算出油氣水各相的體積流量率。
（3)主要技術(shù)指標(biāo)。操作范圍：0～100%含水比率（WLR)；0～98%氣體空隙率（GVF)；測量精度：液相相對誤差為3%～6%；含水率（90%置信度)絕對誤差為1.5%～4%；氣相相對誤差為6%～8%；標(biāo)準(zhǔn)速度范圍：低GVF為1.5～15m/s；高GVF為3.5～35m/s；管道尺寸為2～12inch（43～220mm)；設(shè)計壓力為69000kPa；設(shè)計溫度為150℃（3028/)。
（4)現(xiàn)場試驗。在吉拉克凝析氣集中處理站現(xiàn)場試驗挪威Roxar公司的三相流量計，將三相流量計安裝在三疊系計量分離器前端匯管上，在線實時計量單井油氣水產(chǎn)量。通過現(xiàn)場測試證明，MPFM1900VI三相流量計的可重復(fù)性和精度能達(dá)到現(xiàn)場試驗驗收依據(jù)中的相關(guān)技術(shù)要求，可適用于高壓凝析氣井計量分析及資料錄取工作。
3結(jié)論
三相不分離流量計無須分離、混合，沒有活動部件，可準(zhǔn)確地計量高壓凝析氣井的油、氣、水產(chǎn)量。儀表具有極佳的長期穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性和可重復(fù)性，可滿足塔里木油田凝析氣井計量的要求。綜上所述，Roxar的三相不分離流量計在塔里木油田具有廣闊的市場前景。(end)
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