國內外多相流計量技術的發展

高 巍

湖北省襄陽市襄陽輸油處生產技術科，湖北襄陽 441000

60年代開始人們就對多種存在形式的流體在同一輸送管中的輸送狀態作了研究，由于當時工業水平的限制，多相流輸送技術一直存在缺陷，其中最為核心的是多相流的計量技術。近年來，隨著計算機技術的快速發展，以油氣水混輸技術為代表的多相混輸技術不斷發展，多相流的相關測量技術得到了極大的進步，因而可以使該技術能夠在目前的生產中應用。加之目前油田開發逐步進入海洋，又使得該技術有了更為廣闊的應用空間，同時也促進了該技術的發展。國內外公司相繼投入大量的資金研發多相流計量計，并廣泛的實驗與應用。

多相流的技術發展，實現了進口原油的多相流計量，與傳統的分離計量相比，有了極大的提高。這一技術實現了油田井口計量技術里程碑式的改進。傳統分離計量設備需要極大的投資，通過改進后的技術，可以實現設備的小投入，帶來了可觀的經濟效益。在沙漠和深海的油田開發中，由于其具有工藝簡單，計量精確的特點，更容易產生經濟效益，故而應用也更為廣泛，所以本文在這里簡要介紹了國內外多相流計量技術的發展歷程，并就現在多相流測量技術的發展作了簡要的介紹。

1 多相流計量技術現狀

多相流的測量技術在開發上面也有很多的技術難題，不少的研究機構和廠家在研究整個測量流程的時候都或多或少的遇到了各種各樣的難題，但每個廠家均在其自己研究的產品上獲得了突破，解決了相應的技術難題。比如利用小型取樣分離技術的多相計量系統，在測量的過程中就會遇到原油起泡的問題，如果分離器內的氣液分離效果不好，含水量的測量值就會不精確，甚至出現較大的偏差，多相流計量機的性能也會受到影響。而采用微波、電感和電容技術實現多相流測量的流量計，它又只有滿足在油連續相乳化液的流型的條件下才能使用，假如流體中的必要的特征出現變化或是不存在，往往會影響測量的精度出現大幅度的改變。

目前有部分多相流計量計測量采用的是混合器的測量方式，它的測量要求在一定的時間和空間內要有穩定而均勻的測量物質。混合效果的好壞會直接影響到測量的結果，核子技術也普遍的被用于多相流測量技中，一般會用它來測量混合流體中的氣體含量，也可以用來測定液體中的含水率。雖然目前的測量技術有了飛速的發展，還面臨著許多的技術難題，上述技術都還存在著難點問題。目前雙能系統以非插入方式也被應用于測量計中，它主要用來測量全組分范圍內液體的測量水以及氣體的百分含量，但是有以下幾個問題要注意。一是管壁可以看作是最大的衰減器，特別是在低光子能的情況下，衰減的非常厲害。二是在確定質量吸收系數的時候，一般情況下不容易確定，這會給測量的精度帶來一定的影響。雙能技術測量的原理是通過測量水和油質量吸收系數的差別來實現計量，往往這種差別只有光能的百分之幾，因此任何質量吸收系數的偏差都會影響到測量存在差異。

總之，目前所有的測量技術都有其存在的有點，也有其缺點。我們只有通過大量的試驗數據來分析，提高在整個流量組分和流體計量的準確性。

2 具有代表性的多相流量計

目前，有很多國家都和公司都投入了大量的人力和物力進行多相流計量技術的研究和公關工作，有的已經在油田試驗取得成功，有的已經應用于實際生產，這里就介紹下幾種應用較為廣泛的流量計。

2.1 美國Texaco公司的海底多相流量計

Texaco公司的多相流量計的系統組成可以分為兩部分，其中一個是利用裝在取樣回路上的微波含水分析儀來測定含水率，它可以準確的測得流體中的含水率。一個是存放在海底的重力分離器，它的主要工作是對對油井產出液進行氣、液兩相分離，通過分離后得到的液體被裝在氣出口的流量計測量，可以得出氣體的含量，總液量則用一個差壓流量計進行測量，這些數據再加上測得的溫度值、壓力，通過計算機軟件進一步運算即可計算出油、氣、水的流量。

2.2 美國Agar公司的MpFM-301多相流量計

MpFM-301多相流量計采用的是利用不同類型的流量傳感器進行多相流的氣、液兩相計量，用由兩個文丘里管組成的雙動量流量計來測的流體總的質量，同時可以測出流體的流量，另外再用一臺容積式流量計來測量多相流的總體積以及流量，通過這些測得的數據可計算出多相流的氣、液流量。最后再加上一個專用微波原油含水分析儀，通過該儀器可以測定進行含水率，該含水分析儀可在同一流體中存在氣相的條件下測出混合液中的含水率。這樣通過數據分析即可得出油、氣、水各單相流量。

2.3 美國MFI公司的LP多相流量計

LP多相流量計由兩部分儀表組成∶一個測量混合物密度的射線密度計和一個測量多相流混合物介電常數的微波檢測器組成的組分計構成了測得各組份質量百分比的測量系統，油、氣、水各相所占的質量百分比均可以通過它測得；另一部分測得的數據是通過測量多相流速度的流量計得到，利用在兩個已知軸線距離的橫截面之間做快速微波介電測量，從而通過時間和距離得出流速。這樣，油、氣、水各單相流量就可通過這些數據獲得。

3 對多相流計量技術的展望

石油工業領域對多相流技術的發展寄予了極大的期望，通過不斷發展的經驗技術的積累，我們已經開發出來計量較為準確的測量系統。但與人們通常所熟悉的單相計量儀表所能達到的指標相比較，多相流量計所達到的不確定度仍與分體計量技術相當。

目前多相流技術發展雖然取得了里程碑式的發展，但從短時間來看未來的每種多相流量計只能應用于某一特定的區域，從另一方面來說就是高含水井和氣舉井需要應用到不同的多相流測量計。

隨著多相流計量技術的不斷發展進步，傳統的分離式流量計會逐步退出到實際應用領域，具有更多智能分析能力的多相流量計系統會更為廣泛，并會有新的技術不斷的被開發和應用。應用智能多相流量計系統，在將來不僅可以為我們提供多相流的流量信息，還可以提供流量計的狀態并測得流體的質量，在計量領域會帶來更為可觀的經濟效益。所以個人認為計量技術的發展會有一個更為廣闊的空間，也期待有更多的新技術被實際應用。

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