多相流量計(jì)在塔里木油田的應(yīng)用

　　多相計(jì)量技術(shù)和應(yīng)用之所以成為近年來(lái)世界各石油國(guó)追逐的熱門課題,是因?yàn)樗淖兞擞途畟鹘y(tǒng)的分離器計(jì)量模式,可以簡(jiǎn)化油田地面生產(chǎn)工藝,大大降低產(chǎn)能建設(shè)費(fèi)用,方便運(yùn)行管理,提高自動(dòng)化水平等。

　　多相流量計(jì)在塔里木的研制與試驗(yàn)歷程從1992年底開(kāi)始,到1995年以前,我們是通過(guò)測(cè)量總流量和相分率來(lái)實(shí)現(xiàn)多相計(jì)量的,先后經(jīng)歷了渦輪流量計(jì)/γ射線、渦街流量計(jì)/γ射線、相關(guān)法/γ射線等3個(gè)階段。

　　從1995年底開(kāi)始,我們開(kāi)始著重研究通過(guò)測(cè)量各相相分率和流速來(lái)實(shí)現(xiàn)多相計(jì)量。經(jīng)過(guò)幾年的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),基本認(rèn)可了用γ射線相關(guān)法測(cè)各相流速和用γ射線吸收法測(cè)相分率的計(jì)量原理和方法。該流量計(jì)現(xiàn)在已基本定型并形成系列產(chǎn)品。

　　為了提高多相流量計(jì)的計(jì)量精度、測(cè)量范圍以及可靠性和穩(wěn)定性,近來(lái)仍不斷在硬軟件上作了一些改進(jìn)和提高。

　　MFM多相流量計(jì)的計(jì)量原理與組成

　　1　相分率測(cè)量———γ射線吸收法

　　2　流速測(cè)量———互相關(guān)法

　　互相關(guān)流速測(cè)量是基于兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)間統(tǒng)計(jì)相似性的測(cè)量。當(dāng)流體從管道中流過(guò)時(shí),沿管道軸向相隔一定距離(L)安裝的上、下游傳感器在各自的測(cè)量點(diǎn)上從流動(dòng)的非均勻流體中檢拾到兩個(gè)隨機(jī)信號(hào),測(cè)出它們之間的互相關(guān)時(shí)間ti,就可得到流體流動(dòng)的速度vi。關(guān)于相關(guān)數(shù)值的論述和證明可在數(shù)學(xué)著作中找到。

　　3　計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成

　　一套完整的MFM多相計(jì)量裝置一般應(yīng)包含4大部分:相分率測(cè)量裝置;流速測(cè)量裝置;溫度和壓力測(cè)量裝置;數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。

應(yīng)用情況與現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)

　　從1992年底開(kāi)始,我們就與蘭州海默公司的科研人員合作,先后在塔里木的輪南、牙哈、塔中四等油田進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)和使用,共用了20臺(tái)套的前四代樣機(jī)或產(chǎn)品,對(duì)近百口油井進(jìn)行了數(shù)百次三相不分離計(jì)量。現(xiàn)在在用的仍有13臺(tái)套,并且在1997年創(chuàng)造性地把3套不同規(guī)格的三相流量計(jì)及配套系統(tǒng)集成在一個(gè)撬裝上,成功地研制出適應(yīng)沙漠環(huán)境的移動(dòng)三相不分離計(jì)量裝置,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

　　與分離計(jì)量相比,不分離計(jì)量系統(tǒng)主要具有以下優(yōu)點(diǎn):①可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、在線自動(dòng)計(jì)量,避免計(jì)量和取樣時(shí)間的代表性問(wèn)題帶來(lái)的誤差;②操作管理方便,可實(shí)現(xiàn)計(jì)量時(shí)的無(wú)人值守,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低;③無(wú)阻力和可動(dòng)部件,安全可靠;④出三相計(jì)量結(jié)果,自動(dòng)打印計(jì)量報(bào)表;⑤安裝方便,減少占地,節(jié)省建設(shè)投資等。

　　在國(guó)家和行業(yè)還沒(méi)有出臺(tái)相關(guān)多相流量計(jì)法規(guī)以前,國(guó)內(nèi)外油田的普遍做法是將多相計(jì)量與傳統(tǒng)的分離計(jì)量進(jìn)行比對(duì),以獲得多相計(jì)量的相對(duì)精度和可信度。毫不例外,我們塔里木油田也在這方面做了大量的試驗(yàn)和研究,分別在沙漠油田和海上平臺(tái)上進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)比對(duì)試驗(yàn),并且在國(guó)內(nèi)外兩處多相流比對(duì)裝置上進(jìn)行過(guò)測(cè)試。

　　1　現(xiàn)場(chǎng)計(jì)量數(shù)據(jù)

　　1997年12月~2000年6月,在對(duì)輪南油田45口單井的數(shù)百次計(jì)量中,利用計(jì)量間原有的計(jì)量分離器跟多相流量計(jì)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)比對(duì),這里面有利用更換油嘴改變同一口井的產(chǎn)量下的計(jì)量,也有不同井況不同油氣產(chǎn)量和含水率的計(jì)量比對(duì)。在流量計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)量范圍內(nèi)計(jì)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,液量準(zhǔn)確度±10%(相對(duì)誤差)、氣量準(zhǔn)確度±15%(相對(duì)誤差)、含水率準(zhǔn)確度在±3%(絕對(duì)誤差)之內(nèi)的數(shù)據(jù)占80%。