旋进旋涡与V锥组合计量气液两相流实验研究

目的解决低渗透气田在井间串联、井口混输计量模式下,单井产气、产液量无法准确计量的技术难题。 方法基于旋进旋涡流量计和V锥流量计的单相计量原理,通过开展空气-水两相流的室内实验,分析了不同运行压力、气液比以及表观气速下单相流量计的混相计量误差变化规律。借助量纲分析法,分别建立了进动频率和压降与相关无量纲准数的关联公式,并采用室内实验数据分别进行了混相条件下的参数修正,利用两种流量计串联组合的方式,提出了一种适用于低含液率的湿气双参数组合计量模型,并采用延安气田现场的实流数据对模型计算精度进行了验证。 结果室内实验时,当湿气体积含液率小于1%时,旋进旋涡进动频率随体积含液率的升高而降低,出现“欠读”现象,而V锥流量计的计量压降随体积含液率的升高而增大,产生“过读”现象。当体积含液率大于1%时,由于气相含液量偏大,造成旋涡进动信号下降规律不明显,从而导致组合计量模型的结果可能出现失真,现场实流测试结果显示,组合计量模型的气相体积流量的平均相对误差为2.029%,液相体积流量的平均相对误差为15.066%,体积含液率的平均绝对误差为 0.059%。 结论旋进旋涡与V锥流量计的组合计量模型在气相含液量较低时,气相和液相的计量精度可满足现场生产需要,且加工设计成本较低,可以为延安气田排水采气井的气液混相计量提供技术支持。      

橇装式气液两相混输计量装置设计与应用

设计了一种橇装式气井井口气液两相混输计量装置,采用气液分离法计量液量和气量,实现了实时在线计量天然气和水产量,结合智能流量计,可以连续稳定地在气液两相混合流动中计量两相瞬时和累计流量,数据通过无线系统上传。该计量装置采用气液混输,避免了液体外排污染环境,节能环保,同时设计为车载模式,移动方便。通过室内与现场试验表明,该计量装置能连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相流量,平均误差均小于±5%,满足现场对气井产水、产气量计量精度要求。     

XF-2006TZ气液两相流量计研究

苏里格气田气井计量为带液计量模式,现有流量计无法测量单井产液量。为解决苏里格气田气井产气量、产液量的准确计量问题,现场开展XF-2006TZ气液两相流量计试验。XF-2006TZ气液两相流量计采用改进的锥形孔板噪声法计量,在气液两相流通过流量计孔板时,在孔板两侧中存在着差压噪声,这种噪声与两相流的流量、质量、含气率密切相关,从而可以计算出气、液两种介质的流量。现场试验表明,新型流量计能稳定地在气液两相流中同时计量各相流量,气量计量误差小于5%,连续产液井液量计量误差小于10%,基本满足现场对气井产气量、产液量的精度计量要求。     

井丛自动选井及气液两相流量计量装置的研发和应用

延XX井区位于鄂尔多斯盆地天然气富集区的南缘,属于致密气田,气井生产过程中产水,水气比范围为0～9 m³/10⁴ m³,构成“湿气”工况。项目气井单井计量工艺为单相(纯气)计量,主要有旋进漩涡流量计、孔板差压流量计等,单相流量仪表受到出液的影响,无法准确计量气井的气液产量,导致无法准确监测气井生产动态,制约着气井的科学、精细管理。因此,实时在线气液两相流量计量装置的研发和应用就尤为迫切。研发的气液两相流量计量装置是适用于湿气工况条件的气液两相流量计,可以在气液不分离的状态下,对气井产出的气液流量进行实时连续测量,适用于环状流、段塞流等常见流态。将其与多路阀相结合,该装置可远程控制自动选井/倒井,同时实现井丛多口井自动选井及气液两相计量,实时采集信号并进行数据处理传输,输出气量、液量、气液比、温度、压力等参数。室内实验和现场试验结果对比显示,气相、液相测量的结果相对偏差分别为-4.82%、-8.47%和7.69%、20.00%,满足现场工况的计量要求。      

XF-2005Ⅲ两相流量计在油气井测试中的应用

气液同采气井和伴生气井的气液计量准确性是目前面临的一大难题,XF-2005Ⅲ两相流量计采用多管束旋流分离器将气液两相进行高效分离,分别利用孔板流量计和楔形流量计实现气液在线计量,并具有液相测量补偿和含水率测定功能,大大提高了计量精度,同时计算机模块可以实现计量数据的直读和存储,有利于后期分析。现场应用表明,气的计量误差小于2.29%,液的计量误差小于2.33%,满足现场需求。     

喷嘴湿气井两相流在线计量装置研究及应用

传统的湿气井计量大多采用分离法,存在工艺流程复杂、造价高昂、占地面积大等缺陷。研制了以喷嘴为节流元件的湿气井气液两相流在线计量装置。应用Fluent软件仿真模拟了单相气、单相液、气液两相流过装置的流动特性,计算了虚高系数,建立了气液两相含率在线计量模型。CFD研究及现场应用表明:该装置模型计量精度高,气相计量误差在5%以内,液相计量误差在8%以内。该装置结构简单,可以将温度、压力、差压、气流量、液流量集成在一个表头显示,可以异地重复使用,维护量少,降低计量设备安装与维护成本,满足气田开发工程计量的需要。     

基于喷嘴虚高的气液两相在线计量模型的实验方法

针对湿天然气流量因虚高影响难以准确计量的问题,开展了基于喷嘴的气液两相在线计量模型的实验。通过实验测量分析了压差波动与气相含率、液相含率、干度的关系,利用压差波动数据拟合湿气干度-差压相关式,得到虚高相关式和修正后的气相流量计量模型,降低计量误差,提高湿气在线计量结果的准确性和可靠性。实验结果表明,湿气流经喷嘴计量装置时,液相含量对压差波动的影响占主导地位,气相含率在0.97以上时,压差波动的整体趋势随着气相体积含率增加而减小。经过虚高实验拟合修正的气相流量计量模型的计算结果与实验实测结果误差仅为8.7%,为油气生产过程中气液两相实时测量提供了一种新方法。     

油田气、液两相计量技术研究及应用效果评价

针对功图量油误差大,通过对CMS油气分离器改进,应用科里奥利质量计量技术,研制了适合三叠系油田油井计量的气、液两相计量装置,油气混合物经过气液分离器分离后,被分离成气相和液相两种状态,气相可通过气体流量计进行计量,液相由质量流量计进行计量,解决了气、液两相计量的难题。     

TPH-03小液量气液两相混输计量仪

为解决苏里格气田气井产水量、产气量的准确在线计量问题,研制了TPH-03小液量气液两相混输计量仪。该计量仪采用分离法计量气量和液量,主要功能是实时在线测量天然气及液态流量,同时提供现场的温度和压力等信息,并对采集的数据进行统计和管理。结合智能仪表,能够连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相瞬时和累计流量,数据可通过无线数传系统上传。该仪器无运动部件,不排放或极少遗留污染物,节能环保。室内与现场试验表明,该计量仪能连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相流量,平均误差小于±4%,基本满足现场对气井产水、产气量的精度计量要求。     

微机新技术在油井计量中的应用

油井两相分离变压控制仪表计量装置主要由两相分离器、浮子液位油气调节阀、质量流量计和气体流量计组成(见图1)。该装置采用油气两相分离器，将油井的采出液分离成液体和天然气。产液量由质量流量计计量，天然气产量由气体流量计计量。油气两相分离器的液面和压力，由浮子液位油气调节阀进行控制。浮子液位油气调节阀主     

三差压气液两相流流量计的研制与应用

为了对气液两相流流量进行准确计量,提出了基于弯管流量计的新型气液两相流流量测量方法。设计了由弯管、水平管和垂直管组成的三差压传感器,通过对3个差压信号进行分析,建立了压差与质量流量的关系模型,进而设计了三差压气液两相流流量计。同时通过标准表法对设计的流量计进行了试验验证。验证结果表明,三差压气液两相流流量计的测量精度达到±3%,可实现气液两相流的流量测量,与目前的两相流流量计相比精度有了很大提高。     

湿天然气槽式孔板在线计量技术研究

针对当前湿天然气井口计量存在的技术难题，基于双槽形孔板的计量元件，研制了低成本双节流式孔板组合的流量计样机，研究了流体通过双槽型孔板时的流动特性以及各种气液比下双槽型孔板之间差压、压力、温度信号与气液分相流量之间的关系，建立了适用于双槽形孔板流量计系统的数学计量模型，并用此模型进行了室内计量实验、现场实验和国家计量中心的标定。测试结果表明，在实验范围内，气相流量的最大测量误差小于10%，液相流量的最大测量误差小于15%。该工业样机计量精度可以满足实际生产的需要。     

试油井新型计量装置的研究与应用

为了实现试油井产出液气液分离计量,提高试油井计量的自动化程度,研制出一种试油井新型计量装置。该计量装置主要由气-液旋流分离器、旋进漩涡流量计、电磁流量计、自力调节阀、计算机控制系统等部分组成。装置整体采用橇装式结构,占地面积小,布局紧凑合理,集成度高。现场应用情况表明,该装置实现了液量、气量、含水率的连续测量,测量精度高,总液量计量误差≤5%,达到了设计要求。     

应用分流分相法测量高压蒸汽-水两相流体的流量

提出了应用分流分相法测量高压蒸汽-水两相流体流量的方法。首先从蒸汽-水两相混合物中分流出一小部分(约2%)流体进入分流回路,然后在分流回路内通过一个小型分离器将这部分流体分离成为单相流体,并用单相流量计分别进行计量,然后根据分流系数将测量值换算成被测流体的总流量。分流系数的第一个关联式由主回路流体阻值与分回路的流体阻值关系导出,第二个关联式由实验方法确定。实验结果证明该方法是一种可靠的两相流测量方法,流量计量误差小于±2.5%,干度测量误差小于±3.5%。     

天然气在线实流校准装置的建设及应用

在天然气流量计量中，由于大口径流量计现场装卸难度大，离线检定／校准难以实施。故使用移动式标准装置进行现场在线校准非常必要。文章介绍了长庆气田引进移动式天然气在线实流校准装置的工艺流程、主要技术指标和技术措施以及现场应用情况。该装置的建设不仅有利于提升气田计量管理水平和计量准确度，而且为开展在线实流校准方法及现场流量计应用研究创造了条件。     

石油多相流计量研究的现状和发展趋势

在原油开采过程中,为确定各油井的原油及天然气产量,了解地层油气含量及地层结构的变化,需对油井产出液中各组分的体积流量进行连续计量并提供实时计量数据,以优化生产参数,提高采收率。油、气、水三相计量,可以分解为两个技术要点,一是应将三相视为液相总量和气相两相计量,二是进行液相组分测量。在多相流量计中比较有代表性的流量计有：ＡＧＡＲ多相流量计,它的测量结果为油流率全程误差２％,读数误差 １０％;水流率全程误差 ２％,读数误差１０％;气体流率全程误差５％,读数误差１０％;总流率读数误差± ２％。新一代产品ＭＰＦＭ １９００流量计的测试误差在±１０％以内。ＴＥ Ａ多相流量计的测试误差在±５％以内。今后,多相流量计的研制和开发应向智能式、组合式、通用性及经济性的趋势发展。     

基于旋流和引射循环技术的湿气气液分离方法研究

天然气除湿对于天然气的安全输送和精确计量具有重要的意义。针对传统的湿气气液分离装置存在分离效率低、受流型影响大等问题,提出了一种基于旋流和引射循环技术的湿气气液分离装置和方法。通过室内实验的方法,对不同工况下的气液分离效率及压降特性等进行了研究。研究结果表明:①当表观气速为4.2~28.5 m/s、液相体积分数小于3%时,设计的气液分离装置的气液分离效率基本可维持在96%以上,压降最大为167 kPa;②随着气量的增大,气液分离装置的分离效率降低,压降增大;③湿气的液量对分离效率和压降的影响较小。上述研究结果可为工业生产中湿气的气液分离提供一种新的思路,具有重要的工程意义。      

高含水油井两相分离计量系统的技术改进

针对高含水油井液量波动大 ,低产油井间歇产液 ,用两相计量分离器配玻璃管量油的方法难以精确计量的状况 ,对传统的油井气液两相分离计量系统做了技术改进 :在分离器计量筒上安装超声波液位电极 ,用于检测计量筒内的高、低液位 ,控制液体出口电动球阀的开关 ;在气体计量管上安装自力式压差调节阀 ,使分离器与管汇间保持恒定压差 ,保证气液顺利排出 ;在液体计量管上安装振动管式液体密度计 ,用于排液时测量液体密度 ,由在线含水分析仪连续自动检测混合液的含水率。改进后的两相分离计量系统排油压力降为 0 38MPa ,含水计量误差降为0 4 % ,量油综合误差降为 3% ,达到了提高油井产液计量精度之目的。     

速度管排水采气井筒压降模型的评价及优选

准确计算速度管中气液两相流压力降,是速度管排水采气工艺优化设计、生产动态及排液效果分析的基础。文中以Orville Gaither 1963年以天然气/水作为实验流动介质,在管径25.4,31.75 mm速度管中测试的单相液流、气液两相流的实验数据为基础,首先优选了摩阻系数计算方法,其次对速度管中气液两相流的压降模型进行评价和优选,最后利用大牛地3口水平井速度管流压测试数据进行了验证。利用单相液流测压数据进行摩阻系数优选表明,AGA方法计算结果与实际情况最吻合,误差最小(压降平均绝对误差为22.37%);8个常用气液两相管流压降模型评价表明,Gray模型准确性最好,其次为Ansari模型。这为速度管排水采气井优选出了可靠的两相流压降计算模型,有助于提高工艺设计及排液效果诊断水平。     

单井气液自动计量技术

为了适应油田的发展,简化计量工艺,提高油井计量准确度,应用了单井气液自动计量系统。该装置主要由气液分离器、液体流量计、气体流量计、多通道选井装置和流量计算机组成。2007～2011年在新疆油田公司安装使用100多套单井气液计量装置,运行效果较好。该计量装置能实时在线计量液量和气量,并能存储和记录计量数据,实现了单井自动化计量。该系统简化了计量工艺,节约投资减少了生产成本,降低了员工劳动强度,取得了较好的经济效益,并在其他油田得到应用推广。