多相流量計在塔里木油田的應用

　　多相計量技術和應用之所以成為近年來世界各石油國追逐的熱門課題,是因為它改變了油井傳統的分離器計量模式,可以簡化油田地面生產工藝,大大降低產能建設費用,方便運行管理,提高自動化水平等。
　　
　　多相流量計在塔里木的研制與試驗歷程從1992年底開始,到1995年以前,我們是通過測量總流量和相分率來實現多相計量的,先后經歷了渦輪流量計/γ射線、渦街流量計/γ射線、相關法/γ射線等3個階段。
　　
　　從1995年底開始,我們開始著重研究通過測量各相相分率和流速來實現多相計量。經過幾年的現場試驗,基本認可了用γ射線相關法測各相流速和用γ射線吸收法測相分率的計量原理和方法。該流量計現在已基本定型并形成系列產品。
　　
　　為了提高多相流量計的計量精度、測量范圍以及可靠性和穩定性,近來仍不斷在硬軟件上作了一些改進和提高。
　　
　　MFM多相流量計的計量原理與組成
　　
　　1相分率測量———γ射線吸收法
　　
　　2流速測量———互相關法
　　
　　互相關流速測量是基于兩個隨機信號間統計相似性的測量。當流體從管道中流過時,沿管道軸向相隔一定距離（L）安裝的上、下游傳感器在各自的測量點上從流動的非均勻流體中檢拾到兩個隨機信號,測出它們之間的互相關時間ti,就可得到流體流動的速度vi。關于相關數值的論述和證明可在數學著作中找到。
　　
　　3計量系統的結構與組成
　　
　　一套完整的MFM多相計量裝置一般應包含4大部分:相分率測量裝置;流速測量裝置;溫度和壓力測量裝置;數據采集和處理系統。
　　
　　應用情況與現場數據
　　
　　從1992年底開始,我們就與蘭州海默公司的科研人員合作,先后在塔里木的輪南、牙哈、塔中四等油田進行現場試驗和使用,共用了20臺套的前四代樣機或產品,對近百口油井進行了數百次三相不分離計量。現在在用的仍有13臺套,并且在1997年創造性地把3套不同規格的三相流量計及配套系統集成在一個撬裝上,成功地研制出適應沙漠環境的移動三相不分離計量裝置,取得了良好的經濟效益。
　　
　　與分離計量相比,不分離計量系統主要具有以下優點:①可實現連續、在線自動計量,避免計量和取樣時間的代表性問題帶來的誤差;②操作管理方便,可實現計量時的無人值守,運行維護費用低;③無阻力和可動部件,安全可靠;④出三相計量結果,自動打印計量報表;⑤安裝方便,減少占地,節省建設投資等。
　　
　　在國家和行業還沒有出臺相關多相流量計法規以前,國內外油田的普遍做法是將多相計量與傳統的分離計量進行比對,以獲得多相計量的相對精度和可信度。毫不例外,我們塔里木油田也在這方面做了大量的試驗和研究,分別在沙漠油田和海上平臺上進行了現場比對試驗,并且在國內外兩處多相流比對裝置上進行過測試。
　　
　　1現場計量數據
　　
　　1997年12月~2000年6月,在對輪南油田45口單井的數百次計量中,利用計量間原有的計量分離器跟多相流量計進行了現場比對,這里面有利用更換油嘴改變同一口井的產量下的計量,也有不同井況不同油氣產量和含水率的計量比對。在流量計設計計量范圍內計量結果的數據統計表明,液量準確度±10%（相對誤差）、氣量準確度±15%（相對誤差）、含水率準確度在±3%（誤差）之內的數據占80%。
　　
　　2海上油田比對
　　
　　1998年12月30日~1999年1月6日,在渤海石油公司的SZ36-1B平臺上,利用該平臺的分離計量裝置對MFM2050多相流量計進行了現場比對測試。此次測試共測了14個流量點,42組有效數據,其中液量準確度在±7%之內的占81%,含水率準確度在±4%之內的占67%,氣量準確度在±15%之內的占95%,取得了比較滿意的結果。
　　
　　3國內測試
　　
　　在大慶多相流量計測試比對裝置上于1997年1月和1998年4月先后進行了兩次測試,*次的測試時間為37天,流量點達72個,有效錄取數據189個,滿足氣液設計精度（氣±15%,液±10%）的點約占60%;第二次的測試時間為10天,流量點達15個,有效錄取數據225個,第二次只對多相含水儀進行了測試。兩次測試結果還不夠理想,經近年的進一步攻關和改進,儀表水平有所提高,zui近將再進行一次測試,以確定流量計的zui終準確度。
　　
　　4國外測試
　　
　　1999年7月7日~14日,英國國家工程實驗室（NEL）對MFM2050多相流量計進行了獨立的第三方測試和評估,這是該實驗室測評來自中國的多相流量計。其測試結果及結論為:MFM2050多相流量計,共56個測試點,對于豎直管道中的氣泡流、段塞流、環狀流及翻騰流等所有四種流態液流量均方根誤差±8.5%,置信度86%;氣流量均方根誤差±9.7%,置信度73%;含水率均方根誤差±2.4%,置信度79%;測試結果與英國國家工程實驗室對當前多相計量技術發展水平的預計相一致。
　　
　　達到的技術經濟指標
　　
　　1流量計的設計技術參數
　　
　　介質溫度:20~80℃
　　
　　環境溫度:-20~70℃
　　
　　環境濕度:≤95%
　　
　　工作壓力:≤16MPa
　　
　　供電電壓:220V±10%,50Hz
　　
　　功耗:≤270W
　　
　　放射源:Am241
　　
　　泄漏劑量:≤5mSv/y
　　
　　測量范圍:工況下zui大總流量:2500~10000m3/d;含水率:0~;含氣率:10%~95%不確定度:產液量（相對誤差）:±10%;產氣量（相對誤差）:±15%;含水率（誤差）:±3%
　　
　　2達到的經濟技術指標
　　
　　（1）可以用MFM型多相流量計實現對油井產物的油氣水三相不分離計量。
　　
　　（2）整套裝置能適應塔里木的沙漠環境,在40℃（環境溫度）的高溫和風沙環境中仍能穩定、可靠運行。
　　
　　（3）軟件設計合理,操作方便,在運行和調試過程中未出現“死機”或其它不良現象,并能生成并打印報表,可實現計量時的無人值守。
　　
　　（4）zui長連續工作時間達到30h以上（因計量結束而人為關閉計量系統）。
　　
　　（5）計量系統在設計計量范圍內可達到設計精度的可信度接近80%。
　　
　　（6）該多相計量裝置為同等規模分離器計量裝置投資的1/4,單臺價格是國外同類產品的1/10~1/20。
　　
　　存在問題
　　
　　（1）適應性。
　　
　　（2）計量精度。
　　
　　（3）價格。
　　
　　（4）檢定。
　　
　　（5）配套標準、法規。
　　
　　（6）油藏和質量技術監督部門的認可。
　　
　　在世界各國競相開發和研究油田多相流量計之際,我們塔里木油田經過8年的努力,與生產廠家合作,做了大量的現場試驗和室內研究,成功研制出新一代多相流量計。該流量計計量原理科學,結構合理,操作方便,能適應沙漠和海洋環境并得到實際應用,取得了良好的經濟效益;在設計計量范圍內有近80%的數據達到設計精度要求,對多相流量計來說可滿足生產需要。