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1、1多相流量计性能和结构2多相流测量技术回顾多相流测量技术回顾传统传统两相、三相分离器分离计量两相、三相分离器分离计量方案方案1）由两相、三相分离器对油井产出三相混合物进 行气液或油气水分离 2）通过对分离器内储液段的液位控制，排放液体 ，进行液体、含水率计量或纯油纯水计量 3）通过对分离器的压力控制进行气体排放并对气 体进行计量 4）由微机对以上工作过程进行控制并采集处理数 据，得到油井油、气、水产量及有关测试参数。3多相流测量技术回顾多相流测量技术回顾传统传统计量计量方案的缺点方案的缺点1.有较多的管汇、分离器，工艺复杂、尺寸大，尺 寸问题在海洋石油平台上尤为突出 2.常规的计量测试装备配套
2、仪表多，仪表标定烦琐 ，现场维护量高，生产维护工作量大； 3.控制系统较为复杂; 4.常规的计量测试系统很难处理泡沫原油或难以分 离的乳化液引起的相分离问题，通常需进行化学 或机械干预，从而增加费用并影响测量准确度;4多相流测量技术回顾多相流测量技术回顾多相流量计多相流量计1.不用相分离，工艺简洁，结构紧凑，占空间小；2. 测量为实时、连续测量，基本上可无人值守， 不 用人员干预；3.仪表具有良好的可靠性；4. 适用的准确度和重复性；5. 一次投资和维护费用低，在采油生产中，尤其 在 海洋石油和油井测试中具有很大的潜在效 益。5多相流测量技术回顾多相流测量技术回顾多相流量计相分率多相流量计相分
3、率 测量测量 1.介电相分率测量法介电相分率测量包括电容/电导测量技术，与之 相关的还有微波吸收法。利用油水介电常数区别较大， 测量一种油水混合液的介电常数可以确定其含水率。2.伽马射线法相分率测量 依据油、水、气对伽马能量的衰减率不同，当伽 马射线穿过油、水、气混合物时，由混合物中分子的电 子和原子引起衰减，通过建立相关方程可以求得混合物 的相分率。6海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000型1.文丘里流量计 2.流型调整器 3.单能伽马传感器 4.双能伽马传感器 5.压力变送器、温度变送器 6.数据处理系统组成 7多相流多相流计性能及结构计性能及结构海默MFM2000
4、型Gas Fraction (ag): 气相所占截面比 Gas Volume Fraction (GVF): 气相所占总体积比 (工况条件 下) Water Liquid Ratio (WLR): 水相所占液相比(工况条件下) WLR & BS&W 区别： WLR:工况，BS&W:标况8海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000型GROSS MULTIPHASE FLOWFlow rates Line Conditions Q oil Q water Q gasFlow ConditionerDual-Gamma RayRAWLR典型液相PVT DataFlow rates
5、 Standard Conditions Q oil Q water Q gasTTPTPressure & Temperature Measurement sPVT CalculationsSingle-Gamma RayRAgVenturiD P9海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000型WLRr = (1-ag)ro+WLR(rw-ro)+ ag.rgFlow ConditionerDUALDPT TInletOutletPTDPDPQmass totalQ oil = ( 1-GVF ).( 1-WLR ) . Q total Q water = ( 1-GVF
6、).WLR . Q total Q gas = GVF . Q totalagSINGLE3 Venturi Meter RARA10GROSS FLOW Vent & Gas Sampling pointCalibration Port (Graylock)11/2ValveMAINLY LIQUIDGVF 10%Dual-Gamma Ray SensorRAGAS4010205060708090302 %10 %5 %- 2 %- 10 %- 5 %15 %- 15 %GVF (%)Funnel effect without Flow ConditionerWater Cut Absolu
7、te Error11海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000型仪表测量范围含水率测量范围 0-100%含气率测量范围 0-90% (可扩展到0-98%)流量测量范围 8:1 (可扩展到30:1)典型的测量准确度准确度 重复性毛液量 5-10%（相对误差） 5%气量 10% （相对误差） 5%含水率 2% （绝对误差） 1%置信度为90%12海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000 HG型（高含气型）气液两相旋流分离器 涡街流量计 气路控制阀 文丘里流量计 流型调整器 单能伽马传感器 双能伽马传感器 压力变送器、温度变送器 数据处理系统组成 13海默多
8、相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000 HG型（高含气型）仪表测量范围含水率测量范围 0-100%含气率测量范围 0-99%流量测量范围 15:1典型的测量准确度准确度 重复性毛液量 5-10%（相对误差） 5%气量 10% （相对误差） 5%含水率 2% （绝对误差） 1%置信度为90%14海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构 海默MFM2000 LG型（低含气型）文丘里流量计双能伽马传感器压力变送器、温度变送器数据处理系统组成 15海默多相流计性能及结构海默多相流计性能及结构海默MFM2000 LG型（低含气型）仪表测量范围含水率测量范围 0-100%含气率测量范
9、围 0-15%流量测量范围 8:1 典型的测量准确度准确度 重复性毛液量 5% （相对误差） 2.5%气量 10% （相对误差） 5%含水率 2% （绝对误差） 1%置信度为90%16文丘里流量计文丘里流量计 工作原理工作原理文丘里流量计是一种差压式流量计。差压式流量计的基本原理是：在充满流体的圆管中设置文丘里或 喷嘴之类的节流件，当流体流经节流件时，在其上、下游侧就会 产生静压力差，该静压力差与流过的流量之间有一个固定的函数 关系，只要测得静压力差就可以由流量公式求得流量。17文丘里流量计文丘里流量计 基本计算公式基本计算公式差压式流量计的基本方程：Qv 体积流量； Qm 质量流量； C流出
10、系数（Discharge coefficient）； E渐进速度系数； d节流元件内径（如喷嘴喉部）； 流束膨胀系数，对于液体=1； 1节流件上游流体工作状态下的密度； P节流件前后的压差； 节流件内径与测量管内径之比 =d/D； D测量管内径。18文丘里流量计文丘里流量计 差压式流量计的组成差压式流量计的组成 1.节流装置：即差压流量计的流量传感器； 2.取压系统：由取压口、引压管、隔离罐和五 阀组构成； 3.压差测量装备：差压计或差压变送器； 4.辅助仪表：压力、温度变送器、二次积算仪 表等。1.节流件（文丘里管、文丘里喷嘴） 2.上、下游引压管 3.隔离罐 4.截止阀 5.五阀组 6.差
11、压变送器19文丘里流量计文丘里流量计 在多相流量计中的应用1.ISO5167-1和GB2624标准是适用于单相流体的差压式流量计。差 压式流量计用于两相流测量时，由于介质密度变化、气液滑差、 非均相等因素，影响液体测量准确度，尤其是在高含气工况下尤 为突出。 2.数学模型修正：用于两相流测量的差压式流量计的修正公式有几 个，如：Murdock公式，James公式，Smith-leung公式以及林氏 公式（林宗虎公式）。以Murdock公式和林氏公式应用较好。海 默多相流量计应用林氏公式以提高液体测量准确度。3.微分原理 1).将三相流体微分，在瞬间状态下近似作为单相流体 2).电子学系统高速采
12、样 3).适时计算20什么是伽玛传感器利用伽玛射线与物质的相互作用，通过测量透射强度或散射强度来确定样 品的厚度、密度和组份等物理量的装置透射式散射式21伽玛传感器的基本原理Nx = f Nx = f （N0N0，X X， ，组份，组份）组份组份 = F= F（NxNx，N0N0，X X，）Nx Nx 传感器的输出传感器的输出N0N0，X X， 常数常数22原子的结构原子核 ：半径10 cm由质子和 中子组成- 13Z 个质子，每个质子的质量 1.008 amu 。带一个单位 的正电荷 N 个中子，每个中子的质量 1.009 amu。不带电荷 电子轨道：半径10 cm-8 Z个电子：每个电子
13、的质量为中子的 1/1840。带一个单位 的负电荷 原子序数：Z 质量数：A=Z+N amu ：原子质量单位，1amu = 一个碳 原子质量的1/12 23元素与同位素一个原子的物理和化学性质主要决定于它所含有的质子数一个原子的物理和化学性质主要决定于它所含有的质子数，即原子序数，即原子序数Z Z。 原子序数相同的原子构成一种元素。原子序数相同的原子构成一种元素。氢氢 Z=1 Z=1 自然界最重的元素自然界最重的元素 铀铀 Z=92 Z=92 人工合成元素人工合成元素 Z Z92 92 超重元素超重元素Z Z 100100一种元素可以有质子数相同但中子数不同的若干种一种元素可以有质子数相同但中
14、子数不同的若干种原子。它们被称为该元素原子。它们被称为该元素 的的同位素同位素，它们有相同的化学性质但不同的原子核性质。，它们有相同的化学性质但不同的原子核性质。 氘氘氕氕氚氚元素氢的三种同位素24放射性同位素和衰变一个原子核的中子数和质子数之比 N/Z 称为中质比。只有中质比在一定范围内的原 子核才是稳定的。 ，在轻元素区： N/Z1 的原子核比较稳定 到重元素铀 N/Z1.5 的原子核才是稳定的 当中子数和质子数之比 N/Z 偏离稳定值时，原子核变得不 稳定，它们存在 一定的时间后会自发地变成另一种稳定或比较稳定的原子核，同时发射射线以释 放多余的能量。 ，不稳定的原子核称为放射性同位素。它们自发地蜕变为另一种原子核，同时放出射线 的过程称为放射性衰变。 ， 根据放射性衰变过程种放出射线种类的不同，放射性衰变根据放射性衰变过程种放出射线种类的不同，放射性衰变 可以分为不同的类可以分为不同的类 型。最常见和最基本的衰变类型是型。最常见和最基本的衰变类型是衰变和和衰变。 ， 25衰变和衰变衰变原子核在衰变过程中发射一个原子核在衰变过程中发射一个 粒子而蜕变为另一个原子粒子而蜕变为另一个原子 核（子核）核（子核） ，例：例：粒子由两个质子和两个中子组成。它在穿过介质时产生强烈的电粒子由两个质子和两个中子组成。它在穿
