两相流差压与电导传感器测量系统设计

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1、第一章绪论较低，多运行于室温条件，实验介质通常采用空气、水和柴油。尽管与实际生产条件不同，但是小型实验装置的实验结果通常会得出一些重要参数的变化趋势，并且在大型管线的实验中得到了验证。大庆油田建有一套油气水多相流流量计现场实液校验系统。该装置由介质分离系统、介质调配输送稳压系统、单相流量计量混合系统、流动稳定系统、多相流量计实验单元和用后介质外输系统构成，可在原油、产出水和产出气介质条件下，将油井产出的油气水混合物经分离净化后，由标准单相流量仪表进行计量，并经过充分混合和发展后进入多相流量计，将多相流量计的计量结果与单相仪表的计量结果进行比对，来确定多相流量仪表的精度等仪表参数。西安交通

2、大学动力工程多相流国家重点实验室建有油气水三相流实验台，可进行气／液两相流实验、液／液两相流实验和油气水三相流实验。实验装置中的油气水分相计量，实验时，工质经过标准流量孔板分别被测量后经过混合器混合进入实验装置，实验后的油气水混合物经过气液分离装置后，气体排入大气，液体工质流入油水分离箱进行分离，并返回储液罐循环使用。石油大学(华东)建有一套3英寸、350米长的大型实验环道，中部设有可调角度为一30。～+30。的起伏管段，气体流量0～23m3／min，液体流量0～60m3／h，可模拟输气管和气液混输管道工况。环道设有清管球收发装置和计量罐，可实测实验管段的平均含液率。装置配有质量流量计、

3、罗斯蒙特压力差压变送器、y射线流型分析监测系统，经过不断修改完善，已具有良好的单相和多相管管道模拟功能，可模拟管道沿线压力温度、气液相流速、截面含液率、管道集液量、流型等参数的变化，还可以模拟物料的相包络线、水合物形成的温度压力曲线等。天津大学自动化学院检测技术与自动化装置专业建有一套油气水三相流实验装置。该装置是一套集多相流研究实验与多相流流量计标定功能于一体的小型实验装置，可以完成水平环管和0。～90。范围内任意角度的上升管和下降管内水／气、油／气、油／水和油／气／水多相流实验，还可以作为标准装置完成多相流流量计的标定工作，是一套功能比较完备的实验装置。SchlumbergCambr

4、idgeResearch研究中心建有一套室内多相流实验装置，该装置建造标准高，试验管径大，可在15米长的透明管段内进行一5。～90。倾角范围内的DNl00、DNl50、DN200实验管段两相流和三相流实验，实验介质选用加入抑燃剂的煤油、自来水和空气，最大油相流量和水相流量均为30m3／h，最大气相流量为200m3／h，配有涡轮流量计和电磁流量计对各相流量分相计量。美国Tulsa大学石油工程系的流体流动工程(TUFFP)是世界上最早全面研究多相流的一项研究项目，创建于1973年，在其实验装置上可模拟油气水三相第一章绪论流、高粘度油单相流、地形起伏多相管流、高寒条件下的油水两相流等多种流动工

5、况，其中的油气水三相流实验装置安装有2英寸直径、65英尺长的透明管道，可进行水平和倾斜工况下的油气水三相流实验，高精度的计量仪表和温度控制装置保证了实验数据的准确性。石油工业的多相流体检测中的几个重要参数包括压降、空隙率、速度、流量、流型等，对这些参数的检测对于研究油井的生产状况和油气长距离运输具有重要的意义。压降是输油管线设计的一个关键参数，决定了流体输送过程中所需的泵功率，对于流量测量也有重要的意义，常用的压降测量方法主要包括绝压法和差压法。空隙率的测量对于确定多相流各组分的分相含率，从而确定分相流量具有重要意义，常用的空隙率测量方法主要包括快关阀法、射线法和阻抗测量方法。快关阀法具

6、有良好的再现性，广泛应用于两相流系统，但需要切断系统，影响系统运行；射线法可用于金属管等非透明管道，但存在与辐射有关的安全问题，阻抗法根据流体主要成分的导电性不同可分为电阻法和电容法，是基于由空隙率不同引起的流体导电性的变化的测量方法，灵敏度高，但对流型敏感。对流量和流速的测量，应用传统单相流仪表测量多相流和应用超声技术、光纤探针技术、相关技术等新技术测量多相流都取得了很大的进展【4】。流型对速度、流量等其它参数也有重要影响，对流型的观测，常用的方法有目测法、高速摄像法、射线衰减法和电学法等【5J。综上所述，选用不同类型的测量方法和传感器建立多相流模拟井实验装置监测系统，对研究测量结果与

7、多相流体参数间的机理关系以及多相流仪表的标定与测量模型建立具有重要意义。1．2电导测量方法电导测量方法属于一种基于电学特性的多相流测量方法，其测量对象是以导电介质为连续相的混合流体。电导测量方法种类较多，所用的传感器也各不相同。1．2．1探针法电导探针测量方法广泛应用于液滴、气泡或其它颗粒的局部速度场与浓度场的测量中，主要用来测量微粒的粒度，进行流体流型判别和分散相含率的测量，根据探针的数量不同可以分为单探针法、双探针法和多探针法。