简易分离式油气水三相流量计的研究

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油、气、水多相流的在线计量在油田开采,尤其是边际油田和海上油田具有特别重大的经济价值。由于多相流在流动过程中流型复杂、成分多变等原因,使得多相流量计的开发极其困难,到目前为止很少有实用性好的多相流量计。 本文以油田多相流在线测量为主要研究内容,目标是实现一种可行的多相流流量和分相含率的测量方法,基于此设计了一种简易分离式多传感器融合的多相流测量系统。在实验室条件下该系统的分相流量和含油率的测量误差都在±5%,最后在油田井口进行了现场实验。本文主要完成了以下的工作: 1.探讨国内外多相流量计的发展状况,介绍了现有的一些测量技术,提出一种简易分离式多传感器融合的多相流量计。 2.介绍了密度法测量含油率的基本原理,重点研究了这种方法下求解油相流量的误差影响因素,结论是要提高油相流量的测量精度,含油率的测量是重点,也就是液相密度的准确测量。 3.研究了水平管道上油、水两相流的滑移特性,引入速度比的概念分析持水率与含水率的关系,并证明了在高含水的条件下,可以用持水率代替含水率来计算油相流量。 4.研究了含油率测量的不同方法,由于质量流量计测量含油率的方法直接可靠,并且精度较高,所以最后选择质量流量计作为含油率的测量设备,并通过信号处理方法的改进和误差因素的修正,实现了高含水率下含油率的准确测量。 5.经过分离特性实验研究,选择带液位自动调节的三级分离器作为多相流量计的气液分离设备,对内锥流量计在多相流量计上的应用进行了研究,将多传感器融合技术应用到多相流测量上。 6.完成了整套系统的软硬件设计,并进行了实验室实验及现场实验。
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