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海默两相流量仪用于气田地面排液计量

杨济龙 叶忠汉 郑松柏 樊伟 候光东川庆钻探长庆井下技术作业公司

海默两相流量仪是利用伽马射线吸收技术测量相分率，利用文丘里流量计测量气、液两相流总流量，通过专用流量计算机（DAU）采集信号并分析和计算测量结果。根据4口井的测量情况，海默气液两相流量仪结构设计基本能够满足放喷及测试求产测量的工艺条件。海默气液两相流量仪能够对气和液进行连续、在线、自动测量，但是气井在开井放喷初期被测流体温度很容易降到-35℃以下，而流量仪在-19℃时就无法计量了，说明海默气液两相流量仪自带的恒温套筒无法保证被测流体的温度在测量范围内。建议将调节阀改成电控或气控，真正实现自动处理。

海默两相流量仪；参数；流量；测试；准确度

1 海默气液两相流量仪简介

1.1基本原理及特点

两相流量计的功能就是在不分离的情况下，依赖对一些流体参数的测量给出两相流的每一种流体的流量（液、气）。

海默气液两相流量仪测试基本原理见图1。通过确定每一种组分的瞬时速度和截面占有率，从而确定每一组分的量。因此实现两相测量的关键是测量相分率（截面占有率）和相流率（流速测量可以理解为瞬时流量测量）。海默两相流量仪是利用伽马射线吸收技术测量相分率，利用文丘里流量计测量气、液两相流总流量，通过专用流量计算机（DAU）采集信号并分析和计算测量结果[1]。

图1 海默气液两相流量仪测试原理

两相流量仪的主要特点：对油气进行连续、在线、自动测量，可测出日产油、水、气的量以及井口压力、温度数据，并把它们显示、打印出来。如果与多路阀结合使用，可实现单井无人计量；系统质量轻，结构紧凑，占地面积小，对被测介质温度无要求，只要介质能够流动就可以进行计量；考虑到日常维护费用、占用平台面积等间接因素，具有投资少、操作费用低的特点。

1.2测量流程

测量时，打开旁路阀2和3，关闭旁路阀1，待测介质进入气液两相流量仪，通过流量仪的测量段，在此测量段安装有文丘里流量计和单能伽马传感器，完成气液两相总流量和含气率的测量；之后经由工艺管线至流量计的出口管段，进入下游的工艺管线。

1.3基本设计参数

设计压力：25MPa；设计温度：-50～85℃；测量口径：DN65mm；总重量：1 300 kg；外型尺寸：1 455mm×1 025mm×2 190mm；防爆等级：EEx d IIBT6；现场供电：AC 220 V 300W。

1.4测量范围及准确度要求

根据实际要求，海默气液两相流量仪选择的是DN80mm和DN40mm的测量管。测量范围准确度见表1。

液流量为0～1800m3/d；气流量为0～8500 m3/d；含气率为0～100%。

表1 海默气液两相流量计测量准确度要求

2 现场使用与效果分析

2.1两相流量仪压裂改造排液测试

（1）靖3X—x7井位于内蒙古自治区乌审旗苏力德镇，构造属鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，为了提高裂缝导流能力，提高单井产量，决定对该井进行压裂改造排液测试，数据见表2。

表2 靖3X—x7井流量仪测量测试求产数据

（2）靖3X—x8井位于内蒙古自治区乌审旗苏力德镇，构造属鄂尔多斯盆地伊陕斜坡，为了提高裂缝导流能力，提高单井产量，决定对该井进行压裂改造排液测试[2]，数据见表3。

表3 靖3X—x8井流量仪测量测试求产数据

2.2两相流量仪与临界流量计测量结果对比

测试求产阶段，2口实验井用临界速度流量计测试求产，测试结果与海默两相流量仪测量结果对比。

靖3X—x5井：流动时间2013年10月13日8∶30至10月16日14∶00，历时77.5 h；稳定时间2013年10月16日0∶00至10月16日14∶00，历时14 h。工作制度：井口针阀开1/3，孔板为12mm。稳定参数：油压4.3 MPa，套压5.1 MPa，上流压力2.2 MPa，上流温度7℃。临界流量计计算稳定时的日产气量为49 912m3，累计放气量177 363m3。两项流量计计量的稳定阶段日产气量40 579m3，日产水量3.72m3；累计产气量150 927m3/d。对比二者间日产气量差为9 333m3，误差约18.7%；累计产气量差26 436m3，误差约为14.9%。

靖3X—x7井：流动时间2013年10月19日16∶00至10月22日16∶00，历时72 h；稳定时间2013年10月21日21∶00至10月22日16∶00，历时19 h。工作制度：井口针阀开1/3，孔板为8mm。稳定参数：油压5.0 MPa，套压10.4 MPa，上流压力0.6 MPa，上流温度1℃。临界流量计计算稳定时的日产气量为6 534m3，累计放气量26 088m3。两项流量计计量的稳定阶段日产气量5 103m3，日产水量6.54m3；累计产气量22 077m3/d。对比二者间日产气量差为9 333m3，误差约21.9%；累计产气量差4 011m3，误差约为15.4%。

从上面数据对比分析发现2种测试方法测得日产气量误差约为20%～30%，累计产气量误差为15%～20%。

2.3现场施工中单相纯液测试结果对比

（1）2013年10月2日，靖3X—x7井洗井施工，用洗井液对海默流量仪测试累计液进行对比测试试验，试验中700型水泥车排量500～600 L/min，数据见表4。

表4 测试对比数据

（2）2013年11月5日，靖3X—x8井酸压施工前对流量计进行纯液计量分析，将S&S60BBL混砂车HOFFER涡轮流量计计量的出液数据图与流量仪计量的出液数据对比，试验中SS2000型主压车排量1 000 L/min，数据见表5。

表5 液量数据对比

由上面试验数据可得，误差均小于5%，满足测试准确度要求。

3 结论及建议

（1）根据4口井的测量情况，海默气液两相流量仪结构设计基本能够满足放喷及测试求产测量的工艺条件。

（2）海默气液两相流量仪能够对气和液进行连续、在线、自动测量，但是气井在开井放喷初期被测流体温度很容易降到-35℃以下，而流量仪在-19℃时就无法计量了，说明海默气液两相流量仪自带的恒温套筒无法保证被测流体的温度在测量范围内。

（3）建议将调节阀改成电控或气控，真正实现自动处理。

（4）建议增加与井口匹配的电子压力表，并连接到流量仪，实现对套压的实时在线监测。

（5）海默气液两相流量仪工作时测试界面曲线图由于量程太小不能正常显示，无法直观反映作业井的测试趋势，建议增大量程。

[1]许其清．两相流流量测量技术研究[D]．南京：南京理工大学，2004.

[2]赵鑫，金宁德，王化祥．相关流量测量技术发展[J]．化工自动化及仪表，2005（1）：1-6.

（栏目主持 关梅君）

10.3969/j.issn.1006-6896.2015.1.028