油田地面油氣水三相流測(cè)量方法及應(yīng)用研究.pdf

1、多相流廣泛存在于石油、化工、冶金等生產(chǎn)過(guò)程的各個(gè)領(lǐng)域，其參數(shù)檢測(cè)對(duì)于資源的合理開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)安全及工業(yè)過(guò)程控制都具有非常重要的意義，目前已成為國(guó)內(nèi)外給予極大關(guān)注的前沿課題。由于多相流流動(dòng)的復(fù)雜性，其參數(shù)檢測(cè)難度較大。本文根據(jù)油田多相流的特點(diǎn)，對(duì)多相流氣液分離方法、流量測(cè)量和含水率測(cè)量方法等進(jìn)行了深入研究。
　　基于對(duì)氣液重力分離和旋流分離原理的分析，得出重力分離方法存在分離速度慢、設(shè)備較大的問(wèn)題，管柱旋流分離法存在要求入射速度高、壓損

2、大的問(wèn)題。研究了多圈螺旋管氣液分離方法，推導(dǎo)了螺旋管內(nèi)氣液分離力學(xué)方程，給出了氣液分離的邊界條件，并進(jìn)行了數(shù)值模擬。
　　提出了一種重力與螺旋管離心力復(fù)合優(yōu)化的氣液分離器結(jié)構(gòu)，給出了分離器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則和具體結(jié)構(gòu)參數(shù)設(shè)計(jì)計(jì)算方法，研制了實(shí)驗(yàn)分離器，設(shè)計(jì)了液位Fuzzy-PID控制系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，此結(jié)構(gòu)分離器的分離性能優(yōu)良，氣液分離總量是同尺寸重力分離器的2.5倍。
　　考慮到分離后的氣相含有少量液滴，標(biāo)準(zhǔn)孔板用于計(jì)量含

3、液濕氣時(shí)，范圍度只有3：1，壓力損失較大，液體在孔板前聚集，所以有必要改進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)孔板結(jié)構(gòu)。本文提出了一種錐形管變面積環(huán)孔裝置，用于濕氣計(jì)量，采用錐形管、內(nèi)圓形可移動(dòng)阻流件、精密彈簧和位移傳感器組合的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，給出了用位移代替差壓的氣體流量方程。可變流通面積比設(shè)計(jì)為5：1時(shí)，測(cè)量范圍度可擴(kuò)大到15：1。流體力學(xué)數(shù)值模擬結(jié)果表明，此裝置內(nèi)流體的速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)均勻穩(wěn)定，壓力損失是標(biāo)準(zhǔn)孔板的三分之一，避免了液體聚集、取壓管堵塞等問(wèn)題。
　　

4、考慮到分離后的液相含有少量氣泡，液相計(jì)量是三相流計(jì)量問(wèn)題，國(guó)內(nèi)外多傳感器融合三相流測(cè)量方法取得了較好的應(yīng)用，本文提出一種基于彎管流量計(jì)與電導(dǎo)傳感器的油氣水三相流的測(cè)量方法，推導(dǎo)了三相流流量、含水率、含氣率測(cè)量的理論模型，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在流速范圍0.4-4m/s，體積含氣率5％，含水率50％-90％范圍內(nèi)，流速測(cè)量值相對(duì)偏差<0.5％，含水率測(cè)量值相對(duì)偏差<2.5％，含氣率測(cè)量誤差<2％。
　　針對(duì)液相含氣的情況，研究了電容、短波含