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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(jīng)過測量，然后再進(jìn)入處理廠。濕氣為氣多液少的特殊的氣液兩相流，流動型態(tài)包括分層、波狀、環(huán)狀、霧狀等多種形態(tài)，因此檢測難度很大。國際市場，因技術(shù)門檻兒高，只有極少數(shù)幾家公司（FMC\SolartronISA\Roxar）掌握此項技術(shù)。因大多采用射線技術(shù)，產(chǎn)品價格高昂。國內(nèi)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(shè)數(shù)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(zhǔn)確、長期地掌握單井、井區(qū)、氣藏、氣田的生產(chǎn)動態(tài)信息，判斷氣井/氣藏的生產(chǎn)變化和水侵狀況、優(yōu)化生產(chǎn)采氣工藝、延長氣井生產(chǎn)壽命，并最終提高氣田的采收率具有重大的現(xiàn)實意義。技術(shù)原理與工藝流程簡介：雙節(jié)流計量管由 V 錐流量傳感器和文丘里流量傳感器串聯(lián)構(gòu)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(chǎn)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(jié)流形式、節(jié)流比 β、長度 L、氣相弗勞德數(shù)Frg、液相雷諾數(shù) Re 等相關(guān)函數(shù)。遠(yuǎn)程平臺以高性能嵌入式工控機為核心，配以工業(yè)寬溫電子硬盤、16 路高精度數(shù)據(jù)采集卡、12 寸工業(yè)寬溫液晶屏、工業(yè)寬溫全金屬防水鍵盤、充電鋰電池等，可實現(xiàn)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(nèi)部供電可待機 16 小時，低功耗模式20 小時以上。技術(shù)水平及專利與獲獎情況：技術(shù)水平： 1）產(chǎn)品不依賴射線技術(shù)、分離器技術(shù)。 2）適用范圍廣，海洋、陸地油氣田均可適用。 3）結(jié)構(gòu)簡單、使用方便、低功耗、互換性好及多參數(shù)動態(tài)測量。獲獎情況： “凝析天然氣多參數(shù)動態(tài)測量技術(shù)研究與應(yīng)用”獲得 2013 中國計量測試學(xué)會科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎”一等獎。已授權(quán)專利 10 項，并成功產(chǎn)業(yè)化，制定了相應(yīng)的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)用前景分析及效益預(yù)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(chǎn)品價格的幾分之一甚至十分之一，可取代進(jìn)口，大幅降低一次性基礎(chǔ)設(shè)施投入成本和人力、管理成本。國內(nèi)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(jīng)濟(jì)效益，如為中石油西南油氣田分公司川中油氣礦節(jié)約氣液分離存儲等工藝設(shè)備、場站用地、值守人員人工成本等累積 8700 萬元。應(yīng)用領(lǐng)域：應(yīng)用領(lǐng)域涉及陸地油氣田、采油平臺、海下氣田、非常規(guī)氣田（頁巖氣田、煤層氣）等多種天然氣上游生產(chǎn)計量領(lǐng)域。

天津大學(xué) 2021-04-11

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