高 巍

湖北省襄陽(yáng)市襄陽(yáng)輸油處生產(chǎn)技術(shù)科，湖北襄陽(yáng) 441000

60年代開始人們就對(duì)多種存在形式的流體在同一輸送管中的輸送狀態(tài)作了研究，由于當(dāng)時(shí)工業(yè)水平的限制，多相流輸送技術(shù)一直存在缺陷，其中最為核心的是多相流的計(jì)量技術(shù)。近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，以油氣水混輸技術(shù)為代表的多相混輸技術(shù)不斷發(fā)展，多相流的相關(guān)測(cè)量技術(shù)得到了極大的進(jìn)步，因而可以使該技術(shù)能夠在目前的生產(chǎn)中應(yīng)用。加之目前油田開發(fā)逐步進(jìn)入海洋，又使得該技術(shù)有了更為廣闊的應(yīng)用空間，同時(shí)也促進(jìn)了該技術(shù)的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外公司相繼投入大量的資金研發(fā)多相流計(jì)量計(jì)，并廣泛的實(shí)驗(yàn)與應(yīng)用。

多相流的技術(shù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了進(jìn)口原油的多相流計(jì)量，與傳統(tǒng)的分離計(jì)量相比，有了極大的提高。這一技術(shù)實(shí)現(xiàn)了油田井口計(jì)量技術(shù)里程碑式的改進(jìn)。傳統(tǒng)分離計(jì)量設(shè)備需要極大的投資，通過(guò)改進(jìn)后的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小投入，帶來(lái)了可觀的經(jīng)濟(jì)效益。在沙漠和深海的油田開發(fā)中，由于其具有工藝簡(jiǎn)單，計(jì)量精確的特點(diǎn)，更容易產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，故而應(yīng)用也更為廣泛，所以本文在這里簡(jiǎn)要介紹了國(guó)內(nèi)外多相流計(jì)量技術(shù)的發(fā)展歷程，并就現(xiàn)在多相流測(cè)量技術(shù)的發(fā)展作了簡(jiǎn)要的介紹。

1 多相流計(jì)量技術(shù)現(xiàn)狀

多相流的測(cè)量技術(shù)在開發(fā)上面也有很多的技術(shù)難題，不少的研究機(jī)構(gòu)和廠家在研究整個(gè)測(cè)量流程的時(shí)候都或多或少的遇到了各種各樣的難題，但每個(gè)廠家均在其自己研究的產(chǎn)品上獲得了突破，解決了相應(yīng)的技術(shù)難題。比如利用小型取樣分離技術(shù)的多相計(jì)量系統(tǒng)，在測(cè)量的過(guò)程中就會(huì)遇到原油起泡的問(wèn)題，如果分離器內(nèi)的氣液分離效果不好，含水量的測(cè)量值就會(huì)不精確，甚至出現(xiàn)較大的偏差，多相流計(jì)量機(jī)的性能也會(huì)受到影響。而采用微波、電感和電容技術(shù)實(shí)現(xiàn)多相流測(cè)量的流量計(jì)，它又只有滿足在油連續(xù)相乳化液的流型的條件下才能使用，假如流體中的必要的特征出現(xiàn)變化或是不存在，往往會(huì)影響測(cè)量的精度出現(xiàn)大幅度的改變。

目前有部分多相流計(jì)量計(jì)測(cè)量采用的是混合器的測(cè)量方式，它的測(cè)量要求在一定的時(shí)間和空間內(nèi)要有穩(wěn)定而均勻的測(cè)量物質(zhì)?；旌闲Ч暮脡臅?huì)直接影響到測(cè)量的結(jié)果，核子技術(shù)也普遍的被用于多相流測(cè)量技中，一般會(huì)用它來(lái)測(cè)量混合流體中的氣體含量，也可以用來(lái)測(cè)定液體中的含水率。雖然目前的測(cè)量技術(shù)有了飛速的發(fā)展，還面臨著許多的技術(shù)難題，上述技術(shù)都還存在著難點(diǎn)問(wèn)題。目前雙能系統(tǒng)以非插入方式也被應(yīng)用于測(cè)量計(jì)中，它主要用來(lái)測(cè)量全組分范圍內(nèi)液體的測(cè)量水以及氣體的百分含量，但是有以下幾個(gè)問(wèn)題要注意。一是管壁可以看作是最大的衰減器，特別是在低光子能的情況下，衰減的非常厲害。二是在確定質(zhì)量吸收系數(shù)的時(shí)候，一般情況下不容易確定，這會(huì)給測(cè)量的精度帶來(lái)一定的影響。雙能技術(shù)測(cè)量的原理是通過(guò)測(cè)量水和油質(zhì)量吸收系數(shù)的差別來(lái)實(shí)現(xiàn)計(jì)量，往往這種差別只有光能的百分之幾，因此任何質(zhì)量吸收系數(shù)的偏差都會(huì)影響到測(cè)量存在差異。

總之，目前所有的測(cè)量技術(shù)都有其存在的有點(diǎn)，也有其缺點(diǎn)。我們只有通過(guò)大量的試驗(yàn)數(shù)據(jù)來(lái)分析，提高在整個(gè)流量組分和流體計(jì)量的準(zhǔn)確性。

2 具有代表性的多相流量計(jì)

目前，有很多國(guó)家都和公司都投入了大量的人力和物力進(jìn)行多相流計(jì)量技術(shù)的研究和公關(guān)工作，有的已經(jīng)在油田試驗(yàn)取得成功，有的已經(jīng)應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)，這里就介紹下幾種應(yīng)用較為廣泛的流量計(jì)。

2.1 美國(guó)Texaco公司的海底多相流量計(jì)

Texaco公司的多相流量計(jì)的系統(tǒng)組成可以分為兩部分，其中一個(gè)是利用裝在取樣回路上的微波含水分析儀來(lái)測(cè)定含水率，它可以準(zhǔn)確的測(cè)得流體中的含水率。一個(gè)是存放在海底的重力分離器，它的主要工作是對(duì)對(duì)油井產(chǎn)出液進(jìn)行氣、液兩相分離，通過(guò)分離后得到的液體被裝在氣出口的流量計(jì)測(cè)量，可以得出氣體的含量，總液量則用一個(gè)差壓流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量，這些數(shù)據(jù)再加上測(cè)得的溫度值、壓力，通過(guò)計(jì)算機(jī)軟件進(jìn)一步運(yùn)算即可計(jì)算出油、氣、水的流量。

2.2 美國(guó)Agar公司的MpFM-301多相流量計(jì)

MpFM-301多相流量計(jì)采用的是利用不同類型的流量傳感器進(jìn)行多相流的氣、液兩相計(jì)量，用由兩個(gè)文丘里管組成的雙動(dòng)量流量計(jì)來(lái)測(cè)的流體總的質(zhì)量，同時(shí)可以測(cè)出流體的流量，另外再用一臺(tái)容積式流量計(jì)來(lái)測(cè)量多相流的總體積以及流量，通過(guò)這些測(cè)得的數(shù)據(jù)可計(jì)算出多相流的氣、液流量。最后再加上一個(gè)專用微波原油含水分析儀，通過(guò)該儀器可以測(cè)定進(jìn)行含水率，該含水分析儀可在同一流體中存在氣相的條件下測(cè)出混合液中的含水率。這樣通過(guò)數(shù)據(jù)分析即可得出油、氣、水各單相流量。

2.3 美國(guó)MFI公司的LP多相流量計(jì)

LP多相流量計(jì)由兩部分儀表組成∶一個(gè)測(cè)量混合物密度的射線密度計(jì)和一個(gè)測(cè)量多相流混合物介電常數(shù)的微波檢測(cè)器組成的組分計(jì)構(gòu)成了測(cè)得各組份質(zhì)量百分比的測(cè)量系統(tǒng)，油、氣、水各相所占的質(zhì)量百分比均可以通過(guò)它測(cè)得；另一部分測(cè)得的數(shù)據(jù)是通過(guò)測(cè)量多相流速度的流量計(jì)得到，利用在兩個(gè)已知軸線距離的橫截面之間做快速微波介電測(cè)量，從而通過(guò)時(shí)間和距離得出流速。這樣，油、氣、水各單相流量就可通過(guò)這些數(shù)據(jù)獲得。

3 對(duì)多相流計(jì)量技術(shù)的展望

石油工業(yè)領(lǐng)域?qū)Χ嘞嗔骷夹g(shù)的發(fā)展寄予了極大的期望，通過(guò)不斷發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)技術(shù)的積累，我們已經(jīng)開發(fā)出來(lái)計(jì)量較為準(zhǔn)確的測(cè)量系統(tǒng)。但與人們通常所熟悉的單相計(jì)量?jī)x表所能達(dá)到的指標(biāo)相比較，多相流量計(jì)所達(dá)到的不確定度仍與分體計(jì)量技術(shù)相當(dāng)。

目前多相流技術(shù)發(fā)展雖然取得了里程碑式的發(fā)展，但從短時(shí)間來(lái)看未來(lái)的每種多相流量計(jì)只能應(yīng)用于某一特定的區(qū)域，從另一方面來(lái)說(shuō)就是高含水井和氣舉井需要應(yīng)用到不同的多相流測(cè)量計(jì)。

隨著多相流計(jì)量技術(shù)的不斷發(fā)展進(jìn)步，傳統(tǒng)的分離式流量計(jì)會(huì)逐步退出到實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域，具有更多智能分析能力的多相流量計(jì)系統(tǒng)會(huì)更為廣泛，并會(huì)有新的技術(shù)不斷的被開發(fā)和應(yīng)用。應(yīng)用智能多相流量計(jì)系統(tǒng)，在將來(lái)不僅可以為我們提供多相流的流量信息，還可以提供流量計(jì)的狀態(tài)并測(cè)得流體的質(zhì)量，在計(jì)量領(lǐng)域會(huì)帶來(lái)更為可觀的經(jīng)濟(jì)效益。所以個(gè)人認(rèn)為計(jì)量技術(shù)的發(fā)展會(huì)有一個(gè)更為廣闊的空間，也期待有更多的新技術(shù)被實(shí)際應(yīng)用。

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