[发明专利]一种基于双喷嘴的油井多相流分相含率在线计量方法

摘要

本发明属于多相流计量技术领域，特别是一种基于双喷嘴的油井多相流分相含率在线计量方法，包括以下步骤：(1)采集两个喷嘴的瞬时差压值；(2)计算出压差信号波动的标准差；(3)将标准差进行无量纲处理；(4)拟合无量纲参数Z1与含气率和雷诺数相关式；(5)拟合无量纲参数Z2与含气率和弗劳德数的相关式；(6)联立关系式得到含气率与无量纲参数的关系式；(7)通过射频含水仪获得含水率W；(8)利用多相流分相模型进行总流量的计算；本发明提供的计量方法，通过加入雷诺数与弗劳德数，考虑了流动的影响，确保了计量精度。

主权项

1.一种基于双喷嘴的油井多相流分相含率在线计量方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)采集两个喷嘴的瞬时差压值△P₁，△P₂；(2)压差信号波动的标准差δP₁、δP₂，可以表示为：其中，n为差压瞬时值采样个数；ΔP_t1为差压一的时均值，ΔP_i1为差压一瞬时差压值；ΔP_t2为差压二的时均值，ΔP_i2为差压二瞬时差压值；(3)定义无量纲参数Z₁、Z₂：Z₁＝δP₁/ΔP_t1                      (3)Z₂＝δP₂/ΔP_t2                      (4)(4)拟合无量纲参数Z₁与含气率和雷诺数相关式：Z₁＝Aμ^a1(Re/10⁴)^b1                  (5)其中，μ为气相体积含率；Re为液相雷诺数，当管径一定时雷诺数仅为流量的单值函数；其中，ρ_l为液相密度，q_l为液相流量，μ_a为粘度，d₁为喷嘴一的内径；(5)拟合无量纲参数Z₂与含气率和弗劳德数的相关式：Z₂＝Bμ^a2Fr_l^b2                     (7)其中，ρ_l液相密度，q_l为液相流量，d₂为喷嘴二的内径，ρ_g为气相密度，g为重力速度；通过实验数据进行回归确定系数A、B、a₁、b₁、a₂、b₂；(6)将关系式(5)、(7)相乘，整理后可得如下关系式(9)，在a₁、b₁、a₂、b₂已知的情况下，求解体积含气率μ需迭代求解：(7)通过射频含水仪测量得到含水率W；(8)利用多相流分相模型进行总流量的计算：其中：Q为流体的质量流量，单位kg/s；C为流出系数，无量纲；ε为被测介质的可膨胀性系数，对于液体ε等于1，对气体、蒸汽、溶解油等可压缩流体ε小于1，无量纲；A为过流面积，由d可得到；d为工作状况下节流件的等效开孔直径，单位m；ΔP为节流差压，单位Pa；β为直径比，无量纲，β＝d/D，D为管线直径，单位m；ρ_l为工作状况下，节流前上游处液体的密度，单位kg/m³；ρ_g为工作状况下，节流前上游处气体的密度，单位kg/m³；x为质量含气率，a，b通过实验数据拟合出来的结果；(9)x由体积含气率μ计算而来：(10)油气水三相分相流量为：Q_l＝Q_a×x；Q_o＝Q_a×(1‑x)×(1‑W)；Q_w＝Q_a×(1‑x)×W；其中，Q为总质量流量，x为质量含气率，Q_l为液相流量，Q_o为油相流量，W为含水率，Q_w为水相流量；(11)对两个喷嘴产生的差压分别求解流量，计算平均值作为流量输出结果。