凝析天然气两相流量计

成果与项目的背景及主要用途：

我国对天然气等清洁能源的需求量逐年增加。天然气在井口刚刚开采出来时

被称作凝析天然气，是湿气的一种，湿气首先要经过测量，然后再进入处理厂。

湿气为气多液少的特殊的气液两相流，流动型态包括分层、波状、环状、雾状等

多种形态，因此检测难度很大。

国际市场，因技术门槛儿高，只有极少数几家公司（FMC\SolartronISA\Roxar）

掌握此项技术。因大多采用射线技术，产品价格高昂。国内市场采用“单相流量

计量仪表”或大型“计量站”，不是无法满足气液两相测量，就是建设数千平方米

的集气计量站，耗资巨大。

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凝析天然气两相流量计旨在解决油气田井口湿天然气的气、液两相的在线不

分离计量问题。对于及时、准确、长期地掌握单井、井区、气藏、气田的生产动

态信息，判断气井/气藏的生产变化和水侵状况、优化生产采气工艺、延长气井

生产寿命，并最终提高气田的采收率具有重大的现实意义。

技术原理与工艺流程简介：

双节流计量管由 V 锥流量传感器和文丘里流量传感器串联构成。从天然气

井中采出的凝析天然气体（即湿气）先后流过 V 锥和文丘里，分别产生压差△

P1 和△P2。

△P1=K1QG+K2QL △P2=K3QG+K4QL

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QG、QL 分别为气相和液相的体积流量；K1、K2、K3、K4 是工况压力、温度、

干度、气相密度 ρG、液相密度 ρL、节流形式、节流比 β、长度 L、气相弗劳德数

Frg、液相雷诺数 Re 等相关函数。

远程平台以高性能嵌入式工控机为核心，配以工业宽温电子硬盘、16 路高

精度数据采集卡、12 寸工业宽温液晶屏、工业宽温全金属防水键盘、充电锂电

池等，可实现信号的采集、气液两相流量的计算/显示/存储等。锂电池供电、220

供电和蓄电池+太阳能供电 3 种工作方式。内部供电可待机 16 小时，低功耗模式

20 小时以上。

技术水平及专利与获奖情况：

技术水平：

1）产品不依赖射线技术、分离器技术。

2）适用范围广，海洋、陆地油气田均可适用。

3）结构简单、使用方便、低功耗、互换性好及多参数动态测量。

获奖情况：

“凝析天然气多参数动态测量技术研究与应用”获得 2013 中国计量测试学会

科学技术进步奖”一等奖。已授权专利 10 项，并成功产业化，制定了相应的企业

标准，通过了第三方的形式评价，取得了中华人民共和国制造计量器具许可证。

应用前景分析及效益预测：

该流量计占地面积约 1 平方米，价格仅为适用于陆上气田的国外同类产品价

格的几分之一甚至十分之一，可取代进口，大幅降低一次性基础设施投入成本和

人力、管理成本。

国内客户：中石油、中石化、中海油

国际客户：国际石油公司

目前已取得了显著经济效益，如为中石油西南油气田分公司川中油气矿节约

气液分离存储等工艺设备、场站用地、值守人员人工成本等累积 8700 万元。

应用领域：天津大学科技成果选编

应用领域涉及陆地油气田、采油平台、海下气田、非常规气田（页岩气田、

煤层气）等多种天然气上游生产计量领域。