傳統(tǒng)的計(jì)量方法是把油井產(chǎn)物送入三相分離器，由分離器將其分成油、氣、水三相，通過安裝在分離器各相出口管線上的流量計(jì)，計(jì)量三種流體的產(chǎn)量，該系統(tǒng)的質(zhì)量和體積都較大，給設(shè)計(jì)和施工都增加了很大難度。采用多相流流量計(jì)直接計(jì)量油井各相流量的方法可以取消計(jì)量用分離器、計(jì)量管線以及計(jì)量匯管，因此，多相流流量計(jì)節(jié)約了空間、資金并能連續(xù)計(jì)量各油井的產(chǎn)量，簡(jiǎn)化了流程^[1.2]。

      多相流量計(jì)與計(jì)量分離器相比有以下特點(diǎn)：

      1）對(duì)油氣進(jìn)行連續(xù)、在線、自動(dòng)測(cè)量，可實(shí)現(xiàn)無人值守。多相流量計(jì)可測(cè)出日產(chǎn)油、水、氣的量以及井口壓力、溫度數(shù)據(jù)，并把它們顯示、打印出來。如果與多路閥結(jié)合使用，可實(shí)現(xiàn)單井無人計(jì)量。
      2）系統(tǒng)質(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小。
      3）無任何可動(dòng)部件，幾乎不需要維護(hù)。多相流量計(jì)基本上由傳感器和探測(cè)器組成，沒有可動(dòng)部件，不需要維護(hù)；而常規(guī)計(jì)量分離器有液面控制器、流量計(jì)、孔板、控制閥等。需要定期維護(hù)、更換和標(biāo)定。
      4）被計(jì)量的原油無須加熱，節(jié)省能量多相流量計(jì)對(duì)被測(cè)介質(zhì)溫度無要求，只要介質(zhì)能夠流動(dòng)就可以進(jìn)行計(jì)量，僅需要用220V電源，功率為200W左右；而采用計(jì)量分離器，當(dāng)井溫較低時(shí)，產(chǎn)出液加熱后才能進(jìn)行有效地分離，如果是氣泡原油，還要加消泡劑。
      5）投資少，操作費(fèi)少?？紤]到日常維護(hù)費(fèi)用、占用平臺(tái)面積等間接因素，選用多相流量計(jì)將會(huì)帶來更大的經(jīng)濟(jì)效益。

      但是多相計(jì)量在以下幾個(gè)方面與單相計(jì)量相比有其自身的復(fù)雜性：

      1）各相并非混合均勻，水與油混合得不好，氣體與液體處于分離狀態(tài)；
      2）各相以不同的速度流動(dòng)，各相之間存在著界面效應(yīng)和相對(duì)速度，相界面在時(shí)間和空間上變化比較大，液相和氣相以不同的速度流動(dòng)；
      3）混合是不規(guī)則的。各相混合時(shí)，黏度和總量都會(huì)發(fā)生變化；
      4）相與相之間相互作用。氣體能從溶液中析出或者溶解在液體中。蠟和水合物會(huì)在流體中沉淀；
      5）流動(dòng)狀態(tài)非常復(fù)雜，特征參數(shù)比單相流系統(tǒng)多，它取決于各相之間的相對(duì)速度、流體特性、管路結(jié)構(gòu)及流動(dòng)方向^[3]。

      1 基本原理

      油、氣、水三相在實(shí)際狀況下的體積流量的測(cè)量可以通過對(duì)各相流速、流量截面上的含氣率和含水率等流動(dòng)參數(shù)的在線監(jiān)測(cè)來實(shí)現(xiàn)。一般地，多相流量計(jì)需要用以下的參數(shù)來計(jì)算各相流量：各相在管道截面上所占據(jù)的面積S_i；各相沿管道軸線的流速v；各相的溫度t_i和壓力P_i。各相在實(shí)際狀況下的體積流量根據(jù)以下公式計(jì)算^[1]。

      q_v= V_iS_i                                        （1）

      根據(jù)t_i和P_i，利用狀態(tài)方程可以將實(shí)際狀況下的體積流量轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積流量。設(shè)管道截面的總面積為S₀，其中油相所占據(jù)的面積為S_p，氣相所占的面積為S_G，水相所占的面積為S_w；設(shè)管道中油氣水三相流的截面含氣率為H_G，油水混合液中的含水率為H_w?？梢缘玫揭韵碌年P(guān)系式。

      S₀=S_P+S_G+S_w                             （2）

      H_G=（S_G/S₀）×100%                  （3）

      H_w=[S_w/（S_P+S_w）]×100%          （4）

      綜合式（1~4），若油、氣、水三相在實(shí)際狀況下的流速分別為v_p，v_G，v_w，則其體積流量q_vp，q_vG，q_vw可以分別表示為

      Q_vp=v_pS₀（1- H_G）（1- H_w）       （5）

      q_VG=v_GS₀H_G                               （6）

      q_vw=v_wS₀（1- H_G）H_w                 （7）

      2 多相流量計(jì)的標(biāo)定

      流量標(biāo)定的定義是為了建立標(biāo)定系數(shù)，將被計(jì)量的流量與標(biāo)準(zhǔn)流量對(duì)比的值。當(dāng)被標(biāo)流量計(jì)已標(biāo)定，標(biāo)定系數(shù)已確定后，應(yīng)將該系數(shù)值入到該流量計(jì)中，可通過軟件或者機(jī)械/電子的調(diào)節(jié)完成。多相流量計(jì)和單相流量計(jì)之間一個(gè)顯著的不同點(diǎn)是多相流量計(jì)的不準(zhǔn)確度受工藝條件和液體性質(zhì)的變化比受一次計(jì)量元件不確定度的變化要大得多。多相流量計(jì)的一次計(jì)量元件可以用近似單相計(jì)量的標(biāo)準(zhǔn)程序來標(biāo)定。然而，多相流量計(jì)一次計(jì)量元件的輸出可采用先進(jìn)的信號(hào)處理設(shè)備得到最終的單相流量值。正如人們所知，單相計(jì)量得到的流量標(biāo)定程序是不能直接轉(zhuǎn)換用于標(biāo)定多相流量計(jì)的。

      英國(guó)、法國(guó)、挪威和美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家大都建造了一定規(guī)模的多相流測(cè)試和計(jì)量裝置，以供開展多相流測(cè)試標(biāo)定技術(shù)方面的試驗(yàn)和理論研究。美國(guó)國(guó)家工程試驗(yàn)室建造的多相流測(cè)試標(biāo)定裝置是世界上惟一一個(gè)具有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的多相流量計(jì)標(biāo)定裝置，在世界上具有一定的知名度和權(quán)威性。具有功能齊全，精確度高等優(yōu)點(diǎn)。挪威Hydro公司的多相流標(biāo)定裝置是1套高壓多相流標(biāo)定裝置。法國(guó)IFP石油研究院的多相流測(cè)試裝置主要用于多相流模擬試驗(yàn)及多相流量計(jì)和混輸泵的試驗(yàn)。美國(guó)Conoco多相流標(biāo)定裝置是采用原油、天然氣、產(chǎn)出水為介質(zhì)的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)液標(biāo)定裝置。這些多相流測(cè)試標(biāo)定裝置已成為試驗(yàn)研究多相流工藝參數(shù)和多相流計(jì)量技術(shù)的重要手段之一。這些檢定裝置建設(shè)規(guī)模不等，各具特色，但總的來講基本上都是由以下5個(gè)部分組成。

      1）油氣水單相供應(yīng)系統(tǒng)：大多采用柴油、礦化水和氦氣為介質(zhì)，但Hydro研究中心卻是采用原油，天然氣和產(chǎn)出水實(shí)液作為測(cè)試介質(zhì)，大多都具有穩(wěn)壓和調(diào)壓功能，還可以變溫。
      2）油氣水單項(xiàng)計(jì)量、混合系統(tǒng)：油水流量計(jì)量多采用速度式或容積式流量計(jì)，氣體計(jì)量大多采用差壓式流量計(jì)。
      3）流態(tài)測(cè)試或透明管觀察段：流態(tài)測(cè)試是一很困難的問題，Hydro研究中心的高壓多相流實(shí)液測(cè)試標(biāo)定裝置使用了伽瑪射線儀測(cè)量氣液組分和流型，用電導(dǎo)儀測(cè)量油水流型。使用柴油或煤油介質(zhì)的裝置大多安裝了透明管直管段，Schlumberger公司的油氣水三相流測(cè)試裝置安裝了15m長(zhǎng)的透明管，借以觀察系統(tǒng)的流型變化。
      4）多相流水平、垂直、傾斜試驗(yàn)管：如IFP多相流裝置的試驗(yàn)管的傾角可以在5°~90°范圍內(nèi)變化。
      5）油氣水兩相（緩沖），三相分離：經(jīng)測(cè)試段的三相流，每次測(cè)試標(biāo)定后進(jìn)入分離器進(jìn)行油氣水分離和緩沖，油水分離后可重復(fù)利用，空氣放空，如介質(zhì)是氮?dú)?天然氣，可再凈化循環(huán)使用^[4~6]。

      3 采用的主要技術(shù)和方法

      油、氣、水三相計(jì)量，可以分解為兩個(gè)技術(shù)要點(diǎn)：一是應(yīng)將三相視為液相總量和氣相兩相計(jì)量；二是進(jìn)行液相組分測(cè)量。將油、氣、水視為氣、液兩相流，測(cè)試方法主要有^[3.7]：

      1）相關(guān)法，通過兩個(gè)在管道上相距為L(zhǎng)的完全相同的傳感器來檢測(cè)流體中的尺寸分布、空間分布、各相含量等變化的隨機(jī)流動(dòng)噪聲信號(hào)，得到與被測(cè)流體流動(dòng)狀況有關(guān)的在時(shí)間上相差τ₀的兩個(gè)流動(dòng)噪聲信號(hào)。建立兩信號(hào)的互相關(guān)函數(shù)，進(jìn)而求得τ₀，則可得平均流速v=L/τ₀；
      2）容積法，利用一定容積的混合物，應(yīng)用PD表（Positive Displacement Meter），測(cè)量其體積、壓力、溫度等；
      3）節(jié)流法，由于節(jié)流裝置存在壓力差，利用其與流體流量及分相含率等因素有關(guān)。應(yīng)用孔板流量計(jì)，噴嘴、文丘利流量計(jì)，并結(jié)合密度計(jì)，進(jìn)行流量計(jì)量；
      4）渦輪流量計(jì)法，基于流體的動(dòng)量矩測(cè)量流速，需要結(jié)合其他儀表，如密度計(jì)，來進(jìn)行氣、液流量計(jì)量；
      5）激光多普勒法，利用多普勒效應(yīng)測(cè)量流速，具有非接觸、精確度高、響應(yīng)快、測(cè)量范圍寬等特點(diǎn)。但要求管路透明，且價(jià)格昂貴，只能測(cè)量總相流速，在多相流測(cè)試中很難應(yīng)用；
      6）粒子成像測(cè)速，PIV（Particle Image Velocimeter）法，利用擴(kuò)散在流場(chǎng)中微小粒子對(duì)光的散射性，用多次曝光方法獲得流場(chǎng)中粒子在紿定的不同時(shí)刻的像的位置，從而測(cè)出各粒子相應(yīng)時(shí)刻在流場(chǎng)中相應(yīng)位置處的位移，進(jìn)而得到其相鄰曝光間隔的平均速度v_i=Δd_i/Δt（i為粒子編號(hào)，Δd_i為第i個(gè)粒子的位移）。這是一種新方法，能進(jìn)行流場(chǎng)測(cè)試，但只能對(duì)液相或氣相進(jìn)行測(cè)試。這種方法造價(jià)高，管路要求可視化，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有難度；
      7）熱線、熱膜風(fēng)速儀，用流體流動(dòng)和熱量交換之間的關(guān)系，測(cè)得流體的流速和含氣率，進(jìn)而求得氣、液分相的流量；
      8）過程層析成象技術(shù)PT（Process Tomography），一種以兩相流或多相流為主要對(duì)象的過程參數(shù)二維或三維分布狀況的在線實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)；
      9）核磁共振法，其實(shí)質(zhì)就是核對(duì)射頻能的吸收。在氣、液兩相流測(cè)量中，由于核磁共振信號(hào)強(qiáng)度與空隙率成線性關(guān)系，故在各種流型下均能精確測(cè)量空隙率。核磁共振法能夠測(cè)量平均流速、瞬時(shí)流速、流速分布等。它具有非接觸測(cè)量，與被測(cè)流體的導(dǎo)電率、溫度、黏度、密度和透明度等物性參數(shù)變化無關(guān)等特點(diǎn)；
      10）直接法，直接應(yīng)用質(zhì)量流量計(jì)進(jìn)行測(cè)量。

      以上幾種方法在測(cè)量氣、液兩相流時(shí)應(yīng)用比較廣泛。但有的需要結(jié)合密度計(jì)來測(cè)含氣率。

      進(jìn)行多相流測(cè)試的另一技術(shù)要點(diǎn)是液相組分測(cè)量。主要應(yīng)用以下方法測(cè)量：

      1）電磁波檢測(cè)法，由于原油和水的相對(duì)介電常數(shù)相差懸殊，電磁波傳播的相位常數(shù)取決于介質(zhì)的介電常數(shù)和電導(dǎo)率，通過測(cè)量電磁波在原油混合介質(zhì)中的相移量，就可確定原油的含水率；
      2）電容法，通過測(cè)量流過電容兩極間的油、水混合流體的平均介電常數(shù)來測(cè)量含水率。但在高含水時(shí)，儀器可能失去油、水識(shí)別能力；
      3）電導(dǎo)法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，響應(yīng)快，但由于測(cè)量結(jié)果既受組分影響，又受流動(dòng)狀態(tài)影響，現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用有一定困難；
      4）密度法。利用液相分相的組分不同密度亦不同來測(cè)組分；
      5）短波持水率計(jì)，工作頻率為幾十兆赫，在集流狀態(tài)下，該儀器能在0~100%的持水率范圍內(nèi)有靈敏度，測(cè)量精度為±10%，但測(cè)量受水的礦化度的影響；
      6）微波法，利用油、水對(duì)微波的吸收來測(cè)組分?？蓽y(cè)油或水為連續(xù)相的狀態(tài)，準(zhǔn)確度不受速度、黏度、溫度、密度、鹽度、pH值的影響；
      7）熒光法，紫外線和輻射能量（E₁）可被原子或分子吸收，將電子激活到很高的能量級(jí)，當(dāng)電子回落到原來的能量水平時(shí)要輻射能量（E₂），與吸收能量時(shí)的頻率相比，此頻率為一低頻率，其余的能量被系統(tǒng)用其他的方式散射掉，如動(dòng)能、熱能（E₃），那么E₁=E₂+E₃。熒光輻射的頻率對(duì)某一物質(zhì)來講是特定的；
      8）γ組分表，基于輻射線吸收原理。

      4 多相流量計(jì)分類及應(yīng)用

      4.1 分類

      4.1.1 全分離式多相流量計(jì)

      它是在井液進(jìn)入計(jì)量裝置后先進(jìn)行氣液分離再分別計(jì)量氣液兩相的流量，測(cè)出液相的含水率，求出油氣水各相的流量。Texaco公司研制的SMS多相流量計(jì)是全分離式多相流量計(jì)的典型代表，是針對(duì)北海海底設(shè)計(jì)的，多相流氣液分離采用斜管式分離裝置，結(jié)構(gòu)如圖1所示。多相流首先進(jìn)入一直徑較大的豎直管段，流速下降，并開始分離，然后進(jìn)入斜管分離腔，分離成氣相和液相。用渦輪流量計(jì)計(jì)量氣體體積流量，用一專用流量計(jì)計(jì)量液體體積流量，用γ射線密度計(jì)測(cè)液相密度，確定殘留在液相的氣體量。在旁通斜管分離裝置中，用微波含水率測(cè)定儀測(cè)含水率。水下數(shù)據(jù)采集裝置將數(shù)據(jù)傳送給計(jì)算機(jī)，結(jié)合溫度和壓力數(shù)據(jù)計(jì)算，即可求得油氣水三相的流量和總流量。目前該流量計(jì)的計(jì)量精度：含水率精度±5%，油和水流量精度±4%~±5%，氣體流量精度±10%。

      4.1.2 取樣分離式多相流量計(jì)

      取樣分離式多相流量計(jì)目前已有多種類型，其計(jì)量原理大同小異，一般是在計(jì)量多相流總流量和平均密度的基礎(chǔ)上，提取少量樣液加以氣液分離，并測(cè)定油氣水各相的體積分?jǐn)?shù)，通過計(jì)算獲得油氣水各相的流量。Euromatic公司、美國(guó)Nusonic公司、Bakercac公司、Atlantic Richfield公司生產(chǎn)的多相流量計(jì)都屬這種類型。其中Euromatic公司開發(fā)的多相流量計(jì)較有代表性，其工作原理如圖2所示。

      4.1.3 不分離式多相流量計(jì)

      它是在不對(duì)井液作任何分離的情況下實(shí)現(xiàn)油氣水三相計(jì)量，是多相流量計(jì)發(fā)展的主要方向。其技術(shù)難度主要體現(xiàn)在油氣水三相組分含量及各相流速的測(cè)定。目前，相流速測(cè)量技術(shù)主要有混合+壓差法、正排量法和互相關(guān)技術(shù)。其中互相關(guān)技術(shù)應(yīng)用最多，已開發(fā)的多相流量計(jì)中有一半以上采用互相關(guān)技術(shù)。組分的體積分?jǐn)?shù)計(jì)量的主要技術(shù)有微波技術(shù)、核能（γ射線）技術(shù)，以及采用電容、電感傳感器測(cè)量流體電解質(zhì)等。

      4.1.3.1 挪威Framo公司的多相流量計(jì)

      它由靜態(tài)混合裝置、雙能γ射線密度計(jì)和文丘里流量計(jì)組成，如圖3所示。這種多相流量計(jì)可計(jì)量各種流態(tài)的多相流，工作環(huán)境含氣0~100%，含水0~100%，計(jì)量精度為±4%~±5%。

      4.1.3.2 挪威Kongsberg公司的MCF多相流量計(jì)

      MCF多相流量計(jì)由挪威Kongsberg近海公司和荷蘭Shell Research公司聯(lián)合研究開發(fā)。MCF多相流量計(jì)系統(tǒng)由一個(gè)不銹鋼雙法蘭短節(jié)計(jì)量裝置、Ex級(jí)信號(hào)處理電子裝置和一個(gè)以PC機(jī)為主的控制裝置組成。PC機(jī)用來計(jì)算和顯示計(jì)算結(jié)果。不銹鋼短節(jié)計(jì)量裝置由文丘里流量計(jì)、γ射線密度計(jì)和傳感器組成（如圖4所示），配備標(biāo)準(zhǔn)型ANSI法蘭，在管線上安裝極為方便。文丘里流量計(jì)測(cè)量總體積流量，γ射線密度計(jì)測(cè)量平均密度。

      4.1.3.3 美國(guó)Multi- Fluid公司的LP多相流量計(jì)

      LP多相流量計(jì)由互相獨(dú)立的組分測(cè)定儀和流速測(cè)定儀組成，如圖5所示。這種多相流量計(jì)僅用于流速大于3m/s的泡沫流，計(jì)量條件為含氣0~100%，含油0~100%，含水0~50%。

      4.1.3.4 Fluenta公司的MPFM1900型多相流量計(jì)

      它由測(cè)量流體介電常數(shù)（電容率）及氣液各相流速的電容傳感器和傳感器電子計(jì)、測(cè)量流體密度的γ射線密度計(jì)、執(zhí)行數(shù)據(jù)分析的計(jì)算機(jī)及將傳感器電子計(jì)和γ射線密度計(jì)連接至計(jì)算機(jī)的電纜等組成。流量計(jì)量分測(cè)量各相的體積分?jǐn)?shù)和測(cè)量總流量?jī)刹糠帧２捎枚嘞嘟M分流量計(jì)測(cè)量油氣水各相的體積分?jǐn)?shù)，再測(cè)量各相流速，求得各相流量。MPFM1900型多相流量計(jì)還要求用外傳感器測(cè)取溫度和壓力。它的計(jì)量段長(zhǎng)約560mm，質(zhì)量為200kg，可計(jì)量0~80%原油中水的體積分?jǐn)?shù)和0~90%原油中氣的體積分?jǐn)?shù)，其計(jì)量精度為油氣水總流量的±5%~±100% 。

      4.1.4 其他多相流量計(jì)

      AGAR發(fā)展了一種由兩節(jié)組成的多相流量計(jì)。第1節(jié)由一個(gè)體積流量計(jì)和2個(gè)動(dòng)量計(jì)組成，以測(cè)定氣流和液流；第二節(jié)是1個(gè)微波分析器以確定油水百分比。計(jì)算機(jī)求解5個(gè)聯(lián)立方程，其中2個(gè)是非線性微分方程。廠商聲稱，此流量計(jì)工作得很不錯(cuò)，不論流體是連續(xù)的油還是水，并且流體速度、礦化度、pH值、黏度、溫度以及密度等方面的變化都很少造成影響。

      Agip流量包括一個(gè)阻抗計(jì)、文丘里流量計(jì)和一個(gè)雙束γ密度計(jì)。此流量計(jì)在含氣率高達(dá)50%的情況下成功地進(jìn)行了試驗(yàn)。

      KOS/Shell發(fā)展了KOSMCF351流量計(jì)，用以測(cè)量平均持液率和管線底部的液膜速度，以及在水平管線中液膜上的液體段塞的速度。持液率的測(cè)量是依靠一列電容傳感器。利用靠近管線底部和頂部每一列中各傳感器之間的交叉關(guān)聯(lián)，確定氣體和液體的速度。此流量計(jì)在Shell多相流實(shí)驗(yàn)室在含水率至多為40%的情況下作了實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)則是1992年和1993年在阿曼、加蓬以及尼日利亞的PDO/Shell裝置上完成的。此流量計(jì)還在丹麥經(jīng)Maersk Oil and Gas試驗(yàn)過。據(jù)報(bào)道，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試中流量計(jì)成功地適應(yīng)于各種不同的流動(dòng)型態(tài)（氣團(tuán)流、氣泡流以及段塞流）^[8~10]。

      4.2 應(yīng)用情況

      4.2.1 蘭州海默的MFM2000多相流量計(jì)

      1）其工作原理及技術(shù)特點(diǎn)：采用單能伽馬互相關(guān)流量計(jì)測(cè)定各種流速，雙能伽馬射線相分率計(jì)測(cè)定含水率和含氣率。當(dāng)?shù)秃瑲鈺r(shí)，可采用轉(zhuǎn)子流量計(jì)（或其他流量計(jì)）測(cè)定總流量。該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)較為緊湊，壓力損失較小。

      2）測(cè)試情況：分別在塔里木輪南油田、NEL多相流測(cè)試裝置、大慶油田設(shè)計(jì)院多相流實(shí)液測(cè)試裝置上進(jìn)行了對(duì)比測(cè)試。

      3）應(yīng)用情況：已在陸上油田、海上油田使用。潿洲11-4 東平臺(tái)采用了該公司的多相流量計(jì)，是中國(guó)海上平臺(tái)第一次使用多相流量計(jì)，且正在運(yùn)行中。另外，秦皇島32-6 油田井口平臺(tái)和綏中36-1Ⅱ期井口平臺(tái)的總流量計(jì)量也采用了該多相流量計(jì)。

      4.2.2 挪威ROXAR公司的MF1多相流量計(jì)

      1）測(cè)量原理及技術(shù)特點(diǎn)：流速測(cè)量采用微波互相關(guān)法，相分率采用微波傳感器加伽馬密度計(jì)法?？蛇x用文丘里流量計(jì)擴(kuò)展總流量的測(cè)量。該多相流量計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，無可動(dòng)部件，壓力損失較小。

      2）測(cè)試情況：先后在Statoil，ELF，Agip，Shell，BP等公司的油田及Porsgrunn高壓多相流量計(jì)試驗(yàn)環(huán)道、NEL多相流測(cè)試環(huán)路、大慶油田設(shè)計(jì)院多相流量計(jì)實(shí)液測(cè)試裝置上進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。

      3）應(yīng)用情況：已在陸上、海上油田使用，已銷售130多套（包括用于實(shí)驗(yàn)）。

      文昌油田井口平臺(tái)采用了該公司的產(chǎn)品。

      4.2.3 美國(guó)AGAR公司的MPFM-301多相流量計(jì)

      1）測(cè)量原理及技術(shù)特點(diǎn)：采用正排量（PD）流量計(jì)測(cè)定總體積流量，由2個(gè)文丘里管組成的雙動(dòng)量流量計(jì)測(cè)定含氣量、再用專業(yè)微波原油含水分析儀測(cè)定含水率。該流量計(jì)系統(tǒng)相對(duì)龐大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，壓力損失較大，而且有可動(dòng)部件和電控閥門。

      2）測(cè)試情況：分別在Shell，Amoco公司的油田及Conoco，Texaco及NEL的多相流量試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了對(duì)比實(shí)驗(yàn)。

      3）應(yīng)用情況：已在陸上、海上油田使用，其各種型號(hào)的多相流量計(jì)已銷售了90多套（包括用于實(shí)驗(yàn)）。

      4.2.4 挪威FRAMO公司的MPFM多相流量計(jì)

      1）測(cè)景原理及技術(shù)特點(diǎn)：采用文丘里管測(cè)量總流量，用雙能伽馬儀測(cè)相分率。該流量計(jì)結(jié)構(gòu)精巧，無可動(dòng)部件，壓力損失小，其靜態(tài)混合器是該公司的專利產(chǎn)品。

      2）測(cè)試情況：1992年開始在油田進(jìn)行試驗(yàn)，隨后分別在Texaco，NEL及Porsgrunn的多相流測(cè)試裝置上進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。

      3）應(yīng)用情況：已在陸上、海上油田及海底使用，目前已銷售50多套（包括用于實(shí)驗(yàn)）。

      4.2.5 挪威Fluenta的MPFM-1900/1900VI多相流量計(jì)

      1）測(cè)量原理及技術(shù)特點(diǎn)：流速測(cè)量采用電容互相關(guān)法，相分率采用電容、電感傳感器加伽馬密度計(jì)法，同時(shí)可選用文丘里流量計(jì)測(cè)量總流量。該多相流量計(jì)結(jié)構(gòu)緊湊，無可動(dòng)部件，壓力損失小。

      2）測(cè)試情況：MPFM-1900/1900VI流量計(jì)先后在BP公司、Statoil公司、ELF公司的油田及Conoco，Texaco，NEL及Porsgrunn的多相流量計(jì)試驗(yàn)裝置上進(jìn)行對(duì)比測(cè)試。

      3）應(yīng)用情況：已在陸上、海上油田使用，已銷售90多套（包括用于實(shí)驗(yàn)），秦皇島32- 6油田的井口計(jì)量就采用了該公司的產(chǎn)品。

      4.2.6 英國(guó)Jiskoot的Mixrneter多相流量計(jì)

      1）測(cè)量原理及技術(shù)特點(diǎn)：用差壓變送器測(cè)定總流量，用雙能伽馬射線相分率計(jì)測(cè)定含水率和含氣率。該多相流量計(jì)結(jié)構(gòu)較緊湊，無可動(dòng)部件，壓差損失較小。

      2）測(cè)試情況：該產(chǎn)品已在英國(guó)NEL多相流實(shí)驗(yàn)室、意大利Trecatc多相流試驗(yàn)裝置上進(jìn)行了性能評(píng)價(jià)試驗(yàn)。

      3）應(yīng)用情況：該產(chǎn)品已有數(shù)十套在油田使用^[7]。

      5 多相流量計(jì)的選擇

      目前國(guó)際上衡量多相流量計(jì)好壞的標(biāo)準(zhǔn)主要有3條：1）是否通過權(quán)威機(jī)構(gòu)的第三方試驗(yàn)室的測(cè)試和評(píng)價(jià)；2）是否通過公正、獨(dú)立的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)比測(cè)量；3）是否經(jīng)過長(zhǎng)期的和批量化的工業(yè)性實(shí)驗(yàn)。這3條也應(yīng)該作為選型和推廣應(yīng)用的首要標(biāo)準(zhǔn)和前提條件，廠商必須提供這方面的相應(yīng)資料，并盡可能提供相似油田的應(yīng)用情況，以便進(jìn)行評(píng)估。

      不同測(cè)量原理的多相流量計(jì)有不同的適應(yīng)工況，選型時(shí)應(yīng)綜合考慮的因素：

      1）安裝位置。包括陸上、海上平臺(tái)、水下等。水下測(cè)量應(yīng)選用電學(xué)法測(cè)量多相流量計(jì)。
      2）流體物性。原油黏度、乳化、起泡、水含鹽量等物性是主要考慮因素，具體選擇方案如表1所列。
      3）流動(dòng)工況。含氣體積分?jǐn)?shù)和含水體積分?jǐn)?shù)的高低是影響精度的重要因素。高含氣工況應(yīng)考慮先部分分離天然氣，再進(jìn)行多相計(jì)量；高含水工況，應(yīng)選用微波衰減法測(cè)量含水體積分?jǐn)?shù)；低含水工況應(yīng)選用電容法或微波衰減法測(cè)量含水體積分?jǐn)?shù)，顯然用射線吸收法和電導(dǎo)法測(cè)量極端含水工況是不適宜的。
      4）測(cè)量不確定度。多相計(jì)量的復(fù)雜性使多相流量計(jì)至今尚沒有統(tǒng)一的精度等級(jí)，因此選用前應(yīng)針對(duì)具體的流動(dòng)工況和流體物性進(jìn)行標(biāo)定。
      5）應(yīng)參考第三方試驗(yàn)室的結(jié)果及現(xiàn)場(chǎng)使用情況。實(shí)踐證明，經(jīng)過長(zhǎng)期、批量化工業(yè)性實(shí)驗(yàn)的多相流量計(jì)產(chǎn)品，在今后的使用中可以大大降低使用風(fēng)險(xiǎn)。
      6）要重視多相流量計(jì)的售后服務(wù)工作。售后服務(wù)包括現(xiàn)場(chǎng)安裝，調(diào)試，試運(yùn)行，定期的維護(hù)和定期標(biāo)定以及出現(xiàn)問題后的及時(shí)解決等。實(shí)踐證明，多相流量計(jì)是一種實(shí)證產(chǎn)物。從某種意義上說，多相流的不可確定性和復(fù)雜性，決定了多相流量計(jì)在實(shí)際使用過程中出現(xiàn)問題的可能性比常規(guī)儀表要大，問題的復(fù)雜性往往也較大。這就要求廠商能夠提供高水平的、及時(shí)而優(yōu)質(zhì)的售后服務(wù)，同時(shí)售后服務(wù)的費(fèi)用又不能過高。這一點(diǎn)在選擇多相流量計(jì)時(shí)，也應(yīng)該作為一個(gè)重要的因素認(rèn)真考慮。
      7）在重視多相流量計(jì)測(cè)量精度的同時(shí)還要重視其重復(fù)性和穩(wěn)定性。多相流量計(jì)的測(cè)量精度是一個(gè)比較復(fù)雜的問題，它包括在實(shí)際操作條件下及適用范圍內(nèi)氣相流量、液相流量、含水率、含氣率等的測(cè)量精度和測(cè)量范圍等多個(gè)指標(biāo)，而這些指標(biāo)又都是有前提條件并互相關(guān)聯(lián)的。對(duì)于廠商標(biāo)明和聲稱的精度，工程技術(shù)人員要做認(rèn)真科學(xué)的分析，以便得出一個(gè)正確的判定。也正是由于多相流的復(fù)雜性和不可確定性，人們對(duì)多相流的測(cè)量精度不能過于苛求，并且要允許存在超差。當(dāng)然，對(duì)超差比例一定要盡可能地控制在極小范圍內(nèi)。正因?yàn)檫@樣，多相流量計(jì)目前只用作井口計(jì)量而不是用在商業(yè)計(jì)量上。在使用上既要關(guān)心測(cè)量精度，又要重視多相流量計(jì)的重復(fù)性和穩(wěn)定性。另外，對(duì)于由操作條件變化、物性變化或者測(cè)量范圍變化帶來的對(duì)測(cè)量精度的影響程度，也應(yīng)要求廠商給予說明，多相流量計(jì)是否需要現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定，如何進(jìn)行，也要進(jìn)行了解^{[3，11，12]}。

表1 流體物性對(duì)多相流量計(jì)選型的影響^[13]

      6 面臨挑戰(zhàn)和發(fā)展趨勢(shì)^[13~15]

      隨著石油工業(yè)的發(fā)展，多相流量計(jì)將被越來越多地使用，它也將得到進(jìn)一步發(fā)展。但是在發(fā)展中面臨的挑戰(zhàn)是多方面的，主要是要解決兩個(gè)方面的問題：一是市場(chǎng)上一些多相流量普遍價(jià)格不菲，費(fèi)用降低成了一個(gè)主要目標(biāo)；二是多相流量計(jì)現(xiàn)有精度還不是很高，如何提高精度也是其能否進(jìn)一步被使用的前提。長(zhǎng)遠(yuǎn)一點(diǎn)的挑戰(zhàn)就是井下流量計(jì)的開發(fā)。這種流量計(jì)將能在實(shí)際的油井中操作，可以提供有關(guān)油井某塊區(qū)域生產(chǎn)何種流體等有價(jià)值的信息，這樣可以提高油井管理，并做出更快、更精確的油井生產(chǎn)決定。許多制造商正在積極地開發(fā)井下流量計(jì)，這種井下流量計(jì)的關(guān)鍵問題是它在極端環(huán)境下的可靠性。

      多相流量計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)是小型化、智能化、高精度、低成本、適應(yīng)性廣、安全性高和結(jié)構(gòu)緊湊，而且通過多相流量計(jì)還可以分析介質(zhì)組成，包括蠟、水合物、化學(xué)組分等。這主要依靠以下技術(shù)路線來實(shí)現(xiàn)：一是把已經(jīng)成熟的單相流參數(shù)測(cè)試技術(shù)和測(cè)量?jī)x表應(yīng)用到多相流量計(jì)的開發(fā)研究之中，再結(jié)合多相流本身的流動(dòng)特征進(jìn)行分析計(jì)算得到各組分的流量；二是運(yùn)用新技術(shù)進(jìn)行不干擾流動(dòng)的流量計(jì)量，如新型示蹤技術(shù)、激光技術(shù)、光譜技術(shù)、微波技術(shù)、核磁共振技術(shù)和過程層析成像技術(shù)等。當(dāng)然，采用新的信號(hào)處理技術(shù)和現(xiàn)有檢測(cè)手段相結(jié)合的軟測(cè)量方法也是改善多相流量計(jì)性能的有效技術(shù)路線。

      參考文獻(xiàn)：

      1 李霄，劉鴻雁，張巖.多相流量計(jì)的原理及發(fā)展.中國(guó)修船，2001，（1）：33~34
      2 李玉星，王艷.多相流量計(jì)研究進(jìn)展.管道技術(shù)與設(shè)備，2000，（5）：31~ 34
      3 洪毅，畢曉星.多相流量計(jì)的研究及應(yīng)用.中國(guó)海上油氣（工程），2003，15（4）：16~20
      4 編譯：郭亮，審校：黃正鵬.油氣水多相流量計(jì)的測(cè)試、鑒定和標(biāo)定.國(guó)外油田工程，2001，17（8）：59~63
      5 郭亮，金剛.國(guó)外油氣水多相流測(cè)試標(biāo)定裝置及技術(shù)現(xiàn)狀.油氣田地面工程，1999，18（4）；51~53
      6 郭殿杰.多相流測(cè)量在石油工業(yè)中的應(yīng)用前景.電子•儀器儀表用戶.1997（2）：5~9
      7 王曉東，董守平.石油多相流計(jì)量研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).油氣田地面工程，1999.18（2）：4~7
      8 方代煊，朱云祖.國(guó)外多相流量計(jì)開發(fā)與應(yīng)用現(xiàn)狀.石油機(jī)械，1999，27（7）：44~ 47
      9 翻譯：金英校對(duì)：陳家瑯.多相流計(jì)量研究的現(xiàn)狀.國(guó)外油田工程.1997，6：39~42
      10 翻譯金玲，趙鐵鋒，校對(duì)：孫伯英.當(dāng)前多相計(jì)量技術(shù).國(guó)外油田工程.2003，I9（9）：39~40
      11 王勇.王東.國(guó)外多相流輸送與計(jì)量技術(shù)發(fā)展水平.天然氣與石油，1996，14（4）：54~60
      12 曹學(xué)文林宗虎.在線多相流量計(jì)測(cè)量技術(shù)研究.中國(guó)海上油氣（工程），2002，14（2）l37~40
      13 翻譯：楊思明，校對(duì)：胡淑娟.多相流量針的應(yīng)用與未來發(fā)展.國(guó)外油田工程.1999.9：37~39
      14 姚海元，宮敬.多相流量計(jì)及其標(biāo)定裝置.油氣田地面工程。2004，23（9）：33~34
      15 王曉東，董守平.石油多相流計(jì)量研究的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì).油氣田地面工程，1999，18（2）4~7