多相流量計

蘭州海默科技股份有限公司海默多相流計性能及結構

海默多相流量計海默多相流計量技術路線總流量測量模塊（氣液兩相）

含水率測量模塊

WLRTotalFlowRate

GVF

Qgas=Qtotal*GVFQliquid=Qtotal*(1-GVF)Qoil=Qtotal*(1-GVF)*(1-WLR)Qwater=Qtotal*(1-GVF)*WLR采用文丘里流量計測量氣液總流量采用單能伽瑪傳感器測量含氣率，可得到氣量和液量采用雙能伽瑪傳感器和流型調整器技術測含水率，可得到純油和水量；高含氣時，增加氣液漩流器，以保證液量測量的準確度；采用高頻率的計數/取樣技術，保證相分率和流量測量的代表性和準確度；在高壓高溫狀態下，應用PVT軟件進行實時修正。海默多相流計性能及結構

——原理海默多相流計性能及結構

——海默MFM2000型文丘里流量計流型調整器單能伽馬傳感器雙能伽馬傳感器壓力變送器、溫度變送器數據處理系統組成海默多相流計性能及結構

——海默MFM2000型GasFraction(ag):氣相所占截面比GasVolumeFraction(GVF):氣相所占總體積比(工況條件下)WaterLiquidRatio(WLR):水相所占液相比(工況條件下)WLR&BS&W區別：WLR:工況，BS&W:標況海默多相流計性能及結構

——海默MFM2000型GROSSMULTIPHASEFLOWFlowrates@LineConditionsQoilQwaterQgasFlowConditionerDual-GammaRayRAWLR典型液相PVTDataFlowrates@StandardConditionsQoilQwaterQgasTTPTPressure&TemperatureMeasurementsPVTCalculationsSingle-GammaRayRAαgVenturiDP海默多相流計性能及結構

——海默MFM2000型WLRr=(1-ag)[ro+WLR(rw-ro)]+ag.rgFlowConditionerDUALDPTTInletOutletPTDPDPQmasstotalQoil=(1-GVF).(1-WLR).QtotalQwater=(1-GVF).WLR.QtotalQgas=GVF.QtotalagSINGLE3’’VenturiMeterRARA文丘里單能伽瑪雙能伽瑪

文丘里流量計

文丘里流量計——工作原理文丘里流量計是一種差壓式流量計。差壓式流量計的基本原理是：在充滿流體的圓管中設置文丘里或噴嘴之類的節流件，當流體流經節流件時，在其上、下游側就會產生靜壓力差，該靜壓力差與流過的流量之間有一個固定的函數關系，只要測得靜壓力差就可以由流量公式求得流量。Qv——體積流量,m3/h；Qm——質量流量,kg/h；C——流出系數（Dischargecoefficient）；E——漸進速度系數；d——節流元件內徑,mm；ε——流束膨脹系數，對于液體ε=1；ρ1——節流件上游流體工作狀態下的密度,kg/m3；ΔP——節流件前后的壓差,Pa；β——節流件內徑與測量管內徑之比β=d/D；D——測量管內徑,mm。文丘里流量計——基本計算公式差壓式流量計的基本方程：文丘里流量計——差壓式流量計的組成

節流裝置：即差壓流量計的流量傳感器；取壓系統：由取壓口、遠傳膜盒和差壓變送器構成；壓差測量裝備：差壓計或差壓變送器；輔助儀表：壓力、溫度變送器、二次積算儀表等。文丘里流量計——文丘里流量計系統構成節流件（文丘里管、文丘里噴嘴）上、下游引壓管差壓變送器Qv——體積流量,m3/h；C——流出系數（Dischargecoefficient）；E——漸進速度系數；d——節流元件內徑,mm；ε——流束膨脹系數，對于液體ε=1；ρ1——節流件上游流體工作狀態下的密度,kg/m3；ΔP——節流件前后的壓差,Pa；β——節流件內徑與測量管內徑之比β=d/D；D——測量管內徑,mm。文丘里流量計——在多相流量計中的應用混合流體密度（ρmix）計算ρmix值為工作狀態下三相介質的混合密度，

ρmix=

ρg——工況條件下氣體密度（計算值），kg/m3；GVF——工況條件下流體的含氣率（單能γ傳感器測量值）；ρL——工況條件下液體密度（計算值），kg/m3。

文丘里流量計——在多相流量計中的應用液體密度（ρL）計算

ρL=

ρw——工況條件下水的密度，kg/m3；

ρo——工況下條件油密度，kg/m3；

Rw——工況下液中含水率(由雙能γ傳感器測量的含水值)。注：在實際計算中，ρw

、ρo

需要實時計算工況狀態下的值。文丘里流量計——在多相流量計中的應用多相流量計設備P&ID圖（雙液路）WZ6-8平臺多相流量計ＷＺ６－８平臺流量計ＤＡＵ系統多相流量計設備兩相圖（WZ6-8）關于海默多相流量計DAU計量系統海默流量計DAU系統組成該系統是一套基于PC104總線的專門用于海默多相流量計的計算機測量系統，其標準配置,由PC104_CPU（MSM586SL-32MRev1.2）主板、HMPC104DGM-4.2雙能數據采集卡、HMPC104SGM-4.2單能數據采集卡、HMPC104ADC-4.2模擬信號數據采集卡、DOC（32MB）和DOM（1GB）電子盤以及專門為DAU提供穩定電源的CON-4.2A、CON-4.2B電源組件等組成。PC104CPU(MSM586SL-32M)板該板配備PC/104ELAN520CPU,主頻133MHz，內存為32MB的協處理器。具有四個RS232C協議接口以及,LPT1,軟盤,IDE硬盤(2.00mm)接口,鍵盤/鼠標接口和外部IRDA接口。此外，還有板上半導體固態盤（DOC），容量為32MB。操作溫度：-20C-+70C,供電：5V/610mA,MTBF>20萬小時。每5年需要更換COMS電池。海默多相流量計雙能板卡HMPC104DGM-4.2雙能卡：可處理1路(Am+Ag)雙能伽瑪傳感器信號，信號要求為-0.5～-1.0VP-P，漂移≤30%，用于雙能伽瑪含水儀多道計數?？ㄉ显黾恿俗詣硬杉⑻幚黼p能計數的CPU，能夠及時獲取伽瑪傳感器的信號，并且將尋峰、穩峰、數據統計和分析都集成到雙能卡上。另外卡上還有一只非常實用的“EF”指示燈，可以方便知曉伽瑪信號的有無和CPU的工作狀態，該燈正常工作時會閃爍，否則有故障。海默多相流量計單能板卡可同時處理兩路(Am241)單能伽瑪傳感器信號，具有自動穩峰功能。其最大計數值達232。兩只指示燈SGM1/SGM2可由軟件控制，分別指示兩只傳感器信號的情況，燈的亮度與計數率有關。指示燈ADJ1/ADJ2用于顯示穩峰電路的工作狀態。模數轉換卡（HMPC104ADC）模擬輸入：16CH16Bit量程可以通過軟件編程：±10V、±5V、±2.5V、±1.25V；模擬輸出：2CH16Bit0-20mA輸出；數據輸入：8BitCOMS電平數據輸入：8BitCOMS電平操作溫度：-40℃～+85℃。工作電壓：DC5V。

三相介質吸收圖三相介質的吸收伽馬射線在穿透介質時都要被所穿透的介質按一定的規律所吸收，不同介質吸收系數不同。伽馬射線在窄束準值條件下，伽馬射線吸收規律為：

海默多相流量計單能傳感器結構圖1—橡膠墊片2—壓蓋3—彈簧4—四芯插頭5—探頭后護圈6—探頭防護筒7—探頭8—探頭前護圈

9—探頭側壓螺10—鋁墊11—密封墊（聚四氟乙烯或PEEK）12—伽馬傳感器殼體13—“O”形密封圈14—放射源15—源倉側壓螺16—源倉組件17—頂絲18—單孔套19—壓緊螺母20—橡膠墊圖3-2單能伽馬傳感器結構圖關于雙能能譜圖（count波形圖）海默多相流量計雙能傳感器結構圖1—橡膠墊片2—壓蓋3—彈簧4—四芯插頭5—探頭后護圈6—探頭防護筒7—探頭8—探頭前護圈9—探頭側壓螺10—鈹墊11—密封墊（聚四氟乙烯或PEEK）12—伽馬傳感器殼體13—“O”形密封圈14—緊定螺釘15—源倉側壓螺16—頂絲17—橡膠源墊18—低能放射源19—源防護蓋20—頂絲21—雙能源倉22—單孔套23—壓緊螺母24—橡膠墊

25—調節球閥雙能伽瑪傳感器雙能伽瑪傳感器是利用具有兩組不同能量的伽瑪束，相當于兩個單能傳感器。這樣可以列出兩個方程，求解兩個未知數：含氣率λ和含水率η。，每道計數低能計數窗高能計數窗低能峰高能峰在雙能伽瑪傳感器中，需要同時測量高能伽瑪（60keV）和低能伽瑪（22.5keV）的透射強度。由于NaI（Tl）探測器的輸出脈沖的幅度正比于伽瑪射線的能量。所以，我們可以根據脈沖幅度對高、低能伽瑪射線分別進行計數。在數據采集系統中有一塊雙能伽瑪板，通過對脈沖按幅度進行分類來完成對高低能伽瑪的計數。高低能計數分布圖高低能能譜圖顯示實現步驟步驟一：單擊菜單[工具][能譜圖],進入高低能能譜圖顯示界面，如下圖。4.各功能實現操作步驟4.各功能實現操作步驟4.各功能實現操作步驟步驟二：先選擇流量計，然后點擊[開始]，即可在線觀察每分鐘的能譜圖。圖形顯示在界面左邊；每一道的計數顯示在界面右邊的列表框；界面下部顯示當前單雙能計數，及雙能高能峰的道數和波谷的道數。所有數據均一分鐘刷新一次。步驟三：觀察完畢點擊[停止]，然后點擊[關閉]退出界面。雙能標準能譜圖WZ6-8平臺含水故障能譜圖雙能故障能譜圖（例）關于含水儀進氣的控制GROSSFLOW?’’Vent&GasSamplingpointCalibrationPort(Graylock)1’’1/2ValveMAINLYLIQUIDGVF<10%Dual-GammaRaySensorRAGAS4010205060708090302%10%5%-2%-10%-5%15%-15%GVF(%)FunneleffectwithoutFlowConditionerWaterCutAbsoluteError關于含水儀進氣的控制測量含水儀進氣率對含水儀測量影響測量非常大，為了控制含水儀進氣率，在含水儀出口端安裝有含水儀控制閥門，在含水儀下游安裝氣動調節閥是為了控制含水儀中的含氣率GVF2在合適的范圍內從而保證含水測量精度。GVF2通常理想范圍是0~50%，在實際測量中，如果現場操作壓力較高，油水混合均勻的情況下，可擴展GVF2上限到更高，相反如果油水容易分離，GVF2也不能低到0。氣動調節閥在軟件中使用時，可選擇自動或手動兩種方式使用。如果選擇手動，可根據現場每口井的實際井況設定含水儀閥固定開度。比如A1井，若含氣率GVF低于30%就可以設置含水儀閥開度100%；比如A2井含氣率約60%，通常先找到合適的含水儀閥位置，如果當含水儀閥開度為90%，含水儀中的含氣率GVF2低于50%，就可以設定含水儀閥開度為90%；比如A3井含氣率約90%，調節含水儀閥位置發現當含水儀閥開度為30%時可使得GVF2小于50%，就可設定含水儀閥固定開度30%；每換井測量時，含水儀閥將自動切換到設定的開度。關于含水儀進氣的控制如果油井變化較快，為了防止井況變化帶來的GVF2變化，要對含水儀閥開度進行自動控制，根據每口井各自井況可設置對應的控制策略，一般軟件、硬件控制過程如下：自動控制時，一般設定含水儀閥初始開度100%；開始測量后，軟件一旦判斷到GVF2大于50%連續3分鐘（可根據實際情況設定此時間），將對含水儀閥門下發關閉命令，含水儀閥將按照設定步長關閉，若步長是10%，含水儀閥門將關閉10%，此時開度是90%；再次判斷GVF2，如果依然高于50%，含水儀閥再關閉10%，此時開度80%；重復上面的步驟直至GVF2小于50%，含水儀閥就停止動作，固定到最后關閉的位置；如果設置了GVF2小于3%（可根據需要設定）需要增加含水儀閥開度，也可按照上述相似的設置方法進行；上位機軟件每啟動一次，上述步驟就會被重復一遍。

遠傳膜盒式差壓變送器維護方法及注意事項遠傳膜合式差壓變送器介紹系統組成由節流件、截至閥和遠傳膜盒式差壓變送器組成，此種連接類型的文丘里流量計與常規型差壓相比，優點為省卻了引壓管、隔離罐和三閥組，減少了現場維護工作量，在新制造的產品上已經在大量應用。系統組成部件的功能節流件：即文丘里的流量測量元件（如經典文丘里管、文丘里噴嘴等），被測流體流經節流件時在上下游之間產生差壓，此差壓與節流件的類型、流量相關；截止閥：常用有單法蘭式和螺紋連接式，用于將差壓、引壓管等與文丘里主體隔離，以便于在不停止生產時可以對引壓系統做維護；遠傳膜盒：經由截止閥直接與文丘里的高低取壓口導通，被測介質經節流件產生的壓力直接作用于膜盒上，之后由導壓毛細管內部封裝的硅油將其傳遞給差壓變送器；差壓變送器：用于測量有引壓管傳遞的文丘里兩個取壓口之間的差壓，并以4~20mA的信號上傳給DAU。遠傳膜盒式差壓變送器1、文丘里流量計2、截止閥3、節流件4、遠傳膜合5、封閉的引壓管6、差壓變送器遠傳膜盒差壓表維護差壓變送器排污第一步：隔離流量計，使流量計管線處于帶壓靜止狀態。第二步：現場膜合處閥門有三個開關手柄：兩個藍色手柄的為引壓閥（雙關斷）、紅色手柄的為排污閥，關閉引壓閥及排污閥。第三步：打開閥門上排污口堵頭，再慢慢打開排污閥門（手柄為紅色）排污。第四步：排污結束后，同時打開高低壓引壓閥（藍色），關閉排污閥，恢復排污口堵頭。在正常測試過程中保持這一狀態。遠傳膜盒差壓表操作注意事項建議對于遠傳膜合式差壓變送器維護周期為三個月。導壓毛細管必須在撬體內部固定，嚴禁隨著設備的振動而晃動；高低壓導壓毛細管必須并排固定在同一位置，即處在相同的環境之中，以防止由于熱脹冷縮而帶來的差壓變化。流量計在通液前應先將引壓管上的截止閥關閉，觀察表頭顯示差壓值，若不是零位，則需要使用手操儀將其切除。在零點校正前后，切記同時關閉或打開高低壓引壓閥門，以防管線壓力損壞膜合。海默多相流量計4002軟件離線標定步驟

4002軟件標定步驟將海默多相流量計旁通隔離、排空，將單、雙能傳感器從管線上拆下來裝到標定裝置上面。取每口井的樣，利用脫水儀將每口井的油水分離分別存放。點擊“MFM2000FlowMeter.exe

”按鈕，進入測量界面（圖1）。在“System菜單下選取“Calibration”進入標定界面（圖2），密碼為“haimo”。4002軟件標定步驟圖1測試主界面4002軟件標定步驟傳感器標定功能用于對單雙能伽瑪傳感器進行空管、全水、全油、全氣標定，具體方法如下：

在System菜單下選擇Calibration項即可進入計數標定界面，進入之前會出現要求輸入密碼驗證窗口，默認密碼為“haimo”。標定界面如下：4002軟件標定步驟

圖2標定界面4002軟件標定步驟標定之前需要選擇要標定的下位機Meter號，標定的油井號和當前被標定的介質，上面三項內容分別為上圖中紅筆標記的1、2、3區域。選定之后，點擊“start”按鈕即可開始標定，標定開始后每分鐘會上傳一組標定計數，顯示在上圖左部中間區域的列表框中，標定過程中如發現某組數據不合適，在列表框中選中該行，然后點擊“Delete”按鈕可將改組數據刪除。4002軟件標定步驟點擊“Stop”按鈕結束標定。標定結束后，紅筆標注的5、6區域對應位置會自動顯示當前標定時的溫度和壓力值，注意：如果采用的是離線標定方式，此處顯示的數值不是當前標定介質的溫度和壓力，此時該值只作為參考，如有必要，需在對應位置手動填入溫度和壓力值，注意，此處須填寫的溫度單位為：攝氏度，壓力單位為：千帕。同時，圖中右下區域對應位置會自動顯示標定計數的平均值。

標定結束后，用戶需要在紅筆標注的4區域手動輸入被標定介質在標定條件下的密度，其中氣密度可以自動通過輸入的溫度、壓力計算獲得，水密度和油密度需要用戶通過密度計測量（或其他方式測量）得到并輸入。點擊“Save”按鈕即可將標定數據保存。4002軟件標定步驟在對一口油井結束空管及所有介質標定并保存計數后，必須點擊“Calculate”按鈕，這時系統會自動計算標定介質的質量吸收系數，并在右下區域對應位置顯示，再次點擊“Save”按鈕，即可完成整個標定過程。注：在標定空管、全油、全水時的標定計數最好記錄到筆記本上，以防誤操作后丟失。在所有的標定結束后核對數據。以上為離線標定基本流程。海默伽瑪傳感器的安全性常識簡介為了避免放射性對人體產生有害的影響，需要確定一個容許輻照水平。它以一年內接受的劑量限值來表示。

確定容許輻照水平，是一個國家的立法問題。多數國家均以國際輻射防護委員會（ICRP）的推薦值作為基礎。

海默伽瑪傳感器的安全性常識簡介容許輻照水平職業人員：在一年中累計接受的劑量不得超過50mSv公眾：在一年中累計接受的劑量不得超過5mSv

HAIMO伽瑪傳感器的泄漏劑量標準距傳感器

100cm處：0.25μSv/h

距傳感器

5cm處：2.5μSv/h，根據海默公司的企業標準，海默公司選用的放射源均為密封放射源，所有的放射源出廠時逐個進行密封檢漏和表面擦拭檢驗，決不會對周圍物體和環境造成污染。海默生產的伽瑪傳感器射線外泄漏劑量率完全符合國家GB16368-1996《含密封源儀表的放射性防護》標準中有關人員活動不受限制的技術要求。海默伽瑪傳感器的安全性常識簡介為了說明這一泄漏劑量對人體究竟有多大的影響,可與以下的數據作一比較。本底輻射水平輻射源平均年劑量宇宙射線0.046μSv/小時(402.96μSv/y)看1小時電視0.0023μSv/小時空氣中的天然輻射0.0023μSv/小時(