多相計(jì)量技術(shù)和應(yīng)用之所以成為近年來世界各石油國追逐的熱門課題,是因?yàn)樗淖兞擞途畟鹘y(tǒng)的分離器計(jì)量模式,可以簡化油田地面生產(chǎn)工藝,大大降低產(chǎn)能建設(shè)費(fèi)用,方便運(yùn)行管理,提高自動(dòng)化水平等。
　　
　　多相流量計(jì)在塔里木的研制與試驗(yàn)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(shí)現(xiàn)多相計(jì)量的,先后經(jīng)歷了渦輪流量計(jì)/γ射線、渦街流量計(jì)/γ射線、相關(guān)法/γ射線等3個(gè)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(shí)現(xiàn)多相計(jì)量。經(jīng)過幾年的現(xiàn)場試驗(yàn),基本認(rèn)可了用γ射線相關(guān)法測各相流速和用γ射線吸收法測相分率的計(jì)量原理和方法。該流量計(jì)現(xiàn)在已基本定型并形成系列產(chǎn)品。
　　
　　為了提高多相流量計(jì)的計(jì)量精度、測量范圍以及可靠性和穩(wěn)定性,近來仍不斷在硬軟件上作了一些改進(jìn)和提高。
　　
　　MFM多相流量計(jì)的計(jì)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(guān)法
　　
　　互相關(guān)流速測量是基于兩個(gè)隨機(jī)信號(hào)間統(tǒng)計(jì)相似性的測量。當(dāng)流體從管道中流過時(shí),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(diǎn)上從流動(dòng)的非均勻流體中檢拾到兩個(gè)隨機(jī)信號(hào),測出它們之間的互相關(guān)時(shí)間ti,就可得到流體流動(dòng)的速度vi。關(guān)于相關(guān)數(shù)值的論述和證明可在數(shù)學(xué)著作中找到。
　　
　　3計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與組成
　　
　　一套完整的MFM多相計(jì)量裝置一般應(yīng)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(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。
　　
　　應(yīng)用情況與現(xiàn)場數(shù)據(jù)
　　
　　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(jìn)行現(xiàn)場試驗(yàn)和使用,共用了20臺(tái)套的前四代樣機(jī)或產(chǎn)品,對(duì)近百口油井進(jìn)行了數(shù)百次三相不分離計(jì)量?，F(xiàn)在在用的仍有13臺(tái)套,并且在1997年創(chuàng)造性地把3套不同規(guī)格的三相流量計(jì)及配套系統(tǒng)集成在一個(gè)撬裝上,成功地研制出適應(yīng)沙漠環(huán)境的移動(dòng)三相不分離計(jì)量裝置,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。
　　
　　與分離計(jì)量相比,不分離計(jì)量系統(tǒng)主要具有以下優(yōu)點(diǎn):①可實(shí)現(xiàn)連續(xù)、在線自動(dòng)計(jì)量,避免計(jì)量和取樣時(shí)間的代表性問題帶來的誤差;②操作管理方便,可實(shí)現(xiàn)計(jì)量時(shí)的無人值守,運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低;③無阻力和可動(dòng)部件,安全可靠;④出三相計(jì)量結(jié)果,自動(dòng)打印計(jì)量報(bào)表;⑤安裝方便,減少占地,節(jié)省建設(shè)投資等。
　　
　　在國家和行業(yè)還沒有出臺(tái)相關(guān)多相流量計(jì)法規(guī)以前,國內(nèi)外油田的普遍做法是將多相計(jì)量與傳統(tǒng)的分離計(jì)量進(jìn)行比對(duì),以獲得多相計(jì)量的相對(duì)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(yàn)和研究,分別在沙漠油田和海上平臺(tái)上進(jìn)行了現(xiàn)場比對(duì)試驗(yàn),并且在國內(nèi)外兩處多相流比對(duì)裝置上進(jìn)行過測試。
　　
　　1現(xiàn)場計(jì)量數(shù)據(jù)
　　
　　1997年12月~2000年6月,在對(duì)輪南油田45口單井的數(shù)百次計(jì)量中,利用計(jì)量間原有的計(jì)量分離器跟多相流量計(jì)進(jìn)行了現(xiàn)場比對(duì),這里面有利用更換油嘴改變同一口井的產(chǎn)量下的計(jì)量,也有不同井況不同油氣產(chǎn)量和含水率的計(jì)量比對(duì)。在流量計(jì)設(shè)計(jì)計(jì)量范圍內(nèi)計(jì)量結(jié)果的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明,液量準(zhǔn)確度±10%（相對(duì)誤差）、氣量準(zhǔn)確度±15%（相對(duì)誤差）、含水率準(zhǔn)確度在±3%（誤差）之內(nèi)的數(shù)據(jù)占80%。
　　
　　2海上油田比對(duì)
　　
　　1998年12月30日~1999年1月6日,在渤海石油公司的SZ36-1B平臺(tái)上,利用該平臺(tái)的分離計(jì)量裝置對(duì)MFM2050多相流量計(jì)進(jìn)行了現(xiàn)場比對(duì)測試。此次測試共測了14個(gè)流量點(diǎn),42組有效數(shù)據(jù),其中液量準(zhǔn)確度在±7%之內(nèi)的占81%,含水率準(zhǔn)確度在±4%之內(nèi)的占67%,氣量準(zhǔn)確度在±15%之內(nèi)的占95%,取得了比較滿意的結(jié)果。
　　
　　3國內(nèi)測試
　　
　　在大慶多相流量計(jì)測試比對(duì)裝置上于1997年1月和1998年4月先后進(jìn)行了兩次測試,*次的測試時(shí)間為37天,流量點(diǎn)達(dá)72個(gè),有效錄取數(shù)據(jù)189個(gè),滿足氣液設(shè)計(jì)精度（氣±15%,液±10%）的點(diǎn)約占60%;第二次的測試時(shí)間為10天,流量點(diǎn)達(dá)15個(gè),有效錄取數(shù)據(jù)225個(gè),第二次只對(duì)多相含水儀進(jìn)行了測試。兩次測試結(jié)果還不夠理想,經(jīng)近年的進(jìn)一步攻關(guān)和改進(jìn),儀表水平有所提高,zui近將再進(jìn)行一次測試,以確定流量計(jì)的zui終準(zhǔn)確度。
　　
　　4國外測試
　　
　　1999年7月7日~14日,英國國家工程實(shí)驗(yàn)室（NEL）對(duì)MFM2050多相流量計(jì)進(jìn)行了獨(dú)立的第三方測試和評(píng)估,這是該實(shí)驗(yàn)室測評(píng)來自中國的多相流量計(jì)。其測試結(jié)果及結(jié)論為:MFM2050多相流量計(jì),共56個(gè)測試點(diǎn),對(duì)于豎直管道中的氣泡流、段塞流、環(huán)狀流及翻騰流等所有四種流態(tài)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(jié)果與英國國家工程實(shí)驗(yàn)室對(duì)當(dāng)前多相計(jì)量技術(shù)發(fā)展水平的預(yù)計(jì)相一致。
　　
　　達(dá)到的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)
　　
　　1流量計(jì)的設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)
　　
　　介質(zhì)溫度:20~80℃
　　
　　環(huán)境溫度:-20~70℃
　　
　　環(huán)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(chǎn)液量（相對(duì)誤差）:±10%;產(chǎn)氣量（相對(duì)誤差）:±15%;含水率（誤差）:±3%
　　
　　2達(dá)到的經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)
　　
　?。?）可以用MFM型多相流量計(jì)實(shí)現(xiàn)對(duì)油井產(chǎn)物的油氣水三相不分離計(jì)量。
　　
　　（2）整套裝置能適應(yīng)塔里木的沙漠環(huán)境,在40℃（環(huán)境溫度）的高溫和風(fēng)沙環(huán)境中仍能穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
　　
　?。?）軟件設(shè)計(jì)合理,操作方便,在運(yùn)行和調(diào)試過程中未出現(xiàn)“死機(jī)”或其它不良現(xiàn)象,并能生成并打印報(bào)表,可實(shí)現(xiàn)計(jì)量時(shí)的無人值守。
　　
　　（4）zui長連續(xù)工作時(shí)間達(dá)到30h以上（因計(jì)量結(jié)束而人為關(guān)閉計(jì)量系統(tǒng)）。
　　
　?。?）計(jì)量系統(tǒng)在設(shè)計(jì)計(jì)量范圍內(nèi)可達(dá)到設(shè)計(jì)精度的可信度接近80%。
　　
　?。?）該多相計(jì)量裝置為同等規(guī)模分離器計(jì)量裝置投資的1/4,單臺(tái)價(jià)格是國外同類產(chǎn)品的1/10~1/20。
　　
　　存在問題
　　
　?。?）適應(yīng)性。
　　
　?。?）計(jì)量精度。
　　
　　（3）價(jià)格。
　　
　?。?）檢定。
　　
　?。?）配套標(biāo)準(zhǔn)、法規(guī)。
　　
　?。?）油藏和質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督部門的認(rèn)可。
　　
　　在世界各國競相開發(fā)和研究油田多相流量計(jì)之際,我們塔里木油田經(jīng)過8年的努力,與生產(chǎn)廠家合作,做了大量的現(xiàn)場試驗(yàn)和室內(nèi)研究,成功研制出新一代多相流量計(jì)。該流量計(jì)計(jì)量原理科學(xué),結(jié)構(gòu)合理,操作方便,能適應(yīng)沙漠和海洋環(huán)境并得到實(shí)際應(yīng)用,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益;在設(shè)計(jì)計(jì)量范圍內(nèi)有近80%的數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)精度要求,對(duì)多相流量計(jì)來說可滿足生產(chǎn)需要。