摘要：在三(sān)相流實驗裝置(zhì)上采用傘式集(jí)流器對渦輪流(liú)量計 在氣/水兩(liǎng)相流及油、氣、水(shuǐ)三相流中進行(háng)實驗，獲得了渦(wō)🚶‍♀️輪流💘量計在氣(qi)/水兩相流及油(you)/氣/水三相流條(tiao)件下的實驗數(shu)據，分析氣體對(dui)渦輪流量計測(ce)量流量的影響(xiang)。在氣❄️體流量🏃‍♀️較(jiao)低時，渦輪流量(liàng)計與液相流量(liang)的響應關系受(shòu)油水兩相🎯含水(shuǐ)率的影響較小(xiǎo)，可以将油/氣🔅/水(shui)三相的流量測(ce)量問題簡化成(cheng)氣/水兩相的流(liú)量測量問題。氣(qi)體會對渦輪流(liú)量計🆚産生🌈較大(dà)的測量誤差⛱️，當(dang)氣體流量爲3m3/d、液(ye)💰相流量小于10m3/d的(de)條❤️件下以及氣(qi)體流🐕量大于3m3/d的(de)條件下🔞，液相流(liu)量測量誤差大(dà)于10%。
0引言
　　渦輪流(liú)量計已廣泛應(ying)用于井下油、水(shui)兩相流流量測(ce)🔞量，它⛷️具有🤞儀表(biao)常數穩定的優(you)點，在油水兩相(xiang)流條件下可❗以(yi)正确測量流量(liang)，并取得良好的(de)應用效果。渦輪(lún)流量計通常在(zài)油/水兩相流條(tiao)件下進行标定(dìng)，對渦輪流量計(ji)的也主要在油(you)/水兩相流下進(jìn)行。大慶油田及(jí)中國多數陸相(xiang)油田的生産井(jǐng)普遍存💋在産氣(qi)、脫氣現象，在測(cè)試井段存在油(yóu)氣水三相流的(de)情況。氣相的加(jia)入使渦輪流量(liàng)計的響應特性(xìng)發生了明顯的(de)變化，對💞産出剖(pou)面的測量産生(shēng)了影響🏃‍♀️，氣體對(duì)低産井的測量(liang)影響尤爲嚴重(zhong)，因爲在低産🏃🏻‍♂️井(jǐng)中容易出現高(gao)含氣率情況，有(yǒu)必要渦⛷️輪流量(liàng)計在油井中産(chan)氣時的響應✉️特(tè)性。
　　渦輪流量計(jì)在油/氣/水三相(xiang)流下的響應已(yi)有人針對🈲不同(tóng)的測井儀器。基(ji)于傘集流渦輪(lún)流量計與放射(shè)性密度－持水率(lü)計🌍組合儀在油(yóu)氣水三相流流(liu)動📱裝置中的動(dòng)态結果，建立了(le)三相流渦輪流(liú)量計統☀️計測量(liàng)模型。對渦輪流(liú)量計在水平模(mó)拟井中測量油(you)氣水三相流進(jin)行了實驗。
　　在多(duō)相流模拟實驗(yan)裝置上采用渦(wō)輪流量計在油(yóu)/氣✍️/水三相流及(ji)氣/水兩相流條(tiao)件下開展室内(nei)動态實驗，渦輪(lun)流量㊙️計在油、氣(qi)、水三相流及氣(qi)/水兩相流低産(chǎn)氣（氣體流量不(bu)大于15m3/d）條件🏃🏻‍♂️下的(de)響應特性，計算(suan)氣體對渦輪流(liu)量計測量液相(xiang)流量産生✍️的測(cè)量誤差，爲該儀(yí)器應用到三相(xiàng)流的生産測⚽井(jing)中提供借🐆鑒。
1實(shi)驗條件及實驗(yan)方案
　　實驗在大(dà)慶油田測井試(shì)井檢測實驗中(zhong)心多相流實⭐驗(yàn)室24ｍ模⚽拟井中進(jìn)行。透明的有機(jī)玻璃井筒内徑(jing)❓爲125ｍｍ，實💃🏻驗介質爲(wèi)🔞自來水、柴🧑🏽‍🤝‍🧑🏻油和(hé)壓縮空氣，實驗(yàn)中油、氣、水的流(liú)量可以由儀表(biao)正确控制和㊙️計(jì)量。實驗儀器采(cǎi)用安裝有傘式(shi)集流器的渦輪(lun)流量計。傘式集(jí)流器具有16根金(jīn)屬傘筋，傘布采(cai)用高強🔴度薄織(zhi)料，質密不透氣(qi)，集流效果好。采(cǎi)用傘式集流器(qì)可以使測量通(tōng)道内的流體流(liú)速提高幾十倍(bei)，并且使被測流(liu)體✍️混合更加均(jun)勻。渦輪流量計(ji)安裝在集流傘(sǎn)上部，油/氣/水混(hùn)‼️合流體被集⛱️流(liú)傘集流後，從進(jìn)液口😘流入測量(liang)通道，流經渦輪(lun)流量計測量流(liú)量，再由出液口(kǒu)流回到井筒（見(jian)圖1）。
　　渦輪流量計(ji)位于傘式集流(liu)器上部，傳感器(qì)内徑爲19mm。渦👨‍❤️‍👨輪測(cè)量流量範圍爲(wèi)3～80m3/d，測量精度爲±5%。根(gēn)據儀器的工作(zuò)原理及儀器結(jié)構等條👌件，實驗(yàn)時氣體流量範(fan)圍爲3～15m3/d，流量🏃🏻‍♂️調節(jiē)分别爲3、5、7、10、15m3/d；油❤️水液(yè)相流量範⭕圍爲(wèi)3～80m3/d，流量調節分别(bie)爲3、5、7、10、15、20、30、40、60、80m3/d，含水率調節(jiē)範圍50%～100%。實驗中，先(xian)固定某一氣體(tǐ)流量，待氣體流(liú)量穩定後分别(bié)調節油水兩相(xiang)含水率和流量(liang)，待🙇🏻流動穩定後(hòu)，進行測量。

2實驗結果及分(fèn)析
2．1油氣水三相(xiang)條件下含水率(lǜ)對流量測量的(de)影響
　　在不同氣(qì)體流量下标定(dìng)了渦輪流量計(ji)在油、氣、水♍三相(xiàng)流中不同氣相(xiang)流量不同液相(xiang)含水率時的響(xiǎng)應圖2固定氣體(tǐ)流量5m3/d渦輪流量(liàng)計标定曲線曲(qu)線。圖2爲固定氣(qi)體流🌂量5m3/d、液相流(liú)量及液相含水(shuǐ)率變化時測量(liàng)的渦輪響應曲(qǔ)線，液相流量從(cong)60m3/d逐漸🔴遞減到5m3/d，含(hán)水率從100%逐漸遞(dì)減到50%。測量數據(jù)表明，當📱改變不(bu)同液相流量時(shi)的測量結果與(yǔ)10m3/d的測量結果一(yi)緻，即當固定氣(qì)體流量5m3/d時，在🈚同(tóng)一液相流量下(xia)，當含水率從100%變(bian)化🈚到50%時，渦輪響(xiǎng)應數值基本不(bu)變，保持在同一(yī)數值，即渦輪響(xiǎng)應受油水比例(lì)變化的影響較(jiào)小。分🧑🏽‍🤝‍🧑🏻析認🥵爲，當(dāng)液相流量大于(yú)5m3/d時，由于集流傘(san)的集流作用，使(shǐ)測量通道内的(de)流體流速提高(gao)，油水兩相以泡(pào)狀流流動，并且(qiě)使被測流體油(yóu)水混合更加均(jun)勻，減小了油水(shui)相間的滑脫效(xiào)應；氣相的擾動(dong)也減小了油水(shuǐ)相間的滑脫，使(shi)得渦輪流量計(jì)響應📧受油水兩(liang)相🔞含🎯水率變化(huà)影響較小，氣相(xiang)成爲影響渦輪(lún)流量計響應的(de)❌主要因素。

　　圖3爲固定(dìng)氣體流量5m3/d标定(ding)的渦輪流量計(jì)響應圖版。實驗(yan)數據表明，對于(yu)固定的氣相流(liú)量、不同含水率(lü)下的測量曲線(xiàn)🥰近于重合，說明(míng)對于固定的氣(qì)相流量渦輪🈚響(xiang)應與液相流量(liang)的響應關系受(shou)油水兩相含水(shui)率的影響很小(xiǎo)㊙️。因此，在氣體流(liu)量較低時，油/氣(qì)❄️/水三相的流量(liàng)測量問題可以(yi)簡化成氣/水兩(liǎng)相的📧流量測量(liang)問題。固定氣體(tǐ)流量10m3/d及15m3/d标定的(de)渦輪流量計響(xiǎng)應規律同圖3。

2．2氣/水兩相條件(jiàn)下的實驗結果(guo)及誤差分析
　　圖(tú)4爲傘式集流器(qì)渦輪流量計在(zài)氣/水兩相流圖(tu)4渦輪🧑🏾‍🤝‍🧑🏼流量計氣(qi)水兩相流标定(dìng)圖版中的響應(ying)圖版。渦☂️輪在低(dī)液💘量和🔴高流量(liang)時有不同的規(gui)律，在水流量高(gao)于15m3/d時，保持氣量(liang)不變👣，渦輪響應(yīng)與水流量呈線(xiàn)性關系。在低液(ye)量下，即在水流(liu)量🔴低于15m3/d時，渦輪(lun)響應與水相流(liú)量呈非線性關(guan)系。此時随着水(shui)流量的增加，渦(wo)輪響應也增🏃加(jiā)，但較純水時🌐的(de)響應增加緩慢(man)，而且随着氣量(liang)的增加，渦輪響(xiang)應對液相的敏(min)感性越差。當氣(qi)量達到10m3/d時，幾乎(hū)呈平的台階，說(shuō)明此時渦輪🌈對(duì)液相流量失去(qù)了分辨能力，渦(wō)輪流量計在👈高(gāo)氣量時測量低(dī)液相流量會🐆有(yǒu)較大誤差。分析(xī)認爲，當水流量(liàng)較低💜（水流量小(xiǎo)于15m3/d）時，在集流測(ce)量通道内，當氣(qi)量🌈較少時，氣相(xiang)滑脫明顯，氣相(xiàng)以較大的氣泡(pào)向💰上流動［如圖(tu)5（ａ）所示，水流量10m3/d、氣(qì)流量1．44m3/d］，氣相對渦(wō)輪起主導作用(yong)，使渦輪響應明(ming)顯偏高；随着氣(qì)相流量的🔴增👉加(jia)，持氣率不斷增(zēng)加，更多的氣✨泡(pao)在集流傘頂端(duan)聚集形成段塞(sai)進入集流通道(dao)。圖5（ｂ）爲水流量10m3/d、氣(qi)相流量4．8m3/d時拍攝(shè)的高🏒速攝像圖(tú)片，圖片顯示測(ce)量通道内氣/水(shui)兩相流爲段塞(sāi)流。圖6爲此時采(cai)集的渦輪響🔴應(ying)實🌈時波動信号(hào)，随大塊氣體段(duan)塞的出現，渦輪(lun)響應頻💁率劇烈(lie)波動，最高幅度(dù)可達40Ｈｚ，渦輪響應(ying)的平均⭐值增加(jiā)，導緻渦輪流量(liang)計測量流量明(míng)顯偏高。尤其是(shi)氣🛀🏻相流量較高(gāo)（大于９．6m3/d）時，在集流(liú)傘頂部形成氣(qì)頂，集流🐪測量通(tōng)道内的氣段塞(sai)更加嚴重，較多(duō)的水流量被迫(po)從集流傘與井(jing)壁之間的縫隙(xi)漏失，渦輪對液(ye)相🛀🏻流量變化失(shi)去了分辨能力(lì)，使渦輪流量計(ji)産生了較大的(de)測量誤差。



2．3測量誤差分析(xi)
　　在實際的産出(chu)剖面測量中，儀(yí)器通常在液相(xiang)中标定刻度圖(tu)版。測井時不知(zhī)道井下是否有(yǒu)氣，如果存在氣(qì)體，仍然使用液(yè)相圖版解釋，會(hui)産生很多誤差(cha)。
　　利用清水中渦(wō)輪的刻度方程(chéng)計算加入不同(tóng)氣體流量後渦(wo)輪⛷️響應頻率所(suo)對應的流量，即(jí)爲加入氣👈體後(hou)✂️的測量流量，再(zai)用所得測量流(liu)量減去配比的(de)标準水流量，得(dé)🈲到氣相加入後(hou)測量的絕對增(zēng)加值，即加入氣(qi)相流量産⛱️生的(de)測量誤差（見表(biǎo)1）。計算結果🎯表明(ming)，加入氣體流量(liang)後，渦輪的測量(liang)流✏️量明顯增加(jia)，尤其是液相流(liu)量較低時，增加(jiā)的測量流量更(gèng)高，氣體對流量(liang)測量産生了較(jiao)大的測量誤差(chà)。低氣量下☔，平🔆均(jun)1m3/d的氣量産生的(de)測量誤差大約(yuē)相當🏃‍♂️于5m3/d（絕對增(zeng)加值）。


　　利用(yòng)測量的絕對增(zeng)加值除以滿量(liang)程流量80m3/d，得到氣(qi)✉️體對流量測量(liàng)的滿量程誤差(cha)（見圖7）。計算結果(guǒ)表明，隻有🐇氣體(ti)流量爲3m3/d以下液(ye)相流量10m3/d以上時(shi)，滿量程測量誤(wu)差㊙️在10%以内，其他(tā)測點滿量程誤(wù)差♌均大于10%。
3結論(lun)
（1）氣體流量較低(di)時，在同一氣體(ti)流量下保持液(ye)相流量不變、液(ye)相含水率從100%變(bian)化到50%時，渦輪流(liú)量計與液相流(liú)量的響應關系(xi)不受油水兩相(xiàng)含水率的影響(xiang)或受油水兩相(xiàng)含水率的影響(xiǎng)很小，可以将油(you)/氣/水三相的流(liu)🐅量測量問題簡(jian)化成氣/水兩相(xiàng)的流量測✂️量問(wen)題。
（2）在不同含氣(qì)量條件下，渦輪(lún)在低液量和高(gāo)液量時有不同(tóng)的👉響應規律，在(zài)水流量高于15m3/d時(shí)，渦輪響應與水(shuǐ)流量呈線性㊙️關(guan)系。在水流量低(di)于15m3/d時，渦輪響應(ying)與🥰水相流量呈(chéng)非線性關系，當(dang)含氣量達到10m3/d時(shi)，渦輪響應呈水(shuǐ)平的台階狀💛，渦(wō)輪對液㊙️相流量(liàng)失去了分辨🏃能(néng)力。
（3）液相流量較(jiao)低時，渦輪流量(liàng)計測量流量明(ming)顯高于标準流(liu)量，即使是較低(di)的氣體流量也(yě)會對渦輪流量(liang)計産生較大的(de)測量誤差。當氣(qi)體流量爲3m3/d、液相(xiang)流量小于10m3/d的條(tiao)件下以及氣體(tǐ)流量大于✨3m3/d的條(tiao)件下，液相流量(liàng)測量誤差均⭕大(da)于10%。

以上内容來(lái)源于網絡，如有(yǒu)侵權請聯系即(ji)删除!