一、多相流量计的分类

      多相流量计大致可以分为三类：分离式多相流量计、在线式多相流量计和其它型式的多相流量计。

      1 分离式多相流量计

      分离式多相流量计的特点是对多相流不论是全部或部分分离开都能在线测试三相流中的每一相。在每一座生产平台附近都有测试分离器，它是三相流量计计量的基础。它能将油、气、水混合物分成三相，并且能在出口测量出油、气、水各自单相流量。

      （1）分离总流量式多相流量计

      该种类型的多相流量计能将多相混合物的总流量分开。通常只分为气相和液相，然后再使用一个单相气体流量计测量气体流量．该种气体流量计应能承受气相中夹带一定量的液体。另外再使用一个单相流体流量计测量液相流量，液相含水率可用一个在线水组分测量仪完成。

      （2） 在线取样分离式多相流量计

      这种型式的多相流量计特点是其分离不是在总的多相流管线上，而是在取样旁通管线上、将取样后的流体分为气相和液相，液中含水率可用在线含水分析仪测出，而多相流总液量和气液比必须在主流量管线上测得。

      为了确定油、气、水三相混合物的质量和体积流量，要求进行三方面测试：

      1）气/液比（GLR）测量——可用伽玛吸收法、振动管、中子探测脉冲或称重法。

      2）多相流量测量——可用放射性、声波、电子信号相关法、文丘里管、V锥体或Dall管压差法、机械式（例如；容积式或涡轮流量计） 等方法。

      3）液中含水率（WLR）测量——可用电阻或振动管法。

      2 在线式多相流量计

      在线式多相流量计的特点是在多相流管线上不经任何分离，直接测量各相的比例和流量。

      各相的体积流量是用各相的速度乘以面积比例表示的。这就意味着最少要测量或估计六项参数，有些多相流量计假设二相或三相以相同的速度移动，这样就能减少测量参数。在这种倩况下，一种办法是必须采用混合器或是建立一组标定系数。在线式多相流量计一般联合采用下列二种或多种测量技术：①微波技术；②电容；③伽玛吸收；④中子探测脉冲；⑤放射性、声波或电子信号相关法；⑥文庄里管、V锥体或Dall管压差法；⑦容积式或涡轮流量计。

      3 其它型式多相流量计

      其它型式多相流量计包括先进的信号处理系统、能从多相流管线上测得信号、即用时间变量信号处理器的分析功能估算出各相的比例和流量值。信号处理器可以是一个中枢网络、或另一模拟识别、变静态信号处理系统。例如：多相计量系统同样也是在处理模拟程序的基础上一并采用参数估算技术发展起来的。以此代换预测管线终点的流态，将管线终点的压力和温度测出后输入到模拟程序中，位于上游或下游的压力和温度也应测出。当沿管线走向图的流体性质已知时，就可能估算出各相的比例和流量。

      二、多相流量计的使用、安装和初步评估

      多相流的流动状态是十发复杂的，为了适应下同的流态，多相流量计一般有多种类型。对于特殊的用途，某些多相流量计使用起来就比另外一些有更多的适应性。

      对于某些多相流量计，当其需要安装混合器时，可使得垂直向上流动方位的多相流量计的上游和下游直管段都较短。如果不装混合器、其上游和下游直管段需要几倍管线直径的长度。而对于水平安装的多相流量计、可以不装混合器。

      1 安装位置的选择

      假如多相流量计现场安装管线的布局和检定时标准装置的管线布局相同，那么对现场使用的多相流量计唯一期望是能复现其在标准装置时的性能。然而假如有一种多相流量计安装在各种不同的管线布局都能再现其性能，那么对多相流量计已有安装管线的布局就不必太注意了。

      一种多相流量计正常测量情况是指示在流动条件下的测试量，而这些量通常要重新换算成在标准条件下的量值。假如被测介质是在不稳定条件下，则换算成标准条件下的量值的不确定度就要增加。一般在油嘴之后压力降很大、液体将在不稳定流动状态下。所以这一有很重要，假如要将测量值换算成标准状况下的值时，就要注意选择能适应这一点的安装位置。

      2 在设计阶段预测流态（流型）

      当在管线布置与系统设计上采用在线多相流量计时，能预测将出现哪种类型的流态是十分重要的。在很多流动条件下，管线布置、流量调节和安装方位都对多相流量计横断面上的流态有很大的影响。因此，还没有一种仪表能测量通过横断面上无数多点处的组分和速度。在一恒定流量时，流体剖面的每一种变化都将影响仪表读数。这种影响可能对某些流动状态影响很大，而对另一些流态状态影响很小；同样对某种仪表影响很大，而对另一种仪表的影响小些；并且通常很难用理论来对其影响大小进行预测。

      很多的流态预测法都是用低压小规模二相流环道试验的经验得出的，确切的预测换算法是不存在的。因此，在高压下大流量生产系统的三相流态的详细知识是很有限的。

      一种有效的方法——修正法，它是对现有管线给定横断面先预测流型，再进行修正。但这种修正法将增加不确定度，所以必须谨慎使用。

      另一种方法比修正法较可靠，这就是试验室测试。当多相流量用于新的场合时，必须考虑先进行试验室测试，这样可以对用于特定条件下多相流量计性能的适应性进行证实，这时要注意从试验条件到现场条件推断的不确定度。例如，定比例和使用多种试验液体的影响都能对不确定度有很大影响。

      3 选用混合器

      静态或动态混合器可紧接着安装在多相流量计进口端，用来保证并液很好混合或将其他型式的多相流型转换成均匀流体。现有的不同型式的混合器，范围从简单的静态混合器（结构为多孔孔板）到复杂的具有吸收和消除段塞流功能的动态混合器。静态混合器没有运动部件，而动态混合器则是利用了运动部件的原理。通常为了实现三相或二相混合，流体介质通过这二种型式的混合器时都将产生一个恒定的压力降。

      假如一种多相流量计使用时需要在其上游处安装一台混合器，则这种混合器的安装使用必须符合制造厂的技术规范要求；进一步说，在测试周期内，这种混合器能满足多相流量计的介质混合要求，并且该混合器应该是多相流量计组成的一部分。

      对混合器的应用和使用应该和专门的制造厂商密切合作，共同评价。

      4 将流动条件下测量的流量转换成标准条件下的流量

      多相流量计一般是测量在工艺条件下各相的比例和流量，这也就是说压力和温度主要是多相流量计安装点的参数。普通计量分离器给出的测量值是在给用户之前先转换成标准条件的量值。为了比较多相流量计的测量值与计量分离器的测量值，这些测量值必须转换成相同工艺条件下的值，通常用标准条件（15℃，1.01325 bar）表示。

      这种转换计算不是不重要、因为特别在高压烃类系统，包含有气相和液相质量的转换问题，当原油出现闪蒸时，对烃类的组分要求就更详细了。

      这种转换计算都假设在热力学平衡状态下，而在多相流管道中这种假设不一定是完全真实的，特别是安装点接近弯头，混合器和其他节流体时就会形成很大的压降。当评估多相流量计总的不确定度时，对压降引起如此高的不确定度必须算上。同样这种算法对常规系统也适用。另外，烃类气体在油和水中的溶解度也能带来附加不确定度。

      5 多相流量计的初步评估

      在对多相流量计评估前用户或制造厂商应给出多相流量计的安装工艺图、工艺条件（包括：压力、温度、油密度、油粘度、气密度、气粘度、水密度、水矿化度等工艺参数）、被测油井预期的多相生产剖面曲线图。给出多相流量计的安装工艺图、工艺条件和被测油井预期的多相生产剖面曲线图后，就可方便地将实际工艺流程中指定安装点处多相流量计的性能进行比较．然后计算出多相流量计不确定度计算表。计算表仅仅作为第一次初步评估用。在给出多相流量计适用度之前，还必须进行更多的综合性调查，主要包括以下内容：

      （1）安装点的重要详图：①上/下游管线和工艺设备；②可利用空间；③其它有关资料。

      （2）艺条件：①除了上述工艺参数外，还需要其它工艺参数；②在实际安装点处的预期流型。

      （3）预期的多相生产剖面：①必须采用在工艺条件下取得的数据绘制图表；②表观速度的轴线从零点到任何要求的速度上限必须是线性的； ③二次流量轴线必须根据实际管线尺寸或已选定较适合计量管径来填写；④生产剖面或多井产量必须用液中含水比（WLR）和年/井数等图例标注在图表上。

      （4）多相不确定度计算：①必须采用在工艺条件下取得的数据填入表内；②应该将有代表性的预测生产点填入表内；③平均多相速度、液中含水比和气体体积比可以按选定生产点算出；④已测定各相流量的绝对和相对偏差可以用选定每个生产点算出，也可用有关制造厂商提供的性能特性算出。

      三、多相流量计的性能技术要求

      下面将论述多相流量计的性能．即不确定度、复现性和影响量。

      1 不确定度的描述

      对流量元件性能测量是将一种理想流量计的运行和实际流量计的实际运行差异表现出来。

      多相流量计最佳的性能技术要求可用其测出油、气和水实际体积流量不确定度的百分数来表示。然而，在很多情况下这种技术要求是不现实的，并且不适合作为描述实际流量计性能的最好办法。因此．经常用另外一些技术要求来进行描述，这些方法简述为：①将实际总的多相流量作为一个百分数，或②将其中实际液体和气体流量作为不确定度和将液中含水比作为绝对不确定度。

      表1至表3给出了三种不同方法的综述．普遍地用于在特定的流量条件描述多相流量计不确定度的方式，其结果不确定度数值表现为相对不确定度〔各相体积流量%）和绝对不确定度（m3/h）。

      如上述表格所示，虽然有不同的不确定度技术要求，但看第一眼时似乎都是很近似的，其实它们有很大的差别。

      现在也有其他说明多相流量计技术要求的方法。表1至表3的目的是给出一些如何比较不同技术要求的导则，这比只提出一套完整的综述方法要好得多，因为这里所列的方法之间表示性能的技术要求并不相同。所以制造厂商应该明确说明他所采用的表示技术要求的方法。三种表示性能要求的方法将用下列例子说明。

      （1）方法一：实际各相流量的相对不确定度法

      用这种方法。流量计的不确定度是描述各相实际体积流量的固定百分数（相对的）。

      在表1的例子中，各相体积量有±10%的相对不确定度，最终绝对不确定度以m3/h表示，是按±10%的实际各相体积流量计算出来的。 

表1

技术条件：各相体积流量的不确定度为±10%(WLR=20%)

液体

流量
（m3/h）

不确定度
（m3/h）

不确定度
（%）

多相流

125

±12.5

±10

气

100

±10.0

±10

油

20

±20.0

±10

水

5

±0.00

±10

技术条件：各相体积流量的不确定度为±10%(WLR=4.76%)

多相流

125

±12.5

±10

气

20

±2.0

±10

油

100

±10.0

±10

水

5

±0.50

±10

      （2）方法二：多相流总量百分数法

      用这种方法，假设多相流量计的不确定度是多相流总的体积流量的固定百分数，绝对不确定度用m3/h表示，等于给出总流量中三相各相的分流量。

      在表2的例子中，采用不确定度的水平为±5%，如总流量为125m3/h，这就等于±6.3m3/h，所有三相的绝对不确定度都是此数。该数与组分无关（因为四种情况总流量都一样）。

      相对不确定度的数值可以很简单地在绝对不确定度和各部分实际流量之间算出比例。公式为：
            δQp＝（QM X δX）/Qp

式中：δQp——相流量的相对不确定度；
         δX——给定不确定度；
         QM——多相流量；
         Qp——在QM时的相流量。 

表2 

技术条件：总多相流量的不确定度为±5%(WLR=20%)

流体

流量
（m3/h）

不确定度
（m3/h）

不确定度
（%）

多相流

125

±6.25

±5.00

气

100

±6.25

±6.25

油

20

±6.25

±31.25

水

5

±6.25

±125.00

技术条件：总多相流量的不确定度为±10%(WLR=4.76)

多相流

125

±6.25

±5.00

气

20

±6.25

±31.25

油

100

±6.25

±6.25

水

5

±6.25

±125.00

      （3）方法三：用气体和液体流量百分比并考虑液中含水率的绝对不确定度法

      气体流量的相对不确定度已给出，并且油和水流量的不确定度结果不包括在这两种水平的不确定度之内。液体流量有一个相对不确定度，而该量必项考虑第二个绝对不确定度，这又取决于液中液体的含水率，这就要假设这两个不确定度是互相独立的。
     

      表3例子中所示结果是当气体流量有±10%的不确定度，而这个不确定度值取决于液中含水率±3%的绝对不确定度。

表3

技术条件： 气流量的不确定度为±10%
                    液流量的不确定度为±10%(WLR=20%)
                 液中含水率的绝对不确定度为±3%

流体

流量（m3/h）

不确定度（m3/h）

不确定度（%）

多相流

125

±12.5

±10.0

液体

25

±2.5

±10.0

气

100

±10

±10.0

油

20

±2.14

±10.7

水

5

±0.90

±18.0

技术条件： 气流量的不确定度为±10%
                      液流量的不确定度为±10%(WLR=4.76%)
                  液中含水率的绝对不确定度为±3%

多相流

125

±12.5

±10

液体

105

±10.5

±10

气

20

±2

±10

油

100

±10.5

±10.5

水

5

±3.19

±63.8

      水体积流量的绝对不确定度△VW按下式计算：

      △VW={(△WLR X VL)2 +（δVL X VL X WLR)2}1/2

式中，WLR——买际的液中含水率；

         △WLR——液中含水率的绝对不确定度；

         VL——实际液体体积流量；

         δVL——在液体体积流量中的不确定度。

      水体积流量中相对不确定度可以简止为由水体积流量中的绝对不确定度△VW和实际水体积流量相关式中求得。

      因此，油体积流量中绝对不确定△Vo可由下式计算：

      △Vo={(△WLR x VL)2+( δVLX VL X(1-WLR)2}1/2

      2 确定一个给定流量计的复现性

      一个流量计的复现性是定量地表示在相同的质量和数量多次测试结果之间的一致性。而每次单独的测试都是在不同的规定条件下进行的。

      在大多数多相流量计和单相流量计之间有一个很重要的不同点是大多数多相流量计的不确定度受液体性质和工艺条件的影响要比受一次测试元件的不确定的影响要大。因此，在不同的工艺条件，流量计的安装和各种流态对流量计的复现性是很重要的参数。

      对一个多相流量计测得的一组流量的不确定度可以根据流量计的测试值和流量计测试装置检定的标准值之间的偏差而确定。特别要强调在确定复现性时应将试验室测试标定条件和现场测试条件与其他影响量等同起来。

      3 额定使用条件

      在对多相流量计的性能说明中应该说明是在哪种工艺条件下测试出的精度。要求出有效的不确定度就应该至少给出下列参数和界限：①温度范围；②压力范围；③油密度和粘度范围；④气密度和粘度范围；⑤水密度和矿化度。

      4 其他影响置及如何影响准确度

      影响量可理解为数量引起已测量的准确度变化这种情况如：①从一种流态区改变为另一种流态区；②填加剂。例如：乳化剂、防蜡剂、防腐剂；③安装影响。上游直管段长度、弯头等；④水矿化度、相对密度等。

      5 评估一种多相流置计性能技术要求的格式

      在对多相流量计的性能评估前，用户或制造商应给出下列信息（也可以用表格形式给出）。

      （1）工艺安装详图：①水平流；垂直向上流还是垂直向下流；②有没有混合器；③上游和下游直管段长度。

      （2）额定使用条件：①压力、温度、油密度、油粘度、气密度、气粘度、水密度、水矿化度和流型等参数。这些参数并不十分全面，对于特殊（专用）流量计的另外一些参数也很重要，也应该给出；②给出流量计设计时能适应的流型区类型；③在一周期内影响参数允许变化，并且影响参数仍能保持不确定度的技术要求也应给出。

      （3）影响量（参数）：上述额定使用条件中所列的参数（影响量）应该给出，对特殊流量计而言，所有影响量都很重要，都应给出，如油密度、气密度、水密度以及流型范围等影响量。

      （4）工作范围：①表观速度轴线从零到任何要求的上限速度范围都应该是线性的；②第二流量轴线则以用于表示或选择一个流量计的尺寸；③工作范围应该在图中标出，并按要求划分为若干区域。

      （5）不确定度的技术要求：①不确定度应按各自的工作范围给出；②相流量不确定度应该完全按互相对应的实际相流量给出；③液中含水率（WLR）和气体体积比（GIF）的绝对偏差可以按给出的表示；④不确定的技术条件可以像所要求的许多液中含水率范围一样标出。

      （6） 附加信息：①对流量计的标定方法，有特别标定要求的必须指出；③产品信息的有关参考资料应该给出。

上一篇 : 暂无             下一篇 : 烤地瓜机 烤地瓜机烤地瓜的原理