橇装式气液两相混输计量装置设计与应用

赖海涛，梁凌云，田发国，任越飞，陈龙，王惠

（1.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗017300）

橇装式气液两相混输计量装置设计与应用

赖海涛1，2，梁凌云1，2，田发国1，2，任越飞3，陈龙3，王惠1，2

（1.中国石油长庆油田分公司苏里格气田研究中心，陕西西安710018；2.低渗透油气田勘探开发国家工程实验室，陕西西安710018；3.中国石油长庆油田分公司第三采气厂，内蒙古乌审旗017300）

设计了一种橇装式气井井口气液两相混输计量装置，采用气液分离法计量液量和气量，实现了实时在线计量天然气和水产量，结合智能流量计，可以连续稳定地在气液两相混合流动中计量两相瞬时和累计流量，数据通过无线系统上传。该计量装置采用气液混输，避免了液体外排污染环境，节能环保，同时设计为车载模式，移动方便。通过室内与现场试验表明，该计量装置能连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相流量，平均误差均小于±5%，满足现场对气井产水、产气量计量精度要求。

气液混输；两相计量；气井井口；撬装式

随着气田开发，产水井数逐步增多，为解决气井产水量和产气量准确计量问题，摸清气井产水情况，方便取准气田动态分析资料和采取有效的排水采气措施，设计了一种橇装式气井井口气液两相混输计量装置。该装置采用气液分离计量工艺，经计量后气液混输，避免了液体外排，保护环境，同时设计为车载模式，移动方便。

1　装置结构及工作原理

1.1装置结构

气液两相混输计量仪主要由过滤器、气液分离器、容积管、电动四通阀、缓冲罐和反向稳定装置组成。

图1　撬装式气液两相混输计量装置示意图

该计量装置采用分离法计量，实现实时在线测量天然气及液态流量，可以提供计量时的温度、压力等信息，对采集的数据进行有效的统计和管理。结合智能流量计，可以连续稳定地在气液两相混合流动中计量两相瞬时和累计流量，数据通过无线系统上传。

1.2工作原理

井口流体经小型过滤器后，流体首先进入柱状气液分离器进行气液分离，气体向上进入气路采用旋进漩涡气体流量计进行计量；液体经电动四通阀进入容积管，推动其中的活塞从左端向右端运动，活塞到达体容管右端时，触发电感应接近传感器，电感应接近传感器发信号给四通阀电动执行器，执行倒阀。倒阀后容积管出、入口调换，液体继续推动活塞向左端运动，到达左端后，完成1个工作循环（包括2个行程）在一段时间内记录活塞往返次数即可得出液体流量，最后液体通过反向稳定装置与气路汇合，进入输气管线。

1.2.1气液分离器利用互不相容介质间的密度差进行分离的，一部分密度小的介质向轴心运动，另一部分密度较大的介质向边壁外运动，最终分别由不同的出口排出柱状气液分离器而完成分离的全过程，即气液混合流的高速切向直线运动在柱状气液分离器几何结构的约束下转变成强旋转运动。在离心力的作用下，两种混合在一起且密度不一样的混合物中重相介质液相沿外旋流向下运动至液相出口处排出；轻相介质即气相顺内旋流沿气相出口排出。

1.2.2电动四通阀电动执行器与阀门连接，通过控制系统的指令来改变切换来流体的方向。研制了聚四氟乙烯材料的阀芯，较好解决了四通阀采用钢制阀芯内漏较大，而内漏量会直接导致液量误差。

1.2.3容积管容积管采用与先进的行程位移传感器相结合，通过浮球在管内的往复运动计算液体的总容积流量。在研制过程中采用镍磷度工艺解决了防腐问题。

1.2.4反向稳定装置活塞及密反向稳定器的大小尺寸设计有严格的要求，它的作用是缓冲气路对液路的影响，在整流器中保持液面，防止气体进入液路影响计量精度。

1.2.5采集器采集系统是将装置所有的仪表信号汇集到采集模块，与电脑连接一同实现数据的控制、采集、存储、远传和通讯等功能。

设备程序配置：（1）运行环境为Windows系统；（2）开发程序为VB6.0可视化开发软件；（3）Access数据库。

1.3主要技术参数

测量精度：气相±5%，液相±5%；测量范围：气相（0～4）×104m3/d，液相0.2 m3/d～10 m3/d；耐压等级：6.4 MPa；电气要求（电动四通阀）：220 V；接口管线：DN50、DN100；环境温度：-40℃～40℃。

表1　撬装式气液两相混输计量装置室内试验数据

2　试验情况

2.1室内试验

从室内试验选取5个流量点，每个流量点测量3次，共15组数据。室内试验测得的结果，其中最大误差-3.50%，最小误差1.96%，全部满足液量5%的精度要求。

2.2现场试验

为有效验证撬装式气液两相混输计量装置精度，开展了气液两相混输计量现场试验，利用三相分离器进行了12井次的气液两相计量标定试验。标定井次中最高气量3.75×104m3/d，最低气量0.49×104m3/d，可满足现场不同类型气井（0.2～3.0）×104m3/d气井产水、产气量计量需要。由表2可见，气体计量平均气量误差为3.9%，液体计量平均气量误差为3.6%，满足现场对气井产水、产气量大计量精度要求。

表2　撬装式气液两相混输计量装置现场标定数据

3　结论

（1）针对苏里格气田井间串接、带液计量的不计量（2）通过室内与现场试验表明，气液两相混输计量装置能够连续稳定地在气液两相混合流动中同时计量各相流量，平均误差小于±5%，满足苏里格气田现场对气井产水、产气量计量精度要求。

液量的工艺特点，设计了气井井口气液两相混输计量装置，可有效计量井口气量和液量。

（3）装置采用气液分离计量工艺，经计量后气液混输，避免了液体外排，保护环境，同时设计为车载模式，移动方便。

［1］刘祎，等.苏里格气田地面系统标准化设计［J］.天然气工业，2007，27（12）：124－125.

［2］党进，高湘.低产量气井气、液自动计量技术改进［J］.油气田地面工程，2009，28（7）：61－62.

［3］张春，张春雨，李署亮，等.苏里格气田单井产量计算方法研究［J］.天然气技术与经济，2011，5（5）：37－39.

［4］王惠，梁博羽，王晓荣，等.TPH－03小液量气液两相混输计量仪［J］.石油机械，2011，39（7）：88－90.

Mounted type gas-liquid two phase mixed measuring metering design and application

LAI Haitao1，2，LIANG Lingyun1，2，TIAN Faguo1，2，REN Yuefei3，CHEN Long3，WANG Hui1，2
（1.Sulige Gasfiled Research Center of PetroChina Changqing Oilfiled Company，Xi'an Shanxi 710018，China；2.Low Permeability Oil and Gas Field Exploration and Development of National Engineering Laboratory，Xi'an Shanxi 710018，China；3.Gas Production Plant 3 of PetroChina Changqing Oilfiled Company，Wushenqi Neimenggu 017300，China）

The design of a skid mounted type gas-liquid two-phase wellhead multiphase metering device.The device adopted gas-liquid separation to measure fluid volume and gas volume，realized the real-time online measurement of gas and water production，combined with the intelligent meter，could continuous steady measure instantaneous and cumulative two phase flow，finally the data is gained via wireless system.The metering device adopted the mixed gas and liquid，avoiding the liquid polluting the environment，energy conservation and environmental protection，design for vehicle model at the same time，making it move easily. Through indoor and field test showing that the metering device can continuously steadily ingas liquid two phase mixture flow measurement of each phase flow at the same time，the average error is less than±5%，could meet the scene on gas well water production，gas production measurement accuracy requirements.

gas-liquid mixing；two phase measurement；gas well wellhead；mounted type

10.3969/j.issn.1673-5285.2015.07.025

TE931.1

A

1673-5285（2015）07-0107-04

2015－06-03

赖海涛，男（1980-），2006年毕业于西南石油大学资源勘查工程专业，现从事气田开发采气工艺技术研究工作，邮箱：lht_cq@petrochina.com.cn。