多相流量計的使用、安裝和初步評估
多相流的流動狀態(tài)是十發(fā)復雜的,為了適應下同的流態(tài),多相流量計一般有多種類型。對于特殊的用途,某些多相流量計使用起來就比另外一些有更多的適應性。對于某些多相流量計,當其需要安裝混合器時,可使得垂直向上流動方位的多相流量計的上游和下游直管段都較短。如果不裝混合器、其上游和下游直管段需要幾倍管線直徑的長度。而對于水平安裝的多相流量計、可以不裝混合器。
一、安裝位置的選擇
假如多相流量計現(xiàn)場安裝管線的布局和檢定時標準裝置的管線布局相同,那么對現(xiàn)場使用的多相流量計唯一期望是能復現(xiàn)其在標準裝置時的性能。然而假如有一種多相流量計安裝在各種不同的管線布局都能再現(xiàn)其性能,那么對多相流量計已有安裝管線的布局就不必太注意了。
一種多相流量計正常測量情況是指示在流動條件下的測試量,而這些量通常要重新?lián)Q算成在標準條件下的量值。假如被測介質是在不穩(wěn)定條件下,則換算成標準條件下的量值的不確定度就要增加。一般在油嘴之后壓力降很大、液體將在不穩(wěn)定流動狀態(tài)下。所以這一有很重要,假如要將測量值換算成標準狀況下的值時,就要注意選擇能適應這一點的安裝位置。
二、在設計階段預測流態(tài)(流型)
當在管線布置與系統(tǒng)設計上采用在線多相流量計時,能預測將出現(xiàn)哪種類型的流態(tài)是十分重要的。在很多流動條件下,管線布置、流量調節(jié)和安裝方位都對多相流量計橫斷面上的流態(tài)有很大的影響。因此,還沒有一種儀表能測量通過橫斷面上無數(shù)多點處的組分和速度。在一恒定流量時,流體剖面的每一種變化都將影響儀表讀數(shù)。這種影響可能對某些流動狀態(tài)影響很大,而對另一些流態(tài)狀態(tài)影響很??;同樣對某種儀表影響很大,而對另一種儀表的影響小些;并且通常很難用理論來對其影響大小進行預測。
很多的流態(tài)預測法都是用低壓小規(guī)模二相流環(huán)道試驗的經驗得出的,確切的預測換算法是不存在的。因此,在高壓下大流量生產系統(tǒng)的三相流態(tài)的詳細知識是很有限的。
一種有效的方法——修正法,它是對現(xiàn)有管線給定橫斷面先預測流型,再進行修正。但這種修正法將增加不確定度,所以必須謹慎使用。
另一種方法比修正法較可靠,這就是試驗室測試。當多相流量用于新的場合時,必須考慮先進行試驗室測試,這樣可以對用于特定條件下多相流量計性能的適應性進行證實,這時要注意從試驗條件到現(xiàn)場條件推斷的不確定度。例如,定比例和使用多種試驗液體的影響都能對不確定度有很大影響。
三、選用混合器
靜態(tài)或動態(tài)混合器可緊接著安裝在多相流量計進口端,用來保證并液很好混合或將其他型式的多相流型轉換成均勻流體?,F(xiàn)有的不同型式的混合器,范圍從簡單的靜態(tài)混合器(結構為多孔孔板)到復雜的具有吸收和消除段塞流功能的動態(tài)混合器。靜態(tài)混合器沒有運動部件,而動態(tài)混合器則是利用了運動部件的原理。通常為了實現(xiàn)三相或二相混合,流體介質通過這二種型式的混合器時都將產生一個恒定的壓力降。
假如一種多相流量計使用時需要在其上游處安裝一臺混合器,則這種混合器的安裝使用必須符合制造廠的技術規(guī)范要求;進一步說,在測試周期內,這種混合器能滿足多相流量計的介質混合要求,并且該混合器應該是多相流量計組成的一部分。
對混合器的應用和使用應該和專門的制造廠商密切合作,共同評價。
四、將流動條件下測量的流量轉換成標準條件下的流量
多相流量計一般是測量在工藝條件下各相的比例和流量,這也就是說壓力和溫度主要是多相流量計安裝點的參數(shù)。普通計量分離器給出的測量值是在給用戶之前先轉換成標準條件的量值。為了比較多相流量計的測量值與計量分離器的測量值,這些測量值必須轉換成相同工藝條件下的值,通常用標準條件(15℃,1.01325 bar)表示。
這種轉換計算不是不重要、因為特別在高壓烴類系統(tǒng),包含有氣相和液相質量的轉換問題,當原油出現(xiàn)閃蒸時,對烴類的組分要求就更詳細了。
這種轉換計算都假設在熱力學平衡狀態(tài)下,而在多相流管道中這種假設不一定是完全真實的,特別是安裝點接近彎頭,混合器和其他節(jié)流體時就會形成很大的壓降。當評估多相流量計總的不確定度時,對壓降引起如此高的不確定度必須算上。同樣這種算法對常規(guī)系統(tǒng)也適用。另外,烴類氣體在油和水中的溶解度也能帶來附加不確定度。
五、多相流量計的初步評估
在對多相流量計評估前用戶或制造廠商應給出多相流量計的安裝工藝圖、工藝條件(包括:壓力、溫度、油密度、油粘度、氣密度、氣粘度、水密度、水礦化度等工藝參數(shù))、被測油井預期的多相生產剖面曲線圖。給出多相流量計的安裝工藝圖、工藝條件和被測油井預期的多相生產剖面曲線圖后,就可方便地將實際工藝流程中指定安裝點處多相流量計的性能進行比較.然后計算出多相流量計不確定度計算表。計算表僅僅作為第一次初步評估用。在給出多相流量計適用度之前,還必須進行更多的綜合性調查,主要包括以下內容:
- 安裝點的重要詳圖:①上/下游管線和工藝設備;②可利用空間;③其它有關資料。
- 工藝條件:①除了上述工藝參數(shù)外,還需要其它工藝參數(shù);②在實際安裝點處的預期流型。
- 預期的多相生產剖面:①必須采用在工藝條件下取得的數(shù)據繪制圖表;②表觀速度的軸線從零點到任何要求的速度上限必須是線性的; ③二次流量軸線必須根據實際管線尺寸或已選定較適合計量管徑來填寫;④生產剖面或多井產量必須用液中含水比(WLR)和年/井數(shù)等圖例標注在圖表上。
- 多相不確定度計算:①必須采用在工藝條件下取得的數(shù)據填入表內;②應該將有代表性的預測生產點填入表內;③平均多相速度、液中含水比和氣體體積比可以按選定生產點算出;④已測定各相流量的絕對和相對偏差可以用選定每個生產點算出,也可用有關制造廠商提供的性能特性算出。