海默多相流量计原理分析课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,*,海默多相流量计原理,1,海默多相流量计原理1,多相流测量技术回顾,传统,两相、三相分离器分离计量,方案,1,）,由两相、三相分离器对油井产出三相混合物进行气液或油气水分离,2,）通过对分离器内储液段的液位控制，排放液体，进行液体、含水率计量或纯油纯水计量,3,）通过对分离器的压力控制进行气体排放并对气体进行计量,4,）由微机对以上工作过程进行控制并采集处理数据，得到油井油、气、水产量及有关测试参数。,2,多相流测量技术回顾 传统两相、三相分离器分离计量方案,多相流测量技术回顾,传统,计量,方案的缺点,1.,有较多的管汇、分离器，工艺复杂、尺寸大，尺寸问题在海洋石油平台上尤为突出,2.,常规的计量测试装备配套仪表多，仪表标定烦琐，现场维护量高，生产维护工作量大；,3.,控制系统较为复杂,;,4.,常规的计量测试系统很难处理泡沫原油或难以分离的乳化液引起的相分离问题，通常需进行化学或机械干预，从而增加费用并影响测量准确度,;,3,多相流测量技术回顾 传统计量方案的缺点1.有较多的管汇,多相流测量技术回顾,多相流量计,1.,不用相分离，工艺简洁，结构紧凑，占空间小；,2.,测量为实时、连续测量，基本上可无人值守，不 用人员干预；,3.,仪表具有良好的可靠性；,4.,适用的准确度和重复性；,5.,一次投资和维护费用低，在采油生产中，尤其在 海洋石油和油井测试中具有很大的潜在效益。,4,多相流测量技术回顾 多相流量计1.不用相分离，工艺简,多相流测量技术回顾,多相流量计相分率测量,1.,介电相分率测量法,介电相分率测量包括电容,/,电导测量技术，与之相关的还有微波吸收法。利用油水介电常数区别较大，测量一种油水混合液的介电常数可以确定其含水率。,2.,伽马射线法相分率测量,依据油、水、气对伽马能量的衰减率不同，当伽马射线穿过油、水、气混合物时，由混合物中分子的电子和原子引起衰减，通过建立相关方程可以求得混合物的相分率。,5,多相流测量技术回顾,多相流测量技术回顾,多相流量计流量（流速）测量,1.,文丘里流量计,文丘里流量计是一种传统的差压式流量计，近年来被广泛地应用于湿气计量和多相流量计量。文丘里流量计可以适用于含气流体和粘性流体的流量测量，当与之配套的相分率仪表测量出气体相分率后，可以容易地确定出液体流量,2.,互相关法,互相关法就是在一定距离的管段上设置两个传感器（,传感器或电容、微波传感器），测量相似流体性质变化的特征与频率，根据两个传感器对同一参照物测量的时滞，以及传感器之间的距离，通过相关函数计算流体的速度。,6,多相流测量技术回顾 多相流量计流量（流速）测量 1.,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000,型,1.,文丘里流量计,2.,流型调整器,3.,单能伽马传感器,4.,双能伽马传感器,5.,压力变送器、温度,变送器,6.,数据处理系统组成,7,海默多相流计性能及结构 海默MFM2000型1.文丘,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000,型,Gas Fraction(,a,g,):,气相所占截面比,Gas Volume Fraction(GVF):,气相所占总体积比,(,工况条件下,),Water Liquid Ratio(WLR):,水相所占液相比,(,工况条件下,),WLR&BS&W,区别：,WLR:,工况，,BS&W:,标况,8,海默多相流计性能及结构 海默MFM2000型Gas,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000,型,GROSS MULTIPHASE FLOW,Flow rates Line Conditions,Q oil,Q water,Q gas,Flow Conditioner,Dual-Gamma Ray,RA,WLR,典型液相,PVT Data,Flow rates Standard Conditions,Q oil,Q water,Q gas,TT,PT,Pressure&Temperature Measurements,PVT Calculations,Single-Gamma Ray,RA,g,Venturi,DP,9,海默多相流计性能及结构GROSS MULTIPHASE FL,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000,型,WLR,r,=(1-,a,g,),r,o,+WLR(,r,w,-,r,o,)+,a,g,.,r,g,Flow,Conditioner,DUAL,DP,TT,Inlet,Outlet,PT,DP,DP,Q,mass,total,Q,oil,=(1-GVF).(1-WLR).Q,total,Q,water,=(1-GVF).WLR.Q,total,Q,gas,=GVF.Q,total,a,g,SINGLE,3 Venturi Meter,RA,RA,10,海默多相流计性能及结构WLRr=(1-ag)ro+WL,GROSS FLOW,Vent&Gas Sampling point,Calibration Port(Graylock),11/2Valve,MAINLY LIQUID,GVF 10%,Dual-Gamma Ray Sensor,RA,GAS,40,10,20,50,60,70,80,90,30,2%,10%,5%,-2%,-10%,-5%,15%,-15%,GVF(%),Funnel effect without Flow Conditioner,Water Cut Absolute Error,11,GROSS FLOW Vent&Gas Sampl,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000,型,仪表测量范围,含水率测量范围,0-100%,含气率测量范围,0-90%(,可扩展到,0-98%),流量测量范围,8:1(,可扩展到,30:1),典型的测量准确度,准确度 重复性,毛液量,5-10%,（相对误差）,5%,气量,10%,（相对误差）,5%,含水率,2%,（绝对误差）,1%,置信度为,90%,12,海默多相流计性能及结构 海默MFM2000型,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000 HG,型（高含气型）,气液两相旋流分离器,涡街流量计,气路控制阀,文丘里流量计,流型调整器,单能伽马传感器,双能伽马传感器,压力变送器、温度变送器,数据处理系统组成,13,海默多相流计性能及结构气液两相旋流分离器13,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000 HG,型,（高含气型）,仪表测量范围,含水率测量范围,0-100%,含气率测量范围,0-99%,流量测量范围,15:1,典型的测量准确度,准确度 重复性,毛液量,5-10%,（相对误差）,5%,气量,10%,（相对误差）,5%,含水率,2%,（绝对误差）,1%,置信度为,90%,14,海默多相流计性能及结构 海默MFM2000 HG型（高,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000 LG,型（低含气型）,文丘里流量计,双能伽马传感器,压力变送器、温度变送器,数据处理系统组成,15,海默多相流计性能及结构,海默多相流计性能及结构,海默,MFM2000 LG,型（低含气型）,仪表测量范围,含水率测量范围,0-100%,含气率测量范围,0-15%,流量测量范围,8:1,典型的测量准确度,准确度 重复性,毛液量,5%,（相对误差）,2.5%,气量,10%,（相对误差）,5%,含水率,2%,（绝对误差）,1%,置信度为,90%,16,海默多相流计性能及结构 海默MFM2000 LG型（低,文丘里流量计,工作原理,文丘里流量计是一种差压式流量计。,差压式流量计的基本原理是：在充满流体的圆管中设置文丘里或喷嘴之类的节流件，当流体流经节流件时，在其上、下游侧就会产生静压力差，该静压力差与流过的流量之间有一个固定的函数关系，只要测得静压力差就可以由流量公式求得流量。,17,文丘里流量计工作原理 文丘里流量计是一种差压式流量计,文丘里流量计,基本计算公式,差压式流量计的基本方程：,Qv ,体积流量；,Qm,质量流量；,C,流出系数（,Discharge coefficient,）；,E,渐进速度系数；,d,节流元件内径（如喷嘴喉部）；,流束膨胀系数，对于液体,=1,；,1,节流件上游流体工作状态下的密度；,P,节流件前后的压差；,节流件内径与测量管内径之比,=d/D,；,D,测量管内径。,18,文丘里流量计基本计算公式差压式流量计的基本方程：Qv,文丘里流量计,差压式流量计的组成,1.,节流装置：即差压流量计的流量传感器；,2.,取压系统：由取压口、引压管、隔离罐和五阀组构成；,3.,压差测量装备：差压计或差压变送器；,4.,辅助仪表：压力、温度变送器、二次积算仪表等。,1.,节流件（文丘里管、文丘里喷嘴）,2.,上、下游引压管,3.,隔离罐,4.,截止阀,5.,五阀组,6.,差压变送器,19,文丘里流量计差压式流量计的组成 1.节流装置：即差压,文丘里流量计,在多相流量计中的应用,1.ISO5167-1,和,GB2624,标准是适用于单相流体的差压式流量计。差压式流量计用于两相流测量时，由于介质密度变化、气液滑差、非均相等因素，影响液体测量准确度，尤其是在高含气工况下尤为突出。,2.,数学模型修正：用于两相流测量的差压式流量计的修正公式有几个，如：,Murdock,公式，,James,公式，,Smith-leung,公式以及林氏公式（林宗虎公式）。以,Murdock,公式和林氏公式应用较好。海默多相流量计应用林氏公式以提高液体测量准确度。,3,.,微分原理,1).,将三相流体微分，在瞬间状态下近似作为单相流体,2).,电子学系统高速采样,3).,适时计算,20,文丘里流量计在多相流量计中的应用1.ISO5167-,什么是伽玛传感器,利用伽玛射线与物质的相互作用，通过测量透射强度或散射强度来确定样品的厚度、密度和组份等物理量的装置,透射式,散射式,21,什么是伽玛传感器 利用伽玛射线与物质的相互作用，通过,伽玛传感器的基本原理,Nx=f,（,N0,，,X,，,，组份,）,组份,=F,（,Nx,，,N0,，,X,，,）,Nx,传感器的输出,N0,，,X,，,常数,22,伽玛传感器的基本原理Nx=f（N0，X，组份）组,原子的结构,原子核：半径,10 cm,由质子和中子组成,-13,Z,个质子，每个质子的质量,1.008 amu,。带一个单位的正电荷,N,个中子，每个中子的质量,1.009 amu,。不带电荷,电子轨道：半径,10,cm,-8,Z,个电子：每个电子的质量为中子的,1/1840,。带一个单位的负电荷,原子序数：,Z,质量数：,A=Z+N,amu,：原子质量单位，,1amu=,一个碳原子质量的,1/12,23,原子的结构 原子核：半径10 cm由质子和中子,元素与同位素,一个原子的物理和化学性质主要决定于它所含有的质子数,，即原子序数,Z,。原子序数相同的原子构成一种元素。,氢,Z=1,自然界最重的元素 铀,Z=92,人工合成元素,Z,92,超重元素,Z,100,一种元素可以有质子数相同但中子数不同的若干种,原子。它们被称为该元素的,同位素,，它们有相同的化学性质但不同的原子核性质。,氘,氕,氚,元素氢的三种同位素,24,元素与同位素 一个原子的物理和化学性质主要决定于它所含有的质,放射性同位素和衰变,一个原子核的中子数和质子数之比,N/Z,称为中质比。只有中质比在一定范围内的原子核才是稳定的。,，,在轻元素区：,N/Z,1,的原子核比较稳定,到重元素铀,N/Z,1.5,的原子核才是稳定的,当中子数和质子数之比,N/Z,偏离稳定值时，原子核变得不 稳定，它们