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三相不分离流量计量技术研究 流量计技术指标

时间:2020-07-30    来源:仪多多仪器网    作者:仪多多商城     
摘 要: 在吉拉克凝析气集中处理站现场试验挪威Roxar公司的三相流量计,将三相流量计安装在三叠系计量分离器前端汇管上,在线实时计量单井油气水产量。通过现场测试证明,MPFM1900VI三相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,可适用于高压凝析气井计量分析及资料录取工作。
关键字: 流量计 测量 相分率 流速 流量率

1 装置结构

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。数据采集系统主要有温度变送器、压力变送器、差压变送器、伽玛密度计、电容传感器、电导传感器和流量计算系统构成。结构见图1、图2。


图1Roxar三相不分离流量计结构


图2Roxar三相不分离流量计内部视图

2 测量原理

Roxar三相不分离流量计测量原理见图3。


图3Roxar三相不分离流量计测量原理

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),三相流量计竖直测量管段内油相流速和水相流速相同。

设:Q为体积流量率;A为体积相分率;v为流速

Q=Av (1)

体积相分率等于相分率与测量管横截面积的乘积,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。

(1)相分率的计算。设:ρ油为油相密度;ρ水为水相密度;ρ气为气相密度(油相密度、水相密度和气相密度计量前输入);ε油为油相电容率;ε水为水相电容率;ε气为气相电容率(油相电容率根据输入的流体PVT参数由流量计算机求得,水相电容率为常数,约等于70,气相电容率为常数,约等于1);σ油为油相电导率;σ水为水相电导率;σ气为气相电导率(水相电导率根据输入的流体PVT参数由流量计算机求得,油相电导率和气相电导率均为常数,数值趋于无穷大);ρ混合物为混合物密度;ε混合物为混合物电容率;σ混合物为混合物电导率(混合物密度用伽玛密度计可测得,混合物电容率用电容传感器可测得,混合物电导率用电导率传感器可测得);α为气相分率;β为水相分率;γ为油相分率(气相分率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,水相分率为单位时间内水相在混合物中占的体积百分数,油相分率为单位时间内油相在混合物中占的体积百分数,α、β和γ均为方程中的未知变量)。

混合物低含水期电容率传感器工作,电容率方程、密度方程和归一方程三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,电导率方程、密度方程和归一方程三方程联立求解油气水各相相分率。

(2)流速和流量率计算。Roxar三相流量计在已知距离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T,即为流体从电极A流至电极B所需的时间。

假设:V为流体流速;d为电极位差;T为流体从电极A流至电极B所需的时间。则

V=d/T (6)

其中:d为已知量,T可通过互相关运算得出,求解方程(5)即可求出流速(当通过电极的流体为大气泡时,计算出的流速为气体流速;当通过电极的流体为小气泡时,计算出的流速为液体流速)。

有时互相关运算不能得出极大值,此时认为互相关运算失败。Roxar三相流量计在计算流速时可以设定互相关运算的最小允许成功率,低于设定值时,不取信互相关运算的结果,以文丘里计算的流量为准。

文丘里装置流速计算公式

其中:M为质量流速;dp为文丘里差压;C为流量系数,C=f(ReD,β);E为补偿系数,E=1/ReD为雷诺系数;β为内外径比,文氏喉管内径/文氏管内径;ε为扩大系数,ε=f(dP/P,β,γ);γ为定压热容与定容热容的比值,γ=CP/CV;A为文氏喉管通过面积。

得出油气水相分率和气液相流速,求解方程1即可算出油气水各相的体积流量率。

(3)主要技术指标。操作范围:0~100%含水比率(WLR);0~98%气体空隙率(GVF);测量精度:液相相对误差为3%~6%;含水率(90%置信度)绝对误差为1.5%~4%;气相相对误差为6%~8%;标准速度范围:低GVF为1.5~15m/s;高GVF为3.5~35m/s;管道尺寸为2~12inch(43~220mm);设计压力为69000kPa;设计温度为150℃(3028/)。

(4)现场试验。在吉拉克凝析气集中处理站现场试验挪威Roxar公司的三相流量计,将三相流量计安装在三叠系计量分离器前端汇管上,在线实时计量单井油气水产量。通过现场测试证明,MPFM1900VI三相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,可适用于高压凝析气井计量分析及资料录取工作。

3结论

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。仪表具有极佳的长期稳定性、准确性和可重复性,可满足塔里木油田凝析气井计量的要求。综上所述,Roxar的三相不分离流量计在塔里木油田具有广阔的市场前景。



    涡轮流量计是一种测量精度很精确的流量计,因此涡轮流量计对现场的条件比较敏感,对工况安装条件有较为严苛的要求,用户在使用过程中须尽量满足它的测量条件,以便保持出厂精确度。在流体介质的温度压力与参比条件差别较大时,可根据传感器的材质和温度压力计算出传感器壳体的体积变化,对仪表读数加以修正。当流体介质工作状态下的粘度与标定流体的粘度相差较大时,应根据我公司提供的粘度修正曲线进行修正。涡轮流量计对其上下游的直管段长度有一定要求,应设法满足,特别是在用户要求高精度时。仪表显示的是介质工作条件下的体积流量,若要知道标准体积流量或质量流量,还需要进行密度补偿。

    根据长期在安装与维护过程中总结经验来看,涡轮流量计测量精度下降的原因都是有共性的,具体来说涡轮流量计在使用过程中精确度下降,可能是以下这些原因:

    1、介质中一般都有一些杂质,对轴承、轴要产生磨损,使两者间的间隙增大,动件的动平衡被破坏,转速下降,或者脏物进入间隙内,使运动阻力增大,转速下降。这些原因都造成仪表显示值减少,出现负误差,对流体的供方不利。

    2、流体温度、压力的变化可能使管道内液体逸出所含的空气或者因管道内的压力低于流体的饱和蒸汽压、使部分液体变成蒸汽,也可能因介质的负压使外面的气体被吸入管道内,这些气体随着被测液体流动,造成仪表指示值增大,出现正误差,对流体的需方不利。

    3、流体中的纤维状或粘性杂质附在流量计的转动部分,使转动阻力增大,造成仪表的指示值减少,出现负误差,对流体的供方不利。

    4、工作环境比较恶劣,例如,电磁场干扰、灰尘、高温、振动、潮湿等,可能造成涡轮流量传感器的误动作或失灵,直接造成涡轮流量计的示值误差,误差是正值也可能是负值,可能不明显,也可能完全失效。对于上述现象,在比较严重时,能从流程工作状态的对比中发现问题,容易采取相应措施。但是,在问题初期,不采取特殊措施就不能发现问题。

    根据涡轮流量计原理和现场工作经验,我们建议在涡轮流量计安装初期,在流量计的上游、下游各2倍管径的管壁上增设一对测压口,需要时与差压计相连,在工作状态下,记录流量计指示值与差压计指示值之间的对比关系,如果这时一切正常,就把这个对比关系作为以后检查流量计工作是否正常的依据。比如,定期测量这个对比关系,若发现同样的差压计指示值下流量计指示值偏小,则可怀疑到流量计出现故障。检查流量计的传感器时,可以先检查发讯器。方法是单独取下发信器,输入一个已知信号,对照输出值,即可发现问题。若故障无法短时间排除,可以换上新的。如果不是它的原因,则应当把流量计从流程管线上卸下,进一步仔细检查,对症处理。对于比较脏污的流体或者有可能产生气体的液体,在安装流量计时,可以在它的上游加装过滤器或消气器、集气器,加强日常维护工作,定期清理过滤器、排除消气器、集气器里的气体或杂物,确保流量计的正常运行。





涡街流量计和涡轮流流量计的区别

  涡街流量计和涡轮流流量计都是常用的流量测量仪器,同时具有测量精准、操作简便、性能稳定、使用寿命长等有优点。两者在使用上还是存在一定的区别的,那么涡街流量计和涡轮流量计的区别是什么呢?

  涡街流量计:主要用于工业管道介质流体的流量测量,如气体、液体、蒸气等多种介质。其特点是压力损失小,量程范围大,精度高,在测量工况体积流量时几乎不受流体密度、压力、温度、粘度等参数的影响。无可动机械零件,因此可靠性高,维护量小。

  涡轮流量计:是一种速度式仪表,它具有精度高,重复性好,结构简单,运动部件少,耐高压,测量范围宽,体积小,重量轻,压力损失小,维修方便等优点,用于封闭管道中测量低粘度气体的体积流量和总量。在石油,化工,冶金,城市燃气管网等行业中具有广泛的使用价值。

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涡街流量计 涡街流量计和涡轮流流量计的区别_涡街流量计

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