凝析天然气分离流量计

油水气分离计量

凝析天然气分离流量计


凝析天然气流量计的英文是Wet  Gas  Meter，国内有时也翻译成湿气流量计。对于凝析天然气或者湿气的准确含义国际上还没有统一的定义，一般指在工作条件下气相体积含率大

于90％，液相与其它组分体积含率小于10％的气井产出物。其中液相成份可能由携带的和由于地面生产系统温度压力降低而凝析生成的烷烴类轻组分、饱和水以及为防止水合物形

成人工加入的注剂等组成；有时还有部分沙粒、铁屑等固相成份，所以凝析天然气计量属于特殊的多相流测量范畴，现有的计量技术一般将它简化为气液两相流的测量问题。

国内外现有的多相流量计大都针对含液率为10％~90％的油气水三相流进行测量，在90％的置信概率下，气、液相测量精度可以达到±10％以内，因此无法直接用多相流量计计量凝

析天然气产量。如果用传统的单相气体流量仪表计量凝析天然气，由于液相的存在，也会造成很大的测量误差。石油天然气工业生产中凝析天然气的计量方式是将若干口气井产物

集中到计量站，控制各井产物分时通过计量分离器，对分离后的油气水进行单相倒井计量，生产流程复杂、造价高并且是断续计量。

随着海洋、沙漠、极地以及其它边远地区油气田的开发建设和老气田的技术改造，对简化工艺流程、降低生产成本，提高气藏和气井的科学管理水平以及操作决策的最优化等方面

都提出了更高的要求。解决在线实时准确测量天然气、凝析油、水的流量就显得尤为重要。正因为如此，国内外不少研究机构、JIP（joint  Indus-try  project）项目等近年来

已经着手开发凝析天然气流量计。

1         国内外多相计量与凝析天然气计量的研究现状

尽管从80年代初至今，多相流计量技术的开发和应用已经取得了重要进展。截至目前，国际上达到商品化程度并且在工业现场进行过试验或应用的多相流量计包括：美国Agar公司

的Agar301/401、挪威Roxor公司的RFM与Fluenta 1900VI、中国Haimo公司的MFM2000、中国威瑞泰默赛与塔尔萨大学多相流分离技术研究中心GLCC湿气计量系统，中国西安交通大学

的TFM500、美国McCrom-eter公司的V－Cone、英国Solartron公司的DualStream、英国帝国理工大学的ESMER以及意大利TEA公司的VEGA等多相流量计。但是由于这些产品的性价比难

以令客户满意，至今还没有一种产品能够占据明显的技术优势与市场优势。

目前，国外能够提供凝析天然气流量计的厂商非常有限。上述多相流量计中公开声称能够用于凝析天然气计量的流量计仅有Solarton、TEA、McCrometer、PECO、Agar五家公司的产

品，其中只有Solartron公司的Dual-StreamⅡ流量计已有现场成功应用的报道，其余公司的产品或者正在进行现场试验或者还处在实验室研发与改进阶段。

目前，国内的多相流量计研制还处于起步阶段，所推出的产品样机存在着不少问题，还没有真正的凝析天然气流量计。除兰州海默公司、威瑞泰默赛和西安开尔能够提供商品化的

多相流量计以外，胜利油田稠油所与西安交通大学合作、辽河油田与清华大学合作研制的饱和蒸汽流量计也有部分应用。针对多相流体力学、多相流动机理、气液相间传热与传质

、油气水混相输送、多相流检测技术、层析成像、气力输送与混拌等不同的研究方向，国内天津大学、浙江大学、石油大学、东北大学、上海交通大学、中科院、中国农业大学等

单位也都进行过或者正在进行相应的研究工作。

国际上，多相流的基础理论研究方面，英国曼彻斯特大学在流动成像、流型分析与判别；帝国理工大学在流型特征提取与流型自动识别、多相流动规律；美国的Tulsa大学在气液混

相输送、水力热力计算、管道设计、旋流分离；挪威国家能源技术研究所在计算流体力学、多相流动模型、多相计量；加拿大阿尔伯塔大学在气液反应、气固流化特性、流动规律

等方面都进行了长期的、大量的研究工作。多相流的工程应用方面，英国的国家工程实验室（NEL）是目前业界公认的工业多相流量计权威测试机构，由NEL牵头的多相流JIP项目涉

及多相流计量、多相流动机理、管道安全与防护等多个方面的研究工作；挪威的Roxer、Framo、美国的Daniel等石油设备、仪器仪表厂商也都投入了大量的人力与财力进行相关的

研究工作；由Shell、Chevron等石油公司共同投资的JIP项目多年来一直坚持对多相流的研究工作进行资助。

由于石油天然气工业、化学工业、核工业等领域的需求推动，多相流的在线计量技术仍然是国内外当前以至今后一段时间内的研究热点，凝析天然气的在线计量技术已经引起越来

越多的天然气生产者、研究者和流量计生产厂商的关注。


值得关注的研究方向

   由于多相流动的复杂性，多相流计量问题的彻底解决还需要相当长的时间，不同公司、厂家采用的技术路线各有千秋。仅就凝析天然气流量计的开发来说，目前有以下几个研究

方向值得关注：

  ①利用现有的传感器、计算机等硬件条件，以软件功能的完善补充硬件功能的不足，结合新型的信号处理技术和流动模型解决凝析天然气计量问题。如Solartron公司的双文丘里

技术，PECO的加长文丘里技术等；

  ②对已有的多相流量计进行改进，使之能够适用于凝析天然气的工况，如Agar公司的产品；

  ③对传统的单相计量仪表进行多相流模型修正与算法改进，解决急需的生产计量问题，如英国NEL基于文丘里管的凝析天然气流量计、清华大学利用标准孔板，进行修正的饱和蒸

汽流量计；

  ④将结构紧凑的气液分离器用于凝析天然气的计量，如美国塔尔萨（Tulsa）大学、TEA公司、FRAMO公司的产品；此外，英国帝国理工大学的ESMER小组研究利用常规测量信号如

温度、压力、差压等在两相流条件下的波动特性，结合模式识别、神经网络技术解决两相流的计量问题；石油大学基于CFD（computational  fluid  dynamics）对传感器结构进行

优化，结合数字信号处理技术和多相流动模型研制的凝析天然气流量计也正在进行工业现场试验。

      结束语

本文较为详细地介绍了国内外多相流计量与凝析天然气计量的基本技术现状，供国内开展同类研究工作和仪表选型参考。多相计量技术与传统的基于计量分离器的油气井计量技术

相比，在技术上和经济上都具有较大优势，正在成为海洋、沙漠新油气田开发中首选的计量技术；也是陆上老油气田改造，简化地面设施的首选计量技术；经过20多年的发展，多

相计量技术正在步入实用阶段，凝析天然气的计量技术已经引起各方面越来越多的关注。

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