两种原理三相流计量装置现场应用对比

　　0　引言

　　在原油生产过程中,从油井中开采出油、气、水多相组成的混合流体。这种混合流体,对于不同的油田、不同的区块、不同的油井来说,各相所占的比例是不同的,并且由于气相的存在和气体受温度、压力等影响,各相所占的比例会随井下情况、采油参数、输油参数的变化而不停地发生变化。因此,对于这种油井产出的混合液的准确计量一直是油田计量工作的难题。2003年起,我们进行了广泛调研,优选了1)采用文丘利管测量液量,采用水平管流体力学密度质量法测量气液比、油水比原理的OWG—1000型原油、水、天然气三相流量仪;2)采用环型智能流量计测量液量,利用γ射线穿透介质时强度衰减测量油、气、水相对比率原理的FSH—M型原油含水、含气分析仪。用这两种不同原理的装置在同一区块的两座计量站的末点进行对比应用。通过一年多应用对比,取得了较好应用效果,可以作为今后分站计量、分队计量选择计量装置的借鉴和参考。

　　1　两种计量装置工作原理

　　1.1　OWG—1000型原油、水、天然气三相流量仪测量原理

　　OWG—1000型原油、水、天然气三相流量仪主要由文丘利管、流体混合装置、相比率测量装置构成。测量顺序是先测量混合流体总量,然后测量混合流体相比率,根据相比率计算出原油、水、天然气的流量。文丘利管如图1。

　　流体流过文丘利管时,其大径A与小径B之间会产生压力差Δp,测量Δp值,可根据文丘利管流量函数计算出流体流量。

　　相比率测量装置使用水平管流体力学密度质量法测量油水比和油气比,如图2。采用水平管差压法进行相比例的测量,混合流体在水平测量管道内流动时,其相比例决定了混合密度的大小,混合密度的大小,影响流体在水平测量管内产生的差压值,用差压仪表测量上下管壁的差压值,根据差压值与混合密度的函数关系和混合密度相比例的函数关系,计算出各相比例。

　　1.2　FSH—M型原油含水、含气分析仪测量系统原理

　　该系统主要由智能环型流量计、双能γ射线工业同位素仪表组成。

　　1.2.1　智能环型流量计工作原理

　　智能环型流量计的结构见图3。

　　智能环型流量计是利用急变流断面上压强差与离心力相平衡,离心力与速度之间的函数关系来设计,沿离心力方向压力增加,离心力方向流速减小。在流量测量工艺特征上,环型流量计利用流体围绕环型圆周运动时所产生的离心力来测量流体流量,在没有外力作用下,流体是沿直线方向运动的,用圆环形导槽迫使流体改变流向,则流体对导槽外壁产生一反作用离心力,使之在导槽外侧形成压力增加(Δp),即流体在环形圆环导槽同一侧面的压力差。根据牛顿运动定律,离心力(F)为流体密度(ρ)、流速(v)和环形圆环导槽弯曲半径(R)的函数,在固定环形导槽中做环流圆周运动的流体,其离心力的大小只与流速有关,测出离心力(F),利用公式F=M(v2/R)即可求平均流速,乘以过流面面积,求取瞬时流量。