兩相流差壓與電導(dǎo)傳感器測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、第一章緒論較低，多運(yùn)行于室溫條件，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)通常采用空氣、水和柴油。盡管與實(shí)際生產(chǎn)條件不同，但是小型實(shí)驗(yàn)裝置的實(shí)驗(yàn)結(jié)果通常會(huì)得出一些重要參數(shù)的變化趨勢(shì)，并且在大型管線的實(shí)驗(yàn)中得到了驗(yàn)證。大慶油田建有一套油氣水多相流流量計(jì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)液校驗(yàn)系統(tǒng)。該裝置由介質(zhì)分離系統(tǒng)、介質(zhì)調(diào)配輸送穩(wěn)壓系統(tǒng)、單相流量計(jì)量混合系統(tǒng)、流動(dòng)穩(wěn)定系統(tǒng)、多相流量計(jì)實(shí)驗(yàn)單元和用后介質(zhì)外輸系統(tǒng)構(gòu)成，可在原油、產(chǎn)出水和產(chǎn)出氣介質(zhì)條件下，將油井產(chǎn)出的油氣水混合物經(jīng)分離凈化后，由標(biāo)準(zhǔn)單相流量儀表進(jìn)行計(jì)量，并經(jīng)過充分混合和發(fā)展后進(jìn)入多相流量計(jì)，將多相流量計(jì)的計(jì)量結(jié)果與單相儀表的計(jì)量結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，來確定多相流量儀表的精度等儀表參數(shù)。西安交通

2、大學(xué)動(dòng)力工程多相流國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建有油氣水三相流實(shí)驗(yàn)臺(tái)，可進(jìn)行氣／液兩相流實(shí)驗(yàn)、液／液兩相流實(shí)驗(yàn)和油氣水三相流實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)裝置中的油氣水分相計(jì)量，實(shí)驗(yàn)時(shí)，工質(zhì)經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)流量孔板分別被測(cè)量后經(jīng)過混合器混合進(jìn)入實(shí)驗(yàn)裝置，實(shí)驗(yàn)后的油氣水混合物經(jīng)過氣液分離裝置后，氣體排入大氣，液體工質(zhì)流入油水分離箱進(jìn)行分離，并返回儲(chǔ)液罐循環(huán)使用。石油大學(xué)(華東)建有一套3英寸、350米長的大型實(shí)驗(yàn)環(huán)道，中部設(shè)有可調(diào)角度為一30。～+30。的起伏管段，氣體流量0～23m3／min，液體流量0～60m3／h，可模擬輸氣管和氣液混輸管道工況。環(huán)道設(shè)有清管球收發(fā)裝置和計(jì)量罐，可實(shí)測(cè)實(shí)驗(yàn)管段的平均含液率。裝置配有質(zhì)量流量計(jì)、

3、羅斯蒙特壓力差壓變送器、y射線流型分析監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)過不斷修改完善，已具有良好的單相和多相管管道模擬功能，可模擬管道沿線壓力溫度、氣液相流速、截面含液率、管道集液量、流型等參數(shù)的變化，還可以模擬物料的相包絡(luò)線、水合物形成的溫度壓力曲線等。天津大學(xué)自動(dòng)化學(xué)院檢測(cè)技術(shù)與自動(dòng)化裝置專業(yè)建有一套油氣水三相流實(shí)驗(yàn)裝置。該裝置是一套集多相流研究實(shí)驗(yàn)與多相流流量計(jì)標(biāo)定功能于一體的小型實(shí)驗(yàn)裝置，可以完成水平環(huán)管和0。～90。范圍內(nèi)任意角度的上升管和下降管內(nèi)水／氣、油／氣、油／水和油／氣／水多相流實(shí)驗(yàn)，還可以作為標(biāo)準(zhǔn)裝置完成多相流流量計(jì)的標(biāo)定工作，是一套功能比較完備的實(shí)驗(yàn)裝置。SchlumbergCambr

4、idgeResearch研究中心建有一套室內(nèi)多相流實(shí)驗(yàn)裝置，該裝置建造標(biāo)準(zhǔn)高，試驗(yàn)管徑大，可在15米長的透明管段內(nèi)進(jìn)行一5?！?0。傾角范圍內(nèi)的DNl00、DNl50、DN200實(shí)驗(yàn)管段兩相流和三相流實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)介質(zhì)選用加入抑燃劑的煤油、自來水和空氣，最大油相流量和水相流量均為30m3／h，最大氣相流量為200m3／h，配有渦輪流量計(jì)和電磁流量計(jì)對(duì)各相流量分相計(jì)量。美國Tulsa大學(xué)石油工程系的流體流動(dòng)工程(TUFFP)是世界上最早全面研究多相流的一項(xiàng)研究項(xiàng)目，創(chuàng)建于1973年，在其實(shí)驗(yàn)裝置上可模擬油氣水三相第一章緒論流、高粘度油單相流、地形起伏多相管流、高寒條件下的油水兩相流等多種流動(dòng)工

5、況，其中的油氣水三相流實(shí)驗(yàn)裝置安裝有2英寸直徑、65英尺長的透明管道，可進(jìn)行水平和傾斜工況下的油氣水三相流實(shí)驗(yàn)，高精度的計(jì)量儀表和溫度控制裝置保證了實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。石油工業(yè)的多相流體檢測(cè)中的幾個(gè)重要參數(shù)包括壓降、空隙率、速度、流量、流型等，對(duì)這些參數(shù)的檢測(cè)對(duì)于研究油井的生產(chǎn)狀況和油氣長距離運(yùn)輸具有重要的意義。壓降是輸油管線設(shè)計(jì)的一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，決定了流體輸送過程中所需的泵功率，對(duì)于流量測(cè)量也有重要的意義，常用的壓降測(cè)量方法主要包括絕壓法和差壓法。空隙率的測(cè)量對(duì)于確定多相流各組分的分相含率，從而確定分相流量具有重要意義，常用的空隙率測(cè)量方法主要包括快關(guān)閥法、射線法和阻抗測(cè)量方法?？礻P(guān)閥法具

6、有良好的再現(xiàn)性，廣泛應(yīng)用于兩相流系統(tǒng)，但需要切斷系統(tǒng)，影響系統(tǒng)運(yùn)行；射線法可用于金屬管等非透明管道，但存在與輻射有關(guān)的安全問題，阻抗法根據(jù)流體主要成分的導(dǎo)電性不同可分為電阻法和電容法，是基于由空隙率不同引起的流體導(dǎo)電性的變化的測(cè)量方法，靈敏度高，但對(duì)流型敏感。對(duì)流量和流速的測(cè)量，應(yīng)用傳統(tǒng)單相流儀表測(cè)量多相流和應(yīng)用超聲技術(shù)、光纖探針技術(shù)、相關(guān)技術(shù)等新技術(shù)測(cè)量多相流都取得了很大的進(jìn)展【4】。流型對(duì)速度、流量等其它參數(shù)也有重要影響，對(duì)流型的觀測(cè)，常用的方法有目測(cè)法、高速攝像法、射線衰減法和電學(xué)法等【5J。綜上所述，選用不同類型的測(cè)量方法和傳感器建立多相流模擬井實(shí)驗(yàn)裝置監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)研究測(cè)量結(jié)果與

7、多相流體參數(shù)間的機(jī)理關(guān)系以及多相流儀表的標(biāo)定與測(cè)量模型建立具有重要意義。1．2電導(dǎo)測(cè)量方法電導(dǎo)測(cè)量方法屬于一種基于電學(xué)特性的多相流測(cè)量方法，其測(cè)量對(duì)象是以導(dǎo)電介質(zhì)為連續(xù)相的混合流體。電導(dǎo)測(cè)量方法種類較多，所用的傳感器也各不相同。1．2．1探針法電導(dǎo)探針測(cè)量方法廣泛應(yīng)用于液滴、氣泡或其它顆粒的局部速度場(chǎng)與濃度場(chǎng)的測(cè)量中，主要用來測(cè)量微粒的粒度，進(jìn)行流體流型判別和分散相含率的測(cè)量，根據(jù)探針的數(shù)量不同可以分為單探針法、雙探針法和多探針法。