智能旋啟靶式流量計用于單井計量

王麗飛 徐春亮 孫振華

1中國石油大學（華東）化工學院2大慶油田采油六廠3中國石油大學（華東）科學技術研究院

智能旋啟靶式流量計用于單井計量

王麗飛1徐春亮2孫振華3

1中國石油大學（華東）化工學院2大慶油田采油六廠3中國石油大學（華東）科學技術研究院

為解決油田單井流量的準確計量問題，設計開發了一種智能旋啟靶式流量計，該裝置結合旋啟式單向閥結構特點和靶式流量計的測量原理，將流量的變化轉換成旋啟靶旋啟角度的變化，實現流量的測量。經過實驗室和現場試驗研究表明，該流量計具有靈敏度高、自適應能力強、量程范圍寬、穩定性好的特點，對間歇脈沖流量反映迅速、準確，適合測量多相管道輸送介質的綜合流量。

單井；智能旋啟靶式流量計；流量測量

為解決油田單井流量的準確計量問題，設計開發了一種智能旋啟式靶式流量計，將測量管的流量變化轉換成旋啟靶旋啟角度的變化，實現流體流量的測量，其具有精度高、量程范圍寬、穩定性好、成本低、維護方便等特點；并且智能旋啟式靶式流量計將微電子技術和計算機技術應用到信號轉換器和顯示部分，大大提高了流量計的性能。

1 結構和測量原理

智能旋啟靶式流量計的結構組成如圖1所示。

圖1 智能旋啟靶式流量計結構

智能旋啟靶式流量計由閥體和通道構成測量管，檢測口設置靶板，靶板通過角度傳感器與檢測口的側壁鉸接形成旋啟靶結構，角度傳感器的輸出端連接智能變送器。測量管的通道流過流體時，靶板受力并旋轉一定角度，通過的流體流速不同，靶板的旋啟角度也不同，角度傳感器發出的電信號不同，輸入智能變送器將電信號轉換成流量信號，實現多相流體流量的測量。

2 參數計算

當介質在測量管中流動時，因其自身的動能產生對靶板的作用力，從而舉升靶板產生角位移，靶板勢能增加，達到新的平衡，這個角位移同介質的質量流量存在對應關系，其數學公式為

式中q為介質的質量流量；Cq為流量系數；K為流量計結構系數；θ為靶板旋啟角度；θ0為靶板初始角度；α為介質黏度系數。

智能旋啟式靶式流量計結合靶式流量計流量測量原理和單向閥結構特點，把流體動能反映在靶板的旋啟角度上，避免了靶式流量計對小流量不敏感的問題。

3 流量計的特點

（1）智能旋啟式靶式流量計把流體動能反映在單向閥靶板的開度上，增加了靶板受力面積，提高了測量靈敏度，解決了靶式流量計對小流量不敏感的問題。

（2）通過靶板重心的變化反映靶板受力大小，提高了測量的穩定性。

（3）靶板受力情況相當于整個流通截面受力的綜合，這個綜合受力被完整地體現在靶板的旋啟角度上，檢測流體流動狀態的適應力強，適用于油井采出液含砂、含氣、間歇、高黏、小流量等復雜特性下的流量測量。

（4）測量數據可靠，重復性好，同時可以連續測量和進行數據分析，得到較為精確的計算結果；數據可以就地存儲：10 s采樣，數據存儲一年。

（5）適合于油井采出液流量變化大、介質不均勻等情況下的流體流量測量，解決了油田單井產量連續計量的難題。

（6）安裝簡單，維護方便，抗干擾、抗雜質能力強。

4 室內實驗

將智能旋啟靶式流量計同標準電磁流量計在實驗室內進行水流量對比測試，結果如圖2所示。圖中曲線A為電磁流量計測得的波形圖，曲線B為靶式全新多相流量采集單元測得的波形圖（曲線只反映趨勢，不代表數值）。

圖2 水流量對比測試

對比圖2中曲線可知：①兩種測量設備采集的流量趨勢大致是相同的，都可以反映實驗條件下的流量趨勢；②在流量發生變化時，黑色曲線比紅色曲線反映稍快，可見智能旋啟靶式流量計比電磁流量計對流量的變化更敏感。

5 現場應用

采用智能旋啟靶式流量計對某采油廠計量站外輸流量進行監控，2011年10月30日21∶40到10月31日0∶25流量曲線的采樣周期為10 s。從流量變化曲線上可以看出，該站在10月30日晚上9∶40到10∶30之間流量有明顯變化。第二天經核實該站有一口井在這段時間發生穿漏，巡檢人員10∶30去完成補卡操作。由此說明智能旋啟靶式流量計靈敏度高，穩定性好，檢測流體流動狀態的適應力強。

6 結語

結合旋啟式單向閥結構特點和靶式流量計的測量原理，智能旋啟靶式流量計將流量的變化轉換為旋啟靶角度的變化，經過實驗研究和現場應用效果表明，該流量計靈敏度高，能夠反映產液量趨勢，受氣體、雜質等影響小，對間歇脈沖流量反映迅速、準確，量程范圍寬，適合測量多相管道輸送介質的綜合流量，值得廣泛推廣應用。

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2014.8.047