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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。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+K4QLQG、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：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。

天津大学 2021-04-11