ROXAR三相不分离流量计在凝析气田的应用

ROXAR三相不分离流量计在凝析气田的应用bookmark0李国娜*吉万成靳呈松孟波陈文中国石油塔里木油田分公司李国娜等。ROXAR三相不分离流量计在凝析气田的应用。石油规划设计，2008，析气井的油气水产量。介绍了ROXAR三相不分离流量计的结构、工作原理及其在凝析气田的试验应用。试验结果表明该流量计可以满足凝析气井的计量要求，具有较好的应用前景。

玻璃管量油、两相分离计量和三相分离计量是油田普遍采用的传统计量方法，但由于分离器具有大时，计量结果偏差较大。三相不分离流量计以其在线实时、结果可重复性高和操作简便等特点逐渐被认可，成为单井计量的发展方向。

塔里木油田作为西气东输工程的主力气源地，参与西气东输供气的5个大中型气田中，有4个是高压凝析气田。塔里木油田凝析气井计量通常采用三相分离计量装置，但由于凝析油密度小，在管道中流动时极易分层，现有工艺流程难以取到有代表性的油水混合样。因此，三相分离计量方式不能准确地掌握单井含水率及变化趋势，难以满足凝析气井长期稳定生产的需要。为此引进了能够在线实时计量、计量精度高、范围宽和操作简便的ROXAR三相不分离流量计在凝析气田试验应用。

相同（大气泡即为离散气体），小气泡流速与液体流速相同（小气泡即为游离气体），三相不分离流量计竖直测量管段内油相流速和水相流速相同。测量计算原理如所示。

体积流量率0为：1三相不分离流量计的研究bookmark11.1结构与工作原理ROXAR三相不分离流量计主要由伽玛密度计、电容测量及传感器、电导率测量及传感器、文丘里装置和流量计算机构成。

单井来油气水混合物假设为四相流体，即油、水、离散气体和游离气体。大气泡流速与气体流速由于测量管横截面积已知，油、气、水各相流量率的计算可转换为相分率和各相流速的计算。介质的相分率可通过测量电容率或电导率来获取；流速由互相关算法和文丘里管测得。

1.1.1相分率计算电容率方程：*李国娜，女，1982年生，助理工程师。2006年毕业于浙江大学自动化专业，现在中国石油塔里木油田分公司天然气事业部从事自动化仪表工作。通信地址：新疆库尔勒中国石油塔里木油田分公司天然气事业部，841000分率；p――水相分率，――油相分率；￡气――气相电容率，F/m；￡水――水相电容率，F/m；￡。油油相电容率，F/m.油相电导率，S/m.油相密度，kg/m3.其中，p油、p水和p气计量前输入；￡油根据输入的流体PVT参数由流量计算机求得，￡水为常数约等于70F/m，￡气为常数约等于1F/m；口水根据输入的流体PVT参数由流量计算机求得，<7油和气均为常数，数值趋于无穷大；p混合物用伽玛密度计可测得，￡混合物用电容传感器可测得，7混合物用电导率传感器可测得；a为单位时间内大气泡和小气泡在混合物中占的体积百分数，p为单位时间内水相在混合物中占的体积百分数，Y为单位时间内油相在混合物中占的体积百分数，a、p和y均为方程中的未知变量。混合物低含水期电容传感器工作时，电容率方程、密度方程和归一方程3个方程联立求解油气水各相相分率；混合物高含水期电导率传感器工作时，电导率方程、密度方程和归一方程3个方程联立求解油气水各相相分率。1.1.2流速计算ROXAR三相不分离流量计在已知距离为d的两点上分布着成对的电容探测电极和电导探测电极。当同一流体依次经过探测电极时，探测电极会连续地收集两组电信号，这两组电信号所形成的曲线形状相似，但处于不同的时间区段。对这两组电信号曲线进行互相关运算，可得出极大值，该值对应的时间为r，即为流体从电极A流至电极B所需的时间。则流体流速K：其中为已知量，r可通过互相关运算得出，利用的绝对误差为1.5°%4°%；气相的相对误差为6°%8°%.标准速度范围：低GVF2关键技术2.1互相关法测流速ROXAR三相不分离流量计采用互相关法测流速，主要技术特点：是非接触式测量，减少测量对流体的扰动，并能在恶劣的测量环境中保持其功能，经久耐用；二是在停机状态下，电极测量、伽玛密度测量均有自标定功能，有效避免了结垢对测量结果的影响。文丘里装置内表面采用特殊含氟涂层，由于其喉部流体流速较快，在一定程度上避免了结垢对喉部截面积的影响，同时定期清洗标定可使仪表在使用期间保持较高的精度；三是快速时间响应，对于产量波动较大的流体仍能保持较高的精度；四是两套探头互为冗余。2.2双重速度法为了解决气液相间滑差，ROXAR三相不分离流量计采用双重速度法测量气液相流速，主要技术特点：是测量结果可重复性好；二是高量程比；三是非接触式测量，无混合器，无分离装置，压力损失小；四是3种独立的流动速度测量方为含水率测量提供冗余。2.3自标定功能针对三相不分离流量计标定困难的问题，ROXAR三相不分离流量计在流量计算机中提供自标定功能。流量计在停用状态下，清空流量计内的油气水，计算机可对伽玛密度计、电容传感器、电导传感器标定，以降低流量计的误差。3现场试验在吉拉克凝析气集中处理站现场试验ROXAR三相不分离流量计，将三相不分离流量计安装在计量分离器前端汇管上，在线实时计量单井油气水产量，测试结果见表1、表2.表1ROXAR三相不分离流量计在LN57井的测试数据三相流量计流量测试分离器流量偏差/°%工况气/工况水/工况气流量总液量质量含水率表2可重复性测试数据项目工况气流量液相质量流量质量含水率判定标准/%测试组数*大正偏差/%*大负偏差/%可接受的测试组数置信度/°%结论可信通过现场测试，证明ROXAR三相不分离流量计的可重复性和精度能达到现场试验验收依据中的相关技术要求，可满足高压凝析气井计量分析及资料录取的技术要求。4应用推广三相不分离流量计主要用于油井计量和生产优化。多相计量技术与传统的基于测试分离器的油井计量技术相比，在技术上具有较大优势，成为油气井计量的发展方向。三相不分离流量计还可以在线实时计量凝析气井的油气水产量，准确计量含水率，监控气井生产状况，避免水窜、气窜和严重堵塞等异常情况的发生。例如：塔里木油田凝析气井通常底水活跃，水窜时有发生，水淹油层造成无法弥补的损失。三相不分离流量计可在线实时计量凝析气井的含水率，当含水率突然上升时可立即关井，修井控水作业或更换小口径油嘴，以避免水窜事故的发生。如果原油有严重的乳化和泡沫问题，三相分离器分离效果不理想，油水分离不彻底。可安装三相不分离流量计，在线计量油气水三相流量。ROXAR三相不分离流量计无须分离、混合、没有活动部件，可准确地计量高压凝析气井的油、气、水产量。仪表具有较好的长期稳定性、准确性和可重复性，在现场已使用一年多，效果良好，可满足塔里木油田凝析气井计量的要求，具有广阔的应用前景。