油气混输三相不分离计量技术研究与试验

【摘要】多相流计量问题是世界性计量难题。我厂在积极推广油气密闭混输集输模式，进行油田伴生气资源综合治理的同时，努力引进先进多相流计量技术及设备，以解决油气密闭混输情况下的油气水三相不分离计量问题。

【关键词】多相流 计量 密闭集输

自上世纪以来，美、英、挪威、俄罗斯等国的一些大石油公司相继开展了多相流技术研究，并研制开发了多种类型的多相流量计。我国多相流计量研究虽然起步较晚，但也已形成了相当规模，如兰州海默公司的MFM2000型三相流量仪、西安朗森公司的TFM-600三相流量仪等产品，已在国内部分油田试用。

1.1 原油计量现状

单井计量方面：双容积分离器作为一种成熟的单量技术在我油田得到了广泛的推广使用，它的主要优点在于运行稳定可靠、单量精度较高，然而对于目前高油气比下的油气密闭混输流程来讲已达不到密闭计量的工艺要求。

区域计量方面：目前以腰轮流量计为主，该流量计是容积式流量计，主要优点是对液体计量精度高、重复性好，但存在对介质纯净度要求过高、高油气比时误差大等缺点，已无法满足油气密闭混输集输模式下的区块计量要求。1.2 解决方案

通过调研选择成熟的油气水三相不分离在线计量产品，在高油气比油田区块具有密闭集输工艺的丛式井组井场、计量接转站、联合站的现场安装试验。

油气水三相不分离计量技术的实验成功，将不仅能解决单井、井组（站）油气密闭混输情况下在线计量技术难题，而且能在很大成度上可以简化现有的集输工艺，因此我们经过调研比较后，选择引进西安朗森科技有限公司的TFM-600原油-水-天然气三相流量仪进行现场油气水不分离在线计量实验。

2 TFM-600原油-水-天然气三相流量仪

该流量仪是由西安朗森科技有限责任公司与西安交大多相流国家重点实验室合作开发的新一代三相流量仪。它吸收了国内外多相流计量技术方面的诸多优点，在原有TFM-500原油-水-天然气三相流量仪的基础上进行了改造。

2.1 结构及原理分析

从图1可以看出TFM-600原油-水-天然气三相流量仪特点是不需要分离罐，无任何运动部件，无放射，能够连续、稳定、自动计量油气水三相的流量流量计。

主要测量原理是应用倒U型管差压组合法测量气液比；利用流体静态混合器和文丘利管测量三相总流量；应用国际上普遍采用的微波测量技术测量油水比。

图1？TFM-600三相流量仪结构示意图

压力传感器 2、温度传感器 3、静态混合器 4、文丘利管5、微波含水测量仪P1压差传感器 P2、压差传感器P3、压差传感器

2.2 三相流量实验室标定装置总构成及实验对比数据

2.2.1？实验系统构成及装置

本检验台的主要仪器仪表除以上图中所示外，还有数据采集器、计算机、磅秤、秒表、差压传感器、激光仪等。

（1）试验所用工质有：柴机油、原油、水；

（2）三相流量仪管道直径：50mm透明有机玻璃管及无缝钢管两套；

（3）静态混合器器和文丘利管为：50mm透明有机玻璃管及碳钢各两套，被测上升和下降直管段的长度为500mm；

2.2.2？实验室标定效验装置的作用及特点

（1）标定效验系统可以利用装置中标准装置的液位计和精密孔板分别测量出油、气、水各单相流体的体积流量，用它与三相流量仪的测量结果作对比。

（2）标定效验系统利用调节阀门进行系统控制，这样不仅可以控制单相、两相、三相流体通过流量仪，而且可以任意调节流量大小。

2.2.3？实验数据对比及分析

等温等压下，测量结果与实际值有一定的误差，根据压力、温度、压降、含水、含气对计算公式分段修正后，液量、油量、水量的测量误差小于±0.25%，气的测量误差小于±0.35%，含水率的测量误差小于±0.03%。通过数据分析得到以下结论：

（1）用倒U型管测量含气率，测量数据分析发现，误差与压降、压力、温度有一定的函数关系；

（2）文丘利管前段加装静态混合器的使用方法，能够较好的改善进入文丘利管的混合液流态，使之近似为单一流体，提高了混合液总量的计量精度；

（3）三相总流量大小对流量测量结果的影响：

三相总流量大于临界值时，总流量越大，液量、含水率、含气率的测量误差越小；三相总流量小于临界限值时，总流量、含气率的测量误差偏大；

3 现场实验

3.1 实验地点

在靖安油田梁作业区靖三联合站现场安装TFM-600原油-天然气-水三相流量仪一台。梁作业区的主要生产层位为延长组长6层，油气比高达60m3/t左右，靖三联合站产进液量约为1800 m3/d，其中进流程的约为1500 m3/d，综合含水在15%左右。

3.2 实验流程

3.3.1？硬件组成

该流量仪主要由以下三部分组成：

（1）全不锈钢串联式测量装置：这一部分是精心设计的测量管路系统，其作用是产生反映流动特性的信号；

（2）防爆型一次测量仪表：高精度的电容式压力及差压变送器、铂电阻温度计、油水比测量仪等；

（3）智能化二次仪表：计算机处理系统，组态软件为自行开发。3.3.2？主要技术参数

流量计量范围：1200-2000t/d 精度：

±3%；

油水比： 0-100%精度：±3%；油气比： 0-99% 精度：±4%；

流动条件：适用于各种流型（泡状、弹状段、塞状、环状流）以及水为连续相或油为连续相的情况；

3.3.3？技术特点

（1）采用微波法测量含水率，使国内三相流量仪技术接近国外先进水平；

（2）采用差压组合法进行气液比的测量，原理新颖；

（3）测量段采用均流装置降低多相流脉动，提高了系统的稳定性和计量精度；

（4）流体物性进行自动跟踪补偿，采用四字节浮点运算，计算精度高；

具有实时时钟、掉电保护功能；采用中断方式工作，响应迅速；

4 实验数据分析及下步工作构想

由于该流量仪引进较晚，同时因生产情况的影响目前只对来油含水率进行了标定。

现场实验平均含水率误差为2.26%，达到了合同所要求的计量精度。

TFM-600原油-水-天然气三相流量仪在我厂现场实验只进行到了初步阶段，下一步我们将在生产条件允许的情况下进行液量和含气率的标定工作，同时我们希望能够与厂家和科研院所进一步合作，将油、气、水三相不分离在线计量技术应用到单井计量领域，从而在根本上解决我厂高油气比情况下的原油计量问题，建立完善的油气密闭混输集输模式。

参考文献

[1] 戴永庆.溴化锂吸收式制冷技术及应用[M].北京：机械工业出版社

[2] 徐邦裕，等.热泵[M].北京：中国建筑工业出版社

作者简介

庄强义，男，1974年1月出生，2012年函授毕业于中国石油大学，获学大专本科学位，现在长庆油田安全环保监督部从事安全监督工作，助理工程师。