地面集输系统油气水多相取样计量技术研究

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1、2012年9月西安石油大学学报(自然科学版)Sep．2012第27卷第5期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)V01．27No．5文章编号：1673-064X(2012)05-0047-03地面集输系统油气水多相取样计量技术研究梁法春，陈睛，刘德绪，龚金海(1．中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院，山东青岛266555；2．中原石油勘探局勘察设计研究院，河南濮阳457001)摘要：传统的油气计量分离器存在体积大、精度低等缺点，已很难适应当前高含水期生产需要．提出了通过管壁取样测量油气水三相

2、流流量的新方法．管壁四周均匀布置4个直径为2．5mm的圆形取样孔，并在上游采用旋流叶片将来流整改成液膜厚度均匀分布的环状流型，以增强取样的代表性．在管径为O．04m的多相流实验环道上开展了实验研究，结果表明：在实验范围内，取样比基本不受主管气、液相流量波动的影响，能够在宽广的流动范围内维持恒定，液相分流系数稳定值为0．05，液相流量平均误差为2．8％，气相流量平均误差为4．2％．该装置特点是体积小、成本低、计量稳定．其成功应用有望撤销计量站，实现集输工艺流程的简化优化，降低油田高含水期运行成本．关键词：多相流计量；取样元件；油气集输系统；高含水率阶段中图分类

3、号：TE866；0359文献标识码：A油气计量方式落后、设备负荷率低、能耗高、集油气水三相流动流型更加多样，流动特性更为复杂，输系统适应性变差是导致高含水期集输系统能耗不准确测量流量难度更大．鉴于此，本文提出了一种基断攀升的重要原因．对现有集输系统进行简化、优化于分流取样原理的高含水期油气水三相流量在线计已成为高含水期油田地面集输系统建设、改造的主量方法，并探讨其在工艺流程简化中的应用．题和发展趋势⋯．目前各油田多采用传统的分离计量方式2j，采1分流取样式多相流量计用人工化验方法’?贝0量含水率．在高含水采油期，对于气液比低的油井计量后的排液十分困难，人工取

4、样1．1分流取样多相计量原理化验含水率劳动强度大，且测量精度易受人为因素图1是分流取样油气水三相计量原理图．被测影响．多相流计量方法和装置研究一直是关注的前流体流经分配器时被分成两部分：一部分沿原通道沿和热点，国外一些石油公司如Fluenta、Framo、继续向下游流动，称这部分流体为主流体，这一回路Roxar、Schlumberger、Agar等都相继投入巨资进行开为主流回路；另一部分两相流体则进入了分离器，称发研究．现有多相计量方法根据是否分离以及这部分流体为分流体，这一支路为分流体回路．分流分离的程度基本可分为分离法、不分离法以及部分体经分离器分离后，

5、气体和液体分别采用气体流量分离法，根据其采用的测量手段又可细分为射线法、计和液体流量计测量，最后又重新与主流体汇合．主差压法以及基于电学、声学和光学的测量方法管路气相流量M。。和液相流量M扎根据它们与分流等．当前多相流量计还主要针对气液两相流，而体气液相流量的比例关系进行计算，即收稿日期：2011-12—29基金项目：国家自然科学基金“音速喷嘴中气液两相流临界分配特性及相分离控制理论”(编号：51006123)；教育部博士学科点基金“多相流小孔分配相分离研究”(编号：200804251516)资助项目作者简介：梁法春(1977-)，男，副教授，工学博士，主要

6、从事多相流动参数检测技术研究．E-mail：liangfch@upc．edu．cn西安石油大学学报(自然科学版)M3G了一种新型取样分配器结构．。=；(1)图2为旋流型管壁取样分配器结构示意图．取M3L样器由旋流叶片、整流器、取样腔、节流单元等多个。=．(2)部件组成．安装旋流叶片的目的是使来流产生旋转式中：鸭。分别为进人取样回路的液、气相质量运动，将上游流型转变为对称环状流动，将分层流、流量，kg／s；MM。。分别为主管路的液、气相质量弹状流以及不对称的环状流等流型转变为对称的环流量，kg／s；、Kc分别为液、气相分流系数，表示进状流，那么管壁各个取样孔所

7、取流体“样品”将趋于入分流回路液气相质量流量与主管路的液气相质量一致，从而消除了气液相界面波动对分流系数的影流量的比值．响．整流器的作用是使周向液膜分布更加均匀．取样腔内的管体上，沿周向均匀布置4个直径为2．5mm上取样孔，通过管壁取样，克服了常规取样装置取样口布置在管壁易被堵塞和磨损的缺点，可以应用于现场恶劣环境条件下的多相流量测量．节流元件布置在取样孔下游，其作用在于改善分流回路与主回路间的阻力匹配关系，进一步提高取样流体的代表性和分流系数的稳定性．图1分流取样油气水三相计量流程Fig．1Schematicdiagramofthemultiphasefl

8、owmeteringprincipleusingpi