多相流量计发展历程概述.docx

多相流量计的研究始于上世纪六十年代，从80年代至今，国内外多相流量计量技术的开发和应用取得了重要进展。20世纪80年代，第一台商业多相流量计( MPFM) 在挪威的北海油田投入使用。 多相流量计的优点主要有： （1）对油气进行连续、在线、自动测量，可实现无人值守。多相流量计可测出日产油、水、气的量以及井口压力、温度数据，并把它们显示、打印出来。如果与多路阀结合使用，可实现单井无人计量。 （2）系统质量轻，结构紧凑，占地面积小。 （3）无任何可动部件，几乎不需要维护。多相流量计基本上由传感器和探测器组成，没有可动部件，不需要维护；而常规计量分离器有液面控制器、流量计、孔板、调节阀等，需要定期维护、更换和标定。 （4）被计量原油不用加热，节省成本。多相流量计对被测介质温度无要求，只要介质能够流动就可以进行计量，仅需要用220V电源，功率为200W左右；而采用计量分离器，当井温较低时，产出液加热后才能进行有效的分离，如果是气泡原油，还要加消泡剂。 （5）投资少，操作费用低。考虑到日常维护费用、占用平台面积等间接因素，选用多相流量计将会带来更大的经济效益。 多相流量计测量的基本原理 1、流量测量基本方程 多相流量计：能够同时获得被测管道气液各相流量的装置。 质量流量=面积（Si）*密度（ρi）*速度（Vi） 其中：Si—各相在管道截面上所占据的面积 Vi 各相沿管道轴线的流速 2、相分率测量技术 （1）射线吸收测量相分率技术 射线穿过多相流体时受到流体吸收，吸收的程度与多相流的密度有关。根据射线的吸收程度，可得出流体混合物的密度，进而计算出多相流的各相分率。 （2）电法测量相分率技术 根据气液相混合物中两相介质的介电常数和电导率差别，测量出混合物中的气液相分率。可分为电容法和电导法。 （3）微波衰减法测量 微波衰减法主要用于测量含水体积分数，因为某一固定频率的微波经过不同含水体积分数的液相，可以产生不同的衰减，亦即衰减幅度与含水体积分数有关。 （4）电容层析成像技术 2 0 世纪8 0 年代初首先由西方发达国家开始研究开发，主要用于工业管道多相流???量.它类似于医学领域应用的CT 技术，通过检测阵列电极电容变化，反映管道中多相介质介电常数分布，从而构造出管道中备相介质的分布图像，如石油输送管道中油水气各相介质浓度分布。 3、流量技术： 常用的流速测量技术主要有：互相关法、差压法、容积流量计法 （1）互相关法：沿多相流管道相隔一定距离布置 2个特性相同的传感器，分别检验多相流相分率和相空间分布等变化的随机流动噪声信号。根据相关技术确定上下游噪声信号的渡越时间，即可求得相关速度。多相流相分率及压力信号可作为流动噪声信号进行相关处理。常用传感器有测量相分率信号的射线和电容/电导传感器及测量压力信号的压力变送器等。当前超过半数的多相流量计采用相关分析设计。通常用于相关分析测量的参量也用于相分率推算。该方法的优点是只有信号中的交流成分作为信息用于相关函数中，对热力影响和零点漂移不敏感。 互相关法流量测量原理 Flowsys多相流量计 现场 仪表主要有4部分组成 ① 电容或电导传感器 在油连续相混合液时，采用电容传感器测量乳化油的介电常数；对于水连续相混合液时，采用电导传感器测量水的电导率，用以确定含水率。 ② 电容、电导构成的互相关仪在文丘里喉侧的电极为一对，由其测得的互相关信号确定流体流速。 ③ 扩展喉部的文丘里流量计 通过文丘里的动量方程间接求得密度流体密度 ④ 压力和温度传感器 测量的压力、温度值用于油气PVT运算。 系统性能 ① 操作范围：WLR 0-100% GVF 0-97% ② 测量不确定度：（置信水平90%） 测量不确定度取决于工况含气率（GVF），给出的测量不确定度指标是以GVF划分。含水适于在0-100%范围内。 现场测试： 1台2” TopFlow多相流量计与两相分离器串联进行对比现场测试，于2002年3月由Petronas Carigali实施。 现场条件： 工作压力：1300—1900kPa GVF：80-97% 含水率：0-95% 测试结果： 液量在±10%之内：10点（10/13,94%） 气量在±10%之内：6点（6/10,60%） 含水率在±10%之内：12点（12/13,93%） 油量在±10%之内：8点（8/13,61.5%） 水量在±10%之内：5点（10/13,45%） 总结： ① 文丘里与电容、电导构成的互相关仪可测量流速、含水率、含气率（差压测密度）。 ② 电容、电导传感器在含气状态下可测量含水率。 ③ 与ROXAR原理相近，只是ROXAR用放射性测量密度，而Flowsys用文丘里测密度。 ④ 液量、含水率测量准确度分段给出；GVF超过97%不给出液量、含水率测量准确度