[发明专利]一种测量页岩气井口流体质量流量的复合式装置及方法

说明书

一种测量页岩气井口流体质量流量的复合式装置，其特征在于，包括前部的三通管A、后部的导流切换装置；三通管A与导流切换装置之间通过并列设置的文丘里流量计和喷嘴流量计连通，在文丘里流量计和喷嘴流量计的入口端与喉部之间连接有取压管，取压管上设有差压变送器；导流切换装置的末端设有检测管道；检测管道的内壁设有伽马射线发射器、与伽马射线发射器位置相对的检测管道的外壁设有伽马射线接收器，伽马射线发射器内设置具有至少三种能量级的伽马放射源。本发明的有益效果是测量范围大；结构简单、体积小，便于维护，采用测量页岩气井口流体中油相、气相和水相质量流量的方式，提高了工作效率。

技术领域

本发明涉及油气检测技术领域，具体涉及一种测量页岩气井口流体质量流量的复合式装置及方法。

背景技术

在油气工业中，油气井产物同时包含液相和气相两种相态的气液混合流体称为多相流；其中，气相包括油田气或任何在常温下不凝的气体，例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷等；液相又包括油相和水相，油相是指原油本身以及在原油开采过程中溶解在原油中的液体添加剂；水相是指地层水、开采过程中注入油气井中的水以及溶解在水相中的其它液体添加剂；在实际情况下，油相和水相可能发生相分离，也可能油相和水相混合在一起，或是完全乳化的。其中，页岩气井口流体就属于多相流范畴。

页岩气是指以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，页岩气井口开采物是一种含气率非常高的油气水三相的混合物，例如含气率在85％以上，甚至更高，例如高达95％，甚至高达99％。

页岩气赋存于泥岩或页岩中，是连续生成的生物化学成因气、热成因气或二者的混合，具有自生自储、无气水界面、大面积连续成藏、低孔、低渗等特征，一般无自然产能或低产，需要大型水力压裂和水平井技术才能进行经济开采，单井产量很低，递减快，生产周期长。

因此，在进入投产后如何实时准确地从页岩气井口流体中中测量油相、气相和水相三相各自的流量，是生产优化管理所必需的基础数据，从而及时正确的把握页岩气井的生产动态，有效的实施增产措施，提高产量和采收率，对油气藏进行科学管理至关重要。

现有技术中，申请号为CN201610581746.5的实用新型专利，公开了一种测量多相流中油、气、水三相各自体积流量的测量装置和测量方法，包括文丘立管、差压表、伽马射线相分率仪、旋流管、气液分离罐等，该方案通过文丘里管、伽马射线相分率仪测得气相的体积相分率后，经过旋流管、气液分离罐将多相流气液分离，再分别测出水相和油相的体积相分率，然后用总体积流量乘以各自油气水三相各自的体积相分率，得到油气水三相各自的体积流量。

然而节流装置文丘里流量计的测量精度虽然高，但是其量程比(流量上限与流量下限之比)很小，一般在3-5之间，很难满足流量变化大的流量测量。

另外，上述方案中采用旋流管和气液分离罐将多相流分离成气相和液相后，再进行体积流量的测量，同时在液路上进行相应的含水计量，而分流罐的设备体积较大，控制环节多，不适用于在线测量。

再者，上述方案中测量的是油气水三相各自的体积流量，而流体体积受温度变化而变化，为了减少温度变化对测量结果的影响，不仅需要对伽马射线装置的测量结果进行温度漂移校正，每隔一段时间还需要对设备进行空管计数值(即管道内无多相流时由伽马射线接收装置测得的透射强度值)标定，以及满液和满气状态下不同单相介质的伽马射线强度进行校准工作。

而流体的质量是一个不随所处温度、压力的变化而变化的量，特别是，油气井产物的压力、温度及其成分是随流量条件不断变化的，采用质量流量更能准确反映实际情况，能够更合理地对油气藏管理和生产进行优化。

综上，现有技术中单独使用文丘里流量计存在着测量范围小，分离罐体积大不适用于在线检测的缺陷，而且采用测量体积流量的方式，对测量结果有影响，需要经常性的对设备进行标定和校正工作，影响工作效率。

发明内容