摘要：傳統多相流(liú)量計 計量精度低(di)、放射源存在安全(quan)隐患且工藝複雜(za)、費用高。豁免源多(duo)相流量計利用文(wén)丘裏原理測量多(duo)相流的總🌍流量,利(lì)用豁免源伽馬傳(chuan)感器放射性吸收(shōu)技術㊙️測量多相流(liu)的相分率,根據總(zong)流量和相分率的(de)計算,得到油流量(liang)、水流量和氣流量(liang)。經灘淺海⭐某平台(tai)多井合采混輸單(dān)井計量實例🏃‍♂️應用(yòng)表明,與傳統的計(ji)量相比,豁免源多(duo)相流量計測量精(jing)度高、作業安全、經(jing)濟效益好。該設備(bei)減少了複雜配置(zhi),工藝簡潔,無污染(rǎn),具有一定推廣價(jia)值。
　　在原油開采過(guo)程中,爲了掌握油(yóu)藏動态和油井産(chan)量,确定✨産量和油(you)田開采時間,需要(yao)經常監視單井動(dòng)态産量,通過對單(dan)口油井的産出油(you)、氣、水體積流量進(jin)行計量,優化生産(chǎn)參數,提高采收率(lü)[1-5]常規的多井合采(cai)混輸單井計量需(xu)要多個分離器進(jin)行氣液分離計量(liàng),之後通過儀器儀(yí)表和計量罐進行(hang)計量,得出各相所(suǒ)占的比率。受海上(shang)采油平台空間及(jí)開采成本的限制(zhì),應減少計✉️量設備(bei),提高設備利用率(lǜ)📞。
　　多相流測量技術(shu)和設備在石油工(gong)業中實現無須相(xiang)分離的原油、水和(he)天然氣産量的計(jì)量。劉平等[6]在國内(nèi)某海域油氣構🤩造(zào)評價延長測試項(xiang)目中，爲了有效提(tí)高在延長測試💃🏻中(zhong)流量計的測量精(jing)度,研究了γ源多相(xiang)🤟流量計的👉計量原(yuan)理,分析了影🔞響多(duo)相計🤟量精度的相(xiang)關因素。首次采用(yong)γ源多相流量計進(jin)行單井計量。陳豔(yàn)[7]通過介紹分離計(ji)量方案和多相不(bu)分離計量方案過(guò)程、測量原理和應(ying)用情況,對二者優(yōu)缺點進行比較。豁(huo)免源多相流量計(ji)是利用文丘裏原(yuán)理測🔱量多相流的(de)🚩總流量，利用豁免(miǎn)源伽馬傳感器放(fang)射性吸收.技術的(de)技術原理測量多(duo)相流的相分率。然(ran)後根據總流量和(he)🌈相分率,通過--系列(liè)的計算,即可得到(dào)油流量.水流💰量和(hé)氣流量。它即解決(jué)海洋平台空間狹(xiá)小環境惡劣計量(liang)🔴不連續成本高等(deng)問題,又避免了放(fang)射源使用帶來的(de)施工風險,具有體(ti)積小,工藝簡潔,測(cè)量範圍廣,計量精(jing)度高,無污染等優(yōu)🔴點,具有一定的推(tui)廣應用價值。
1豁免(miǎn)源多相流量計
　　豁(huō)免源多相流量計(ji)結構、工作原理及(jí)主要技術參數如(rú)下✌️。
1.1結構
　　豁免源多(duō)相流量計由文丘(qiū)裏管、單能伽瑪傳(chuan)感器、油氣水三相(xiàng)含水儀、雙能伽瑪(ma)傳感器數據采集(ji)和處理單元、輔助(zhu)性測量儀表及控(kong)制裝置等組成，結(jie)構圖見圖1。
 
(1)豁免源多相流(liú)量計利用文丘裏(lǐ)管及單能伽瑪傳(chuan)感器㊙️,完成多相流(liú)氣、液兩相流量的(de)實時測量。
(2)豁免源(yuán)多相流量計利用(yòng)油、氣、水三相含水(shuǐ)儀流型調整裝置(zhi)及雙能伽瑪傳感(gan)器,測量油、氣、水三(sān)相狀态标态下油(you)水混合液的相分(fèn)率。
(3)豁免源多相流(liú)量計利用數據采(cǎi)集和處理單元,對(duì)單能伽瑪傳🔞感器(qi)、雙能伽瑪傳感器(qi)及儀表的信号采(cai)集、處理,利用多相(xiàng)流動♻️模型計算各(gè)相率下的含量,最(zuì)終将測量結果輸(shū)出到中🚩控或數據(ju)傳給業主。
(4)豁免源(yuán)多相流量計系統(tong)還包括--部分輔助(zhu).性測量儀表㊙️及控(kong)制裝置,用于流量(liàng)計的操作和控制(zhi)。
(5)豁免源多相流量(liàng)計根據産量的高(gao)低,設置不同尺🈚寸(cun)的🌈測量管徑開關(guān)閥,便于實時調節(jiē),确保計量正确。
1.2工(gong)作原理
　　豁免源多(duo)相流量計利用文(wen)丘裏流量計測量(liàng)多相流在❓工況條(tiao)件下的總流量,利(lì)用伽馬傳感器射(she)線🏃‍♂️吸收技術測量(liang)多相流的相分率(lü),即管道中多相流(liu)氣體的📧體積分🏃🏻額(é)一含氣率(GVF).液相中(zhong)水的體積分額一(yī)舍水率(WC)。根據總流(liu)量和相分率，通過(guò)多相流模型🤞計算(suàn),可得到油流量、水(shui)流量和氣流量。
　　文(wén)丘裏流量計是利(lì)用文丘裏效應“"]，它(tā)的主體.是一🙇‍♀️節中(zhōng)部縮頸(喉部)的測(ce)量管段(文丘裏管(guan)),當流體流💛經文丘(qiū)裏管時㊙️,在它的入(rù)口與喉部之間會(huì)産生一個壓差💚(△p)。流(liu)體的總流量⛱️(q)與壓(ya)差的平方根成正(zheng)比:q~√△p/ρ;(ρ是流體的混合(he)密度)。當😘文丘裏管(guan)的尺寸和加工工(gōng)藝🐕符合一定的标(biao)準時,即可确定.上(shang)式中比例常數，即(ji)測得流經文丘裏(li)管流體的總流量(liàng)。
　　伽瑪傳感器用來(lai)測量氣和液的相(xiang)分率以及液相的(de)含水🛀率。伽馬射線(xian)是放射性同位素(sù)發射的一種電磁(ci)輻射,它有很強的(de)穿透介質的能力(lì)。當一束從放射源(yuan)發射的伽馬射線(xian)穿過介質時👉,它的(de)強度将因介質的(de)吸收作用而減弱(ruò)。不同的介質對伽(ga)馬射👣線的吸收能(néng)力也不同,它主要(yào)與介質🈲的化學組(zu)成和密度有關。對(duì)能量較低的伽🚶‍♀️馬(mǎ)射線而言,水的吸(xī)收大于油的吸收(shōu)。對低壓下的天然(ran)氣，它對伽馬射線(xiàn)的吸收可以忽略(luè)。在伽馬傳感器中(zhong)，用一種被稱爲Na(TI)閃(shǎn)爍探測器的探頭(tou)來測量伽馬射線(xiàn)的強度。這種探頭(tou)輸出一連串的電(dian)♍脈沖,在單位時🍓間(jiān)内的脈⛹🏻‍♀️沖計數即(ji)代表被測量的伽(gā)☔馬射線的強度。
　　當(dāng)一束伽馬射線穿(chuan)過氣液兩相混合(he)介質時,它的強度(du)🈲衰減🍉與氣和液的(de)相對比分有關。如(ru)果已知伽馬束的(de)初🔞始強度,測量它(tā)穿過一定厚度的(de)介質後的強度，即(ji)可确定氣和液的(de)相分率。但在這種(zhǒng)情況下,液相必須(xū)爲單--介質,或組份(fèn)‼️不變或已✍️知的二(er)元🙇‍♀️介質。這就是🔞單(dān)能伽馬傳㊙️感器測(ce)量含氣率的原理(li)。
　　當被測量介質是(shì)相對比分未知的(de)油、氣、水的混合物(wù)時🐅，用🔞一種能量的(de)--束伽馬射線既不(bu)能确定含氣率也(ye)不能确定🏃‍♀️含水率(lü)。這時,需要增加能(néng)量不同的另--東伽(ga)馬射線,這就是雙(shuang)能伽馬傳感器[21]同(tong)時測量兩束伽馬(ma)射線的強度,即可(kě)确定油、氣、水的混(hùn)合介❤️質的含水率(lü)和含氣率。
　　使用豁(huō)免源伽瑪傳感器(qi)測量相分率有如(rú)下技術優勢:①不受(shou)✊乳化液相互轉化(hua)的影響;②可測量全(quán)範圍相分率;③操作(zuo)方便,計量精度高(gao);④不受液中含氣的(de)影響。
1.3主要技術參(can)數
(1)測量範圍
　　豁免(miǎn)源多相流量計測(ce)量範圍分布如圖(tú)2所示,即含水率測(ce)量範圍:0~100%;含氣率測(ce)量範圍:0~100%;流量測量(liang)範圍:0~3000m³/d;氣量測量範(fan)圍:0~30x104m³/d。.
 
(2)測量精度
　　豁(huō)免源多相流量計(ji)測量精度在全量(liàng)程體積含.氣率(GVF)0~100%狀(zhuàng)态下👅,總液量測量(liàng)精度達到5%以内,氣(qì)體流量測量精度(du)10%以内,含水率測量(liang)精度達到2%以内，其(qí)中氣液均爲相對(duì)誤差,含水率❓爲絕(jué)對📞誤差,全量程GVF範(fàn)圍内實現各單相(xiang)流量計及含水率(lü)實時計量，進行産(chan)量🆚連續監測
(3)基本(běn)設計參數
　　豁免源(yuán)多相流量計設計(ji)口徑76mm,測量管線滿(mǎn)足大尺寸和🚶小🧡尺(chǐ)寸兩種方案,分别(bie)爲76mm、38mm,操作壓力500~6000kPa,操作(zuo)溫度30~90℃,整橇設計壽(shou)命20年,可在油田生(shēng)命周期内的實現(xian)持續應用。采用兩(liǎng)路220VAC供電,一路爲電(dian)伴熱供電,另一路(lù)爲橇内儀表供電(diàn);核心部件均采用(yòng)SS316不鏽鋼制造,其中(zhong)含水率和含氣率(lǜ)的測🐕量部件爲伽(ga)馬傳感器，使用Ba133豁(huo)免源,其輻射洩露(lu)等同于🌐本底水平(píng),采用CH133探頭,滿足海(hai)上🌈高濕高🧑🏽‍🤝‍🧑🏻鹽霧環(huán)境下的防護。
2現場(chang)應用
　　豁免源多相(xiang)流量計在大港埕(cheng)海XX油田區塊8口井(jing)合采混輸🌐單井計(ji)量得到成功應用(yòng),合采混輸單井計(ji)量産量見表1,單☀️井(jǐng)産量最高産液量(liang)388.98m³/d,最高産氣量74495m³/d;總液(yè)量誤差值小于5%,氣(qì)體流量誤差值小(xiao)于7%,含水率小于2%,達(da)到了計量作業要(yao)求。
 
3結論
(1)使用豁免(miǎn)源多相流量計在(zai)多井合采混輸單(dan)井計量有足💁夠的(de)精度,可以實現實(shi)時、連續測量,基本(ben)上可以做到無人(ren)值守等特點使其(qi)可以代替部分三(san)相分離器,具有一(yī)定的推廣價值。
(2)豁(huo)免源多相流量計(jì)可以實現在線測(ce)量多相流的總流(liu)♻️量和單相相分率(lü),方便計算各相流(liu)體的流量💯,可及時(shi)監測油井井況，提(ti)高計量的及時性(xìng)和正确率,通過産(chan)量變化進行🔴有效(xiào)把握,爲油田動态(tai)管理提供可靠的(de)數據支持,現場生(sheng)産穩定運行。
(3)豁免(miǎn)源多相流量計安(ān)裝工藝簡單,結構(gou)緊湊,解決🥵了海洋(yáng)平台空間狹小、環(huán)境惡劣、成本高等(děng)問題,具有一定的(de)經濟⚽效益和社㊙️會(hui)效益。

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