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凝析天然氣兩相流量計

成果與項目的背景及主要用途：我國對天然氣等清潔能源的需求量逐年增加。天然氣在井口剛剛開采出來時被稱作凝析天然氣，是濕氣的一種，濕氣首先要經過測量，然后再進入處理廠。濕氣為氣多液少的特殊的氣液兩相流，流動型態包括分層、波狀、環狀、霧狀等多種形態，因此檢測難度很大。國際市場，因技術門檻兒高，只有極少數幾家公司（FMC\SolartronISA\Roxar）掌握此項技術。因大多采用射線技術，產品價格高昂。國內市場采用“單相流量計量儀表”或大型“計量站”，不是無法滿足氣液兩相測量，就是建設數千平方米的集氣計量站，耗資巨大。凝析天然氣兩相流量計旨在解決油氣田井口濕天然氣的氣、液兩相的在線不分離計量問題。對于及時、準確、長期地掌握單井、井區、氣藏、氣田的生產動態信息，判斷氣井/氣藏的生產變化和水侵狀況、優化生產采氣工藝、延長氣井生產壽命，并最終提高氣田的采收率具有重大的現實意義。技術原理與工藝流程簡介：雙節流計量管由 V 錐流量傳感器和文丘里流量傳感器串聯構成。從天然氣井中采出的凝析天然氣體（即濕氣）先后流過 V 錐和文丘里，分別產生壓差△P1 和△P2。△P1=K1QG+K2QL △P2=K3QG+K4QLQG、QL 分別為氣相和液相的體積流量；K1、K2、K3、K4 是工況壓力、溫度、干度、氣相密度 ρG、液相密度 ρL、節流形式、節流比 β、長度 L、氣相弗勞德數Frg、液相雷諾數 Re 等相關函數。遠程平臺以高性能嵌入式工控機為核心，配以工業寬溫電子硬盤、16 路高精度數據采集卡、12 寸工業寬溫液晶屏、工業寬溫全金屬防水鍵盤、充電鋰電池等，可實現信號的采集、氣液兩相流量的計算/顯示/存儲等。鋰電池供電、220供電和蓄電池+太陽能供電 3 種工作方式。內部供電可待機 16 小時，低功耗模式20 小時以上。技術水平及專利與獲獎情況：技術水平： 1）產品不依賴射線技術、分離器技術。 2）適用范圍廣，海洋、陸地油氣田均可適用。 3）結構簡單、使用方便、低功耗、互換性好及多參數動態測量。獲獎情況： “凝析天然氣多參數動態測量技術研究與應用”獲得 2013 中國計量測試學會科學技術進步獎”一等獎。已授權專利 10 項，并成功產業化，制定了相應的企業標準，通過了第三方的形式評價，取得了中華人民共和國制造計量器具許可證。應用前景分析及效益預測：該流量計占地面積約 1 平方米，價格僅為適用于陸上氣田的國外同類產品價格的幾分之一甚至十分之一，可取代進口，大幅降低一次性基礎設施投入成本和人力、管理成本。國內客戶：中石油、中石化、中海油國際客戶：國際石油公司目前已取得了顯著經濟效益，如為中石油西南油氣田分公司川中油氣礦節約氣液分離存儲等工藝設備、場站用地、值守人員人工成本等累積 8700 萬元。應用領域：應用領域涉及陸地油氣田、采油平臺、海下氣田、非常規氣田（頁巖氣田、煤層氣）等多種天然氣上游生產計量領域。

天津大學 2021-04-11

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