海默兩相流量儀用于氣田地面排液計量

川慶鉆探長慶井下技術作業公司

海默兩相流量儀用于氣田地面排液計量

楊濟龍 葉忠漢 鄭松柏 樊偉 候光東川慶鉆探長慶井下技術作業公司

海默兩相流量儀是利用伽馬射線吸收技術測量相分率，利用文丘里流量計測量氣、液兩相流總流量，通過專用流量計算機（DAU）采集信號并分析和計算測量結果。根據4口井的測量情況，海默氣液兩相流量儀結構設計基本能夠滿足放噴及測試求產測量的工藝條件。海默氣液兩相流量儀能夠對氣和液進行連續、在線、自動測量，但是氣井在開井放噴初期被測流體溫度很容易降到-35℃以下，而流量儀在-19℃時就無法計量了，說明海默氣液兩相流量儀自帶的恒溫套筒無法保證被測流體的溫度在測量范圍內。建議將調節閥改成電控或氣控，真正實現自動處理。

海默兩相流量儀；參數；流量；測試；準確度

1 海默氣液兩相流量儀簡介

1.1基本原理及特點

兩相流量計的功能就是在不分離的情況下，依賴對一些流體參數的測量給出兩相流的每一種流體的流量（液、氣）。

海默氣液兩相流量儀測試基本原理見圖1。通過確定每一種組分的瞬時速度和截面占有率，從而確定每一組分的量。因此實現兩相測量的關鍵是測量相分率（截面占有率）和相流率（流速測量可以理解為瞬時流量測量）。海默兩相流量儀是利用伽馬射線吸收技術測量相分率，利用文丘里流量計測量氣、液兩相流總流量，通過專用流量計算機（DAU）采集信號并分析和計算測量結果[1]。

圖1 海默氣液兩相流量儀測試原理

兩相流量儀的主要特點：對油氣進行連續、在線、自動測量，可測出日產油、水、氣的量以及井口壓力、溫度數據，并把它們顯示、打印出來。如果與多路閥結合使用，可實現單井無人計量；系統質量輕，結構緊湊，占地面積小，對被測介質溫度無要求，只要介質能夠流動就可以進行計量；考慮到日常維護費用、占用平臺面積等間接因素，具有投資少、操作費用低的特點。

1.2測量流程

測量時，打開旁路閥2和3，關閉旁路閥1，待測介質進入氣液兩相流量儀，通過流量儀的測量段，在此測量段安裝有文丘里流量計和單能伽馬傳感器，完成氣液兩相總流量和含氣率的測量；之后經由工藝管線至流量計的出口管段，進入下游的工藝管線。

1.3基本設計參數

設計壓力：25MPa；設計溫度：-50～85℃；測量口徑：DN65mm；總重量：1 300 kg；外型尺寸：1 455mm×1 025mm×2 190mm；防爆等級：EEx d IIBT6；現場供電：AC 220 V 300W。

1.4測量范圍及準確度要求

根據實際要求，海默氣液兩相流量儀選擇的是DN80mm和DN40mm的測量管。測量范圍準確度見表1。

液流量為0～1800m3/d；氣流量為0～8500 m3/d；含氣率為0～100%。

表1 海默氣液兩相流量計測量準確度要求

2 現場使用與效果分析

2.1兩相流量儀壓裂改造排液測試

（1）靖3X—x7井位于內蒙古自治區烏審旗蘇力德鎮，構造屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，為了提高裂縫導流能力，提高單井產量，決定對該井進行壓裂改造排液測試，數據見表2。

表2 靖3X—x7井流量儀測量測試求產數據

（2）靖3X—x8井位于內蒙古自治區烏審旗蘇力德鎮，構造屬鄂爾多斯盆地伊陜斜坡，為了提高裂縫導流能力，提高單井產量，決定對該井進行壓裂改造排液測試[2]，數據見表3。

表3 靖3X—x8井流量儀測量測試求產數據

2.2兩相流量儀與臨界流量計測量結果對比

測試求產階段，2口實驗井用臨界速度流量計測試求產，測試結果與海默兩相流量儀測量結果對比。

靖3X—x5井：流動時間2013年10月13日8∶30至10月16日14∶00，歷時77.5 h；穩定時間2013年10月16日0∶00至10月16日14∶00，歷時14 h。工作制度：井口針閥開1/3，孔板為12mm。穩定參數：油壓4.3 MPa，套壓5.1 MPa，上流壓力2.2 MPa，上流溫度7℃。臨界流量計計算穩定時的日產氣量為49 912m3，累計放氣量177 363m3。兩項流量計計量的穩定階段日產氣量40 579m3，日產水量3.72m3；累計產氣量150 927m3/d。對比二者間日產氣量差為9 333m3，誤差約18.7%；累計產氣量差26 436m3，誤差約為14.9%。

靖3X—x7井：流動時間2013年10月19日16∶00至10月22日16∶00，歷時72 h；穩定時間2013年10月21日21∶00至10月22日16∶00，歷時19 h。工作制度：井口針閥開1/3，孔板為8mm。穩定參數：油壓5.0 MPa，套壓10.4 MPa，上流壓力0.6 MPa，上流溫度1℃。臨界流量計計算穩定時的日產氣量為6 534m3，累計放氣量26 088m3。兩項流量計計量的穩定階段日產氣量5 103m3，日產水量6.54m3；累計產氣量22 077m3/d。對比二者間日產氣量差為9 333m3，誤差約21.9%；累計產氣量差4 011m3，誤差約為15.4%。

從上面數據對比分析發現2種測試方法測得日產氣量誤差約為20%～30%，累計產氣量誤差為15%～20%。

2.3現場施工中單相純液測試結果對比

（1）2013年10月2日，靖3X—x7井洗井施工，用洗井液對海默流量儀測試累計液進行對比測試試驗，試驗中700型水泥車排量500～600 L/min，數據見表4。

表4 測試對比數據

（2）2013年11月5日，靖3X—x8井酸壓施工前對流量計進行純液計量分析，將S&S60BBL混砂車HOFFER渦輪流量計計量的出液數據圖與流量儀計量的出液數據對比，試驗中SS2000型主壓車排量1 000 L/min，數據見表5。

表5 液量數據對比

由上面試驗數據可得，誤差均小于5%，滿足測試準確度要求。

3 結論及建議

（1）根據4口井的測量情況，海默氣液兩相流量儀結構設計基本能夠滿足放噴及測試求產測量的工藝條件。

（2）海默氣液兩相流量儀能夠對氣和液進行連續、在線、自動測量，但是氣井在開井放噴初期被測流體溫度很容易降到-35℃以下，而流量儀在-19℃時就無法計量了，說明海默氣液兩相流量儀自帶的恒溫套筒無法保證被測流體的溫度在測量范圍內。

（3）建議將調節閥改成電控或氣控，真正實現自動處理。

（4）建議增加與井口匹配的電子壓力表，并連接到流量儀，實現對套壓的實時在線監測。

（5）海默氣液兩相流量儀工作時測試界面曲線圖由于量程太小不能正常顯示，無法直觀反映作業井的測試趨勢，建議增大量程。

[1]許其清．兩相流流量測量技術研究[D]．南京：南京理工大學，2004.

[2]趙鑫，金寧德，王化祥．相關流量測量技術發展[J]．化工自動化及儀表，2005（1）：1-6.

（欄目主持 關梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.028