简易分离式油气水三相流量计的研究

天津大学硕士学位论文

简易分离式油气水三相流量计的研究

姓名:姜庆勇申请学位级别:硕士专业:检测技术与自动化装置

指导教师:张涛20080601

摘要油、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。关键词:内锥流量计多相流量计简单分离质量流量计滑移特性多传感器融合含油率ABSTRACTOn-HnemeasurementofoilgasandwateValuabletotheexploitationofoilfieIdsr廿lree.phaseflowissignificaIltlyor,especiaIIyformeoffShorcoilfieldbounda巧oilfieId.ButitisVe巧difficulttodevelopmultiphaseno、metersduetothearecomplexi够offlowregiIIles锄dmconst锄cyofflowcomposition,tllusfart11eref.cwpracticablemultiphaseflowmeterSavailable.Theprinlqcontemoftllispaperist0studyaboutt11eon.1inemeasureInentofanavmultiphaseflow.Witht11eaimt0deVelopeajIablemethodtomeasureeachDhaseanowrateandeachphaseVolumfhction,simpIeseparatedthree.phaseflowmete咖gsystembasederrorsonusionofmulti—sensors.Onthelaboratoryconditions,themeaSurjngare士5%.FinllyfieldtesthaSbeendonemtlleoilfield.asOurresearchworkisl?ReViewthefollows:ofmuhiphaseflowmeteraroundadeVel叩memt}le、V0rld,give粕m订oductlonaboutexistingmeasu血gteclulique锄dproposesinlplesepa陆dv01umemultiphaseflowmeter.2.GiVeareferencetomemni【amentalp血cipleofmeas嘶ngtheoil打actlonbydensitome仃icmetIlod,andmeeffectfactorsofmismethodareprimarilystudied?Forthepu叩oseofimproViIlgtheaccuracyoftheoilemphasisismeoilliquidphasenuxmete血g,t11eVol啪e的ctionwhichisdecjdedbytIlecorrectmeasurementofphasedensi吼3?Studythes“pcharacteristicofⅡ1etwo-phaseflowconsiStedofoilandwateriIlttlehor屹ontalpipes,in仃oducetIleconceptofspeedratioisdemtoaIlalyzetherelationsbetv旧enViodf.ractionandVol啪仔action,anditons眦edt11atthevolume打actloncanbereplacedbyVoidf.ractionunderhighwatervolumef.raction.4?Explore衄eedifferentmethodsofoilvolume纳ctionmetering.Ast11emassaflowmeterwillmaket11eoiJVohunefI.actionmeteringdirect,reliableandhavedegreeo士accuracy,lt1shighchosenasmemajorflowmeteri11themeasurement.Byerrormeansot_ImproVmgmealgontllmandmodi匆mgthefhctionmeteringoncomponents,accurateoilvolumemeconditjonofhighwaterratioisachieved.5.Throughseparatingexper证1ent,Athree.stagecomrolisconessep踟torwith叫tomatics,锄dthemultj.slevelelecttedasmelss印arationplantoft11emultiphaSeflowmeteLThenmeVensortlowmetertestedundermuJtiphaseflowcondition如siontechniquet0themultiphasenowmeasurementismVestigated.6.Accompishedthedesignofsoftwa他implementcdbotlliIl锄dhar小姐resystem,expe血IlentSlaborato巧粕d证tIleoilfield.KEYWoRDS:MultiphaseFlo、meter,SimpleSeparatillg,MaSsFlowmeter,SlipCh觚acteristics,Multi-sensorFusion,Oil、blumeFraction,V-coneFlo咖eter独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果,除了文中特别加以标注和致谢之处外,论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得叁鲞盘堂或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名:童泛鹁签字日期:2肋莎年5月6日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解鑫盗盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权苤盗盘堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名:复妈签字日期:触秽年6月占日新签名%防签字日期:咖略年后月,6日




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