基于多频科氏原理的井口计量技术研究

来源 :中国石油大学(华东) | 被引量 : 0次 | 上传用户:aulanb
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油田油井产出液普遍存在含气量较低、流态复杂多变、各相流量不确定性等特点,气体的夹带增大了现有不分离式多相计量的误差。为解决以上问题,本文提出了一种基于多频科氏原理的井口计量技术。采用模拟仿真研究了含气量、流型对科氏流量计测量管不同模态振动响应的影响规律,建立了基于多频科氏原理的偏差补偿模型,修正了气泡效应和谐振效应引起的测量偏差,利用一个多频科氏流量计就可实现油、气、水分相流量的在线不分离计量。论文的主要研究成果如下:(1)利用有限元分析方法,分别对分层流、塞状流和泡状流进行模拟仿真,分析了含气量、流型对科氏流量计测量管不同振动响应的影响。由于气泡效应和谐振效应影响科氏流量计测量管不同模态的振动响应频率和相位差产生偏差,从而引起流量计输出的密度和质量流量表观值发生偏移。模拟结果表明,单频科氏流量计总密度的最大相对偏差为-37.273%,总质量流量的最大相对偏差不超过-9.311%。(2)利用科氏流量计的多频响应特性,结合传统单频科氏流量计高精度、多参数测量的优势,分别提出了基于多频科氏原理的非均匀泡状流、分层流和塞状流计量修正模型。在单频科氏流量计测量的基本工作模态基础上,测量管的更高阶模态也可实现相同两相流体密度测量,这为含气流体的计量提供了额外的附加信息。其中,在均匀泡状流条件下,偏差修正效果最好。科氏流量计测量管的第三阶振型和基本工作模态同为水平方向往复振动的对称形状。因此,选择这两阶模态相应的振频应用于多频修正方法。(3)针对油井产出液夹带气体且流型复杂多变的生产现状,提出了一种基于多频科氏流量计的井口计量方法,采用基于多频科氏原理的均匀泡状流修正模型。设计了简易分离器用于对油井产出液进行气液两相的初步分离,解决了被测流体含气量较高的问题;设计了流型调整器用于将气液两相调整成均匀泡状流,解决了井口流型不定的问题。(4)针对多数油井气液比在一段时间内变化不大的特点,建立了已知气液比的单频科氏计量模型,解决了传统单频科氏流量计对含气产出液的计量精度偏低的问题。
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