氣液兩相流量測量淺析

　　二、常用測量方法
　　如圖2：　

　　圖2 常用的測量方法

　　■ 完全分離
　　這種方法已用了幾十年，即將氣液二相流通過分離器，完全分離為氣、液兩相后，再分別用單相流量儀表分別進(jìn)行計量。分離器體積龐大、笨重，價格昂貴（據(jù)稱一般需65萬美元左右一個）耗費(fèi)大量耗能鋼材，且無法進(jìn)行在線測量，難以予測氣井的生產(chǎn)規(guī)律，極大制約了科學(xué)地進(jìn)行開采和管理，而海上開采天然氣，因作業(yè)平臺狹窄，也很難采用這種方法。由于幾十年以來沒有成功的氣液兩相流量計可供選用，采用完全分離方法應(yīng)屬無奈之舉。

　　■ 部分分離
　　又分為簡單分離與分流分離二種：
　　簡單分離是采用小型、輕巧的分離器，先將氣液兩相流進(jìn)行分離，由于小巧，則分離效果較差，不能達(dá)到完全分離的效果，分離出來的氣相還含少量的液相，多呈環(huán)霧狀，分離出來的液相還含有少量的氣相，多為泡狀流。由于兩相流的流態(tài)是影響流量測量準(zhǔn)確度的重要因素，這樣多予處理將有助于提高測量的準(zhǔn)確度及可靠性。這點有點類似于單相流量測量的流動調(diào)整器，先改善流場，再進(jìn)行測量。可以提供簡單分離器的供應(yīng)商有Agar、Aker Kvaemer、Accuflow、Haimo等；可提供簡單分離二相流量計的供應(yīng)商有Agar、西安開爾、寧波威瑞泰等，簡單分離器的成本較低，但也需要約25萬美元一臺，體積約為傳統(tǒng)完全分離器的1/4,仍較為龐大。

　　分流分離法是取出管道中5-20%的兩相流，用一個小型分離器分成氣、液兩相流后，再用單相流量計分別進(jìn)行測量，將測量結(jié)果按分流的比例換算為主管道中的氣、液二相流量。這種方法貌似較完全分離法節(jié)約，減少了分離器的體積重量、降低了成本，較易實施。但弊往之隱藏在利之中，取出的這部分流體、氣液比率是否與主管道一致；流態(tài)是否會發(fā)生變化；按分流比例換算能否得到必需的準(zhǔn)確度，都是難以確定的。單相大口徑流量的測量也采用過類似的方法，從大口徑管道中取出部分流量用小口徑流量測量，再按比例推算，由于難以獲得必要的準(zhǔn)確度，并未推廣應(yīng)用。
　　看來，采取部分分離方法也并不太理想，僅僅是在未得到理想兩相流量計之前的不得已而為之的權(quán)宜之計。徹底解決還是要采取非分離法，直接采用兩相流量計。

　　■ 直接測量
　　無需分離，直接用氣液兩相流量計測出氣、液流量，不僅具有體積小、成本低、安裝方便等優(yōu)點，還可以實時在線測量，采用RS232/485通訊，GPRS無線通訊進(jìn)行遠(yuǎn)程測控，對氣田資源的預(yù)測，科學(xué)地管理提供了可能。主要有以下幾種：

　　差壓式
　　是兩相流量計研究最為廣泛，工作較為可靠、穩(wěn)定的一種方法，它以分相或均相模型為基礎(chǔ)建立了流量與差壓的關(guān)系，具體有以下三類：其一是經(jīng)典節(jié)流儀表如孔板、文丘里為測量儀表，是迄今為止參予研究最多、最成熟的一種方法，產(chǎn)品已經(jīng)走出試驗室，進(jìn)入了實用的階段; 其二是當(dāng)兩相流體流過等截面直管段，根據(jù)摩擦、加速度、重力的變化所產(chǎn)生的差壓來建立模型; 其三是當(dāng)兩相流流經(jīng)彎頭，v形管等管件，由于動量矩、離心力所產(chǎn)生的動壓來測量氣、液分相流量、以上這些方法，國內(nèi)外廠家以應(yīng)用文丘里管較為成熟，如表1。　　

　　速度式
　　通過測量兩相流的流速來測量氣、液兩分相流量、廣泛采用了新技術(shù)，如：
　　力學(xué)法－利用流體的動壓、動力矩、離心力測流速
　　相關(guān)法－通過兩點的相關(guān)函數(shù)測流速
　　光學(xué)法－采用激光多普勒效應(yīng)或光纖技術(shù)測流速
　　熱學(xué)法－采用熱線風(fēng)速儀測流速
　　電磁法－利用電磁感應(yīng)測流速
　　核磁共振法－通過核磁共振原理測流速