[实用新型]一种全量程在线测量油、水、气三相流量的一体化装置

说明书

技术领域

本实用新型属于油田开采和生产过程中油、气、水多相流流量计量领域。具体地，本实用新型涉及一种在线全量程测量包含油、气、水的多相流量的一体化装置。

背景技术

多相流通常指同时存在两种或两种以上的物质或相的流动，包括气液两相流、气固两相流、液固两相流、液液两相流以及气液液和气液固多相流。由于多相流动中各相之间存在界面效应和相对速度，相界面在时间上和空间上都是随机可变的，使其流动特性远比单相流系统复杂，其特征参数也比单相流系统多。

在石油领域，油、气、水多相流中的油相是指油井产出液中的液烃相，气相是指天然气、轻烃、非轻烃气体，水相主要是指矿化水，同时还有极少量的固相(砂、蜡和水合物等)。而油、气、水多相流计量是监测、控制油井和油藏动态特性的主要依据，主要用于统计油井的产量和分配、监测油井的产油和输送状态。

为了合理开采原油，需要监控油田中每口油井的产量。传统的计量方式是使用测试分离器，但使用测试分离器的缺点是流程复杂、价格昂贵、体积庞大。除此之外，还要为每口油井铺设专门的测试管道。近年来，国外石油工业的发展重点逐渐集中到海上，在海洋石油开发中，由于受平台面积及重量的限制，传统的多相分离计量失去了它自身的优势。至于多相流量计的机械结构，更倾向于非插入式的，这样可以避免传感器腐蚀和额外压降的产生。随着高温高压井的开发越来越普遍，降低管汇中接口的数量就越来越重要。

油、气、水多相流的计量模式主要分为如下几种：

分离式计量模式：对被测流体进行三相分离后使用单相仪表计量，分离的效率直接影响测量的精度，有时分离器本身就是一个系统，同时由于分离器的存在，体积和重量都比较大，在海上油井上使用受到一定的限制，难以实现在线测量，维护的费用也较高。

部分分离式计量模式：把被测流体中的气体分离出来，然后对气体、油水混和流进行计量。目前处于试用阶段，虽然没有做到完全分离，但体积和重量较分离式计量较小，可是维护的费用也较高。

不分离式计量模式：不对多相流进行分离，直接检测多相流的流量等信息。实现在线实时测量，体积小，节约空间，适合在海上平台推广，人工维护的费用较分离式计量和部分分离式计量少。可以直接在油气混输管线上测量油、气、水多相流各相的瞬时流量，减少设备和操作人员，可取代计量分离器以及配套的计量仪表和控制装置，节省计量管线、管汇和建站费用，从而大幅度降低油田投资、简化油田的生产工艺流程、缩短油田建设周期和操作费用等。

而油、气、水多相流不分离计量模式的难点主要表现有以下几个方面：

(1)各相并非均匀混合，各成分趋向于保持分离。(2)各相以不同的速度流动，气相和液相之间存在界面效应和相对速度，相界面在时间和空间上变化比较大。(3)各相并非混合均匀，气体与液体处于分离状态，。(4)各相之间存在相互作用，气体从液体中逸出，或者被液体吸收，蜡和水合物可以从流体中沉淀出来等等。(5)流动型态很复杂，特征参数比单相流系统多，它取决于各相之间的相对速度、流体特性、管路结构及流动方向。为解决以上难点，关键所在是建立合理产品结构设计和测量模型，重视特征参数的选取，选用可靠的传感器，同时应用先进的数据处理方法。

随着石油工业的发展，多相流量计将被越来越多地使用，它也将得到进一步发展。但在发展中面临的挑战是多方面的，主要是要解决两方面的问题：一是市场上的一些多相流量计因结构复杂且分散，普遍价格不菲，费用降低成了一个主要目标；二是多相流量计的计量精度和现场的广泛适用性，如何提高测量精度和增强多相流量计在不同工况条件的适应性，如解决含气率全量程内含水测量精度问题。另外，从长远的挑战来看，井下流量计的开发将具有意义，井下流量计能在实际的油井中操作，可以提供有关油井某块区域生产何种流体等有价值的信息，这样可以提高油井管理，并作出更快、更精确的油井生产决定，这就要求多相流量计向小型化发展并能够在更加极端的条件下进行应用并具有高度的可靠性。所以，多相流量计的国际发展趋势是小型化、智能化、高精度化、低成本、适应性广、安全性高和结构紧凑。总之，随着市场对多相流量计的实际需求，多相流量计产品将测量传感器和采集、存储以及传输数据的电子元件都集于一个模件的集成系统将成为未来的标准系统。