油气井多相流量计的应用现状与技术分析

苏启龙

在油气田生产中,多相流量计应用是具有前瞻性的应用技术。多相流量计一般是采用直接计量油井各相流量的方法,可以取消计量用分离器、以及计量汇管,节约占地面积和资金,并能连续计量各油井的产量,简化了流程。通过对目前多相流量计应用情况的介绍和分析,指出智能式、组合式、通用性和经济性是未来多相流量计发展的主要趋势。

1.主要原理和特点

在油气田生产中,传统的计量方法是把油井产物送入三相分离器,由分离器将其分成油、气、水三相,通过安装在分离器各相出口管线上的流量计,计量三种流体的产量。系统的质量和体积都较大,给设计和施工增加了很大难度。采用多相流流量计直接计量油井各相流量的方法可以取消计量用分离器、计量管线以及计量汇管,因此,多相流流量计可节约空间、资金并能连续计量各油井的产量,简化了流程。

多相流量计与计量分离器相比,主要的特点:对油气进行连续、在线、自动测量,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。系统质量轻,结构紧凑,占地面积小。多相流量计基本上由传感器和探测器组成,没有可动部件,可靠性高。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。考虑到日常维护费用、占用平台面积等间接因素,具有投资少、操作费用低的特点。

2.当前主要多相流量计的应用分析

兰州海默MFM2000多相流量计:该流量计采用单能伽马互相关流量计测定各种流速,双能伽马射线相分率计测定含水率和含气率。当低含气时,可采用转子流量计(或其他流量计)测定总流量。该产品结构较为紧凑,压力损失较小。该流量计已在陆上油田、海上油田使用。涠洲11-4东平台采用了该公司的多相流量计,是我国海上平台第一次使用多相流量计,目前正在运行中。另外,秦皇岛32-6油田井口平台和绥中36-1Ⅱ期井口平台的总流量计量也采用了该多相流量计。

威Roxar公司MF1多相流量计:该流量计流速测量采用微波互相关法,相分率采用微波传感器伽马密度计法。可选用文丘里流量计扩展总流量的测量。该多相流量计结构紧凑,无可动部件,压力损失较小。该流量计已在陆上、海上油田使用,已销售130多套(包括用于实验)。文昌油田井口平台采用了该公司的产品。

国AGAR公司MPFM-301多相流量计:该流量计采用正排量(PD)流量计测定总体积流量,由2个文丘里管组成的双动量流量计测定含气量,再用专业微波原油含水分析仪测定含水率。该流量计系统相对庞大,结构复杂,压力损失较大,而且有可动部件和电控阀门。该型号流量计已在陆上、海上油田使用,其各种型号的多相流量计已销售了90多套。

挪威Framo公司MPFM多相流量计:该流量计采用文丘里管测量总流量,用双能伽马仪测相分率。该流量计结构精巧,无可动部件,压力损失小,其静态混合器是该公司的专利产品。该型号流量计已在陆上、海上油田及海底使用,目前已销售50多套。

挪威Fluenta公司MPFM-1900/1900VI多相流量计:该流量计流速测量采用电容互相关法,相分率采用电容、电感传感器加伽马密度计法,同时可选用文丘里流量计测量总流量。该多相流量计结构紧凑,无可动部件,压力损失小。该型号流量计已在陆上、海上油田使用,已销售90多套,秦皇岛32-6油田的井口计量就采用了该公司的产品。

英国Jiskoot公司Mixrneter多相流量计:该流量计用差压变送器测定总流量,用双能伽马射线相分率计测定含水率和含气率。该多相流量计结构较紧凑,无可动部件,压差损失较小。该产品已有数十套在油田使用。

3.多相流量计的存在问题、发展方向和未来趋势

虽然多相流量计应用逐渐得到认同和推广,但由于技术水平的限制,油气田多相流量计尚存在一些问题,主要包括:

现有的大多数多相流量计都需要测量若干数据后,再根据这些数据计算出各相的流量,使计量精度受到很大影响,目前市场上大多数多相流量计在大部分流态下各相测量误差为?0%。

有目前用于多相计量的技术都要求必须掌握流体的特性,如介电常数、质量吸收系数等,才能比较精确地计量。如果流体特性出现变化或多相流量计用于多井计量,必须频繁地评价和标定多相流量计的传感器。

前市场上几种主要多相流量计的最高适用含气率为0.9~1.0,随着含气率的增加,液相的计量精度将受到影响。

相流量计普遍采用像微波等辐射源,而有关法规对使用辐射源有严格的限制。

有的多相流量计标定设施只能较好地标定组分测量仪器,而对流速测量尚未有令人满意的标定方法。此外,很多情况下是采用计量分离器来标定,由于计量分离器计量不准确,标定没有实际意义。

随着石油工业的发展,多相流量计将被越来越多的使用,今后其发展趋势是:

智能型:要确保测量模型和方案的正确性,需重视特征参数的选取。由于多相流动状态的不确定性及不稳定性,为了确保多相计量的准确性,应用智能化的测量方法进行数据处理,特别是应用模糊数学理论、人工智能技术、网络技术及小波分析理论。

合型:组合式一方面是指功能上的组合,例如将流速表和组分表组合起来使用;另一方面是指组合多种方法和技术来完成一种功能。尽可能地应用单相计量和气、液两相流动测试比较成熟的方法和技术,为实现在线实时计量,应满足信号连续采集。为适应数据实时处理,应与计算机合为一体,可操作性强。

用型:目前的多相流仪表的测量范围受到很多限制,如受含气率、含油率、含水率、粘度、盐度等的影响。因此,开发和研制大范围的多相流仪表势在必行,增加其通用性。同时,应建立比较完善的检测装置,对多相流量计进行标定,保证准确性。

济性:降低成本,加快工业化进程。在进行实验室研究工作后,需做大量的工作,尤其是现场实验,因为在实验室有许多方面没能考虑到,这是应该注意的。

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