国外新型多相流计量技术综述

【精选】多相流计量及多相流量计简介R1 多相计量技术Multiphase metering technology概述许多新开发的油田属于经济型边际油田，这种油田不能承担传统分离技术所引发的高昂的费用。

而多相流量计可以节省很多费用，因为使用它就不需要安装分离器，或者几个油田共用处理装置。

在油井管理方面:多相流量计可以提供持续的数据输出，给出油井动态的有价值信息，这样可以及时地发现油井产生的问题或变化，以便尽早地做出决定，而采用传统的处理技术却要慢一些。

中国船级社(CCS)要求参照《海上移动平台入级规范》第1篇第3章附录1 平台入级产品持证要求一览表:5.3:?级管系以及除5.1以外的阀和附件证件类型:制造厂证明(?级管系应提供工厂认可证书，除5.1以外的阀和附件应提供型式认可证书)认可模式:型式认可B(可选项:型式认可A)1. 在线多相流量计在线多相流量计依据对流体特性的一些测量得到油、气、水三相的各自流量。

现在有许多这样的计量技术，可大致分为两大类:速度或总流量测量和相分率测量。

速度或流量测量通常是通过压差计量或一个特殊信号的互相关,即压力或导电率来获得。

许多流量计也采用滑动模块，这说明了气体通常比液体流速快的事实。

在垂直管道上安装的一些在线多相流量计一般通过在其上游装一个盲三通来减少水的紊动，以此最大限度地减少滑动。

相分率可以通过测量三相混合物的物性来获得，据此推算出三相各自的流量。

伽马射线能量衰减法是一种常用的方法，它的原理是油、气、水不等同地削弱伽马射线的能量。

伽马射线能量在两个能量级放射高能量级对气/液比更敏感，而低能量级对液相中的水/油比较敏感。

可以用这两个能量衰减量来确定三相混合液的相分率。

第三个能量级也可以用来确定水相的含盐量。

电容和电导技术可以用来确定液相中的含水量。

电容传感器用于测量连续油流的介电常数并确定含水量，电导传感器用于连续水流的测量。

这种方法适于气体体积分数大环境，但缺点是:如果流体在水连续流和油连续流之间不停转换，那么流量计就很难跟踪到这个变化。

多相计量技术新进展 叶兵(中海石油研究中心) 摘要　多相计量技术是近年来发展起来的计量方面的前沿技术,它是在不进行油气水三相分离的情况下,实现三相在线、连续、自动计量。

在海洋石油、沙漠油田或边远油气田等特殊作业环境有着广阔的市场。

关键词　油田计量　多相流量计　多相计量DOI:1013969/j.iss n.1002-641X120101210141　概况在过去的十年中,多相流计量系统的发展、评估和运用一直是世界油气工业的主要焦点。

迄今为止,已经开发了很多供选择的计量系统,但是没有一个能够称得上是广泛应用或绝对精确。

第一个商用多相流量计出现在大约十年前,是80年代初期多相计量研究项目的结果。

一直致力于研发多相流计量技术的大学研究中心和石油公司有:Tulsa (美国)、SIN TEF(挪威)、Imperial大学(英国)、国家工程实验室(英国)、CMR(挪威)、英国石油公司、德士古公司、埃尔夫石油公司、壳牌石油公司、阿吉普石油公司和巴西石油公司。

对这些标准多相流量计进行的测试是由英国石油公司和德士古公司共同完成的。

在不到十年之内,多相流计量已经在油田中得到了认可,并开始成为新油田开发考虑的首要计量方法。

2　多相流计量的基本原理基本上,有两种方法测量多相流的流量。

第一种方法,测量流动参数,它是三个流量的函数。

因此,可以测定通过文丘里管流量计的压降、γ射线束的衰减和混合物的阻抗,建立这些测量值与各相流量之间的关系,要建立三相流动需要三个独立的测量值。

没有方法能够理论上预测这种关系,因此,一定要通过校准来确定这些关系。

但不可能在测量技术应用的所有情况下校准,而且这种方法并不总是有效的。

校准方法通常可以通过神经网络技术来得到增强,这种技术可以高精度地确定函数关系。

然而,这种技术虽然有用,但不能解决基本问题,也就是说校准只用于实施校准的情况下。

第二种方法包括测量相位速度的基本参数和相位横截面分数(持率)或与它们有明确关系的量。

【技术】文丘里式流量计多相流动的计量方法文丘里式流量计具有计量准确，流体在流动过程中能量损失小，性能稳定便于后续的维护修理方便等诸多优点，因此在石油化工、冶金、军工等各个行业有着极为广泛的应用。

通常文丘里式流量计因其结构简单，可以直接安装在气液两相或者多相流的输运管线上，并且内部流动介质在不分离情况下借助先进的探测仪器进行测量，从而极大简化了生产流程，减少使用设备，降低生产成本。

在对文丘里管进行数值模拟研究时，国内外众多学者对其结构与空化现象的关联进行了研究分析，发现当文丘里管喉部周长与面积比值较大时，文丘里管内的气体积分数越大。

2009年英国人HASAN等使用“文丘里管+电导”当作重要检测元件，采取实验与理论结合的方法，解析探究了文丘里管内的气水二相流动。

在国内，天津石化有限公司已经对使用于文丘里皮托管流量计实现多相流动的计量方法开展了数据分析研发。

李恩贵等进行分析研发了环境温度变化对文丘里管流速系数的负面影响。

张丛林等研发了应用于重油流量计量的智能流量计。

罗凯凯对文丘里管进行了气液固三相模拟计算，对粒径、液体黏度、固体颗粒浓度等参数对于磨损的影响进行了研究。

CHEN发现局部颗粒浓度和颗粒沉积与流动有直接关系，在某些情况下，尽管总颗粒浓度较低，但由于流型的原因，局部颗粒浓度可能较高，从而影响磨损。

OKA等提出的磨损模型，粒径尺寸影响达到0.19次方。

CHEN等研究表明，空化活性往往随着粒径的增大而降低，气泡倾向于与颗粒相互作用，这意味着大颗粒很可能与多个气泡聚结，形成与该颗粒相互作用的单个气泡。

虽然近年来国内外大量学者对流量计进行了大量的研究，但是对其表面由于固液两相流造成的磨损形成破坏的过程和内部机理研究较少。

本研究运用CFD数值仿真计算方法，以文丘里式流量计过流部件内部固液两相流为研究对象，通过改变流量计内部的流动参数例如流量计进口速度、介质固体体积分数，固体颗粒粒径等，研究分析文丘里式流量计表面的磨损情况和DPM质量浓度分布情况，从而揭示文丘里式流量计流动规律和磨蚀情况，为文丘里式流量计的结构设计和预防磨损等提供理论参考。

海默多相流计行业背景多相流是一个复杂的多变量随机过程，多相流计量技术长期以来被公认为一个世界性技术难题。

多相流量计的商业化应用始于本世纪初期，目前已经发展成为新的油气田开发中首选的计量技术。

由于传统测试分离器计量工艺复杂，设备庞大，投资较大，油井三相计量问题长期困扰着油田开发，制约了油田开发效率。

多相不分离计量技术为油藏管理和生产优化提供较可靠的计量数据，在油气田的开发计量中节省投资、降低操作费用以及明显改善油藏管理等提供了激动人心的可能性。

该技术被国际上列举为决定未来油气工业成功的五大关键技术之一。

多相流量计的主要优势在于对被测油气水混合物不用进行相分离, 现场安装工艺简洁, 结构紧凑, 占空间小; 测量为实时、连续测量, 基本上可以做到无人值守, 不用人员干预; 仪表具有良好的可靠性和适用的准确度; 一次投资和维护费用低, 在采油生产中, 尤其在海洋石油和油井测试中具有很大的经济效益。

多相流量计的功能就是在不分离的情况下, 依赖一些流体参数的测量以给出三相流的油、水、气流量。

其基本原理是通过确定每一种组分的瞬时速度和截面占有率, 从而确定每一组分的量。

因此实现多相测量的关键是测量相分率和相流率。

油公司需要通过对油井有效的测试/计量数据来了解其每一个单井的实际生产情况/能力，实施有效的油藏管理和生产优化管理，最终提供采收率。

用传统三相测试分离器进行计量，由于体积庞大、系统复杂、人工干预、费用昂贵，无法实现无人职守。

多相流计量技术作为一种单井生产测量革命性的计量设备，可以提供油井产物在不分离的情况下油、气、水的在线实时流量数据，多相流计量技术是被行业内公认的传统三相测试分离器一种最经济有效的替代技术。

常用测量方法有伽玛相分率、互相关测量方法以及Vent uri 流量计的优化组合将是最有希望成功的多相流量计。

海默多相流计工作原理及技术特点海默多相流量计采用伽玛传感器测量相分率,采用互相关、文丘里流量计, 或互相关+文丘里结合的方法测量相流速。

多相流量计的原理与开发应用简介国内外发展现状国内外多相流量计早在20世纪60年代就曾进行过研究，但由于当时的技术条件限制，未获得可供应用的成果。

近年来，相关流量测量技术、计算机自动控制和数据处理技术的发展，刺激了多相流测量技术的开发与研究，美国、挪威、法国、英国、俄罗斯等国家的一些大石油公司，相继投人大量的人力、财力进行多相流量计的研制和开发，并建立了一批多相流检定装置，使得这一技术获得实质性的进展，研制出一批可供生产应用的试验样机。

当然就目前来说，大多数的测试技术仅局限于实验室研究，为数不多的商品化的多相计量仪表在工业应用中也存在着一定的局限性，并且造价昂贵。

从计量方式看，多相流量计可以分为全分离式、取样分离式和不分离式三种。

全分离式多相流量计是在井液进入计量装置后先进行气液分离再分别计量气液两相的流量，测出液相的含水率，求出油气水各相含量。

其典型代表为Texaco 公司研制的SMS多相流量计，它是较早用于现场测试的一种多相流量计，它是将流体分成气、液两相，然后用流量计液相测液体流量，用微波监测仪计量液相的含水率，气相用涡轮式流量计计量。

目前其计量精度是，含水率精度±5% 、油和水流量精度±5%、气体流量精度±10%。

取样分离式多相流量计是在计量多相流总流量和平均密度的基础上，提取少量样液加以气体分离，并测定油气水各相的百分含量，通过计算获得油气水各相的流量。

其中Euromatic公司开发的多相流量计较有代表性，它是最早用于现场测试的一种多相流量计，它由透平式流量计和γ密度计组成。

透平式流量计用来测量流体的体积流量，γ密度计测量流体的密度。

透平式流量计附近装有旁通管线用于分离液体测取密度。

不分离式多相流量计是在不对井液作任何分离的情况下实现油气水三相计量，是多相流量计的发展主要方向。

其技术难度主要体现在油气水三相组分含量及各相流速的测定。

目前，相流速测量技术主要有混合+压差法、正排量法和互相关技术，其中互相关技术应用最多。

海洋石油和天然气的储量惊人，开发潜力巨大[1]。

我国是海洋大国，海岸线长度1.8万公里，居世界第四位，大陆架面积位居世界第五，海洋石油和天然气储量丰富。

我国海洋石油天然气勘探主要集中在渤海、黄海、东海和南海北部大陆架。

根据中海油总公司报告资料，仅南海盆地群的石油地质资源量就达到230亿至300亿吨，天然气总地质资源量约16万亿立方米，约占到中国油气总资源量的三分之一左右，其中70％蕴藏于深海区域。

多相流测量是水下油气作业中必然面对的难题。

深水油气开采技术难度大、成本高，水下油、水、气多相流测量技术是海洋油气田开发过程中，尤其是深水作业中必不可少的技术需求。

一、水下多相流量计发展概况多相流是一种复杂的流动现象，普遍存在于能源、水力、化工、气象、航天等诸多领域，如何对多相流进行有效的监测一直以来都是学界的一个技术难题。

多相流的发展史可以追述到19世纪70年代，直到20世纪40年代两相流一词始见诸文献。

1974年《国际多相流杂志》创刊，1982年多相流手册出版，逐渐形成了一门独立的学科[2]。

经过近40年的发展，对多相流的研究已经取得了一系列颇具意义的进展，尤其在多相流测量领域，已经出现了一些较为成熟的计量仪器，并成功应用于工业生产，取得了较为显著的经济效益[3]~[6]。

水下多相流量计的出现是为了解决传统测量方式的不足。

在水下多相流量计出现以前，水下多相流测量多依靠将油井产物通过测试管线引至平台测试分离器或多相流量计进行油、气、水流量的测量。

这种方法由于需要单独的测试管线，投入巨大，同时也带来了操作困难[7]。

水下流量计的出现，使得水下单井产量的连续、实时测量成为可能，极大地改善了测试数据的准确性和时效性，对于生产动态监测、油藏管理优化和流动保障具有重要意义。

由于多相流测量本身难度较大，加之水下特殊的应用环境带来的挑战，目前世界上只有Schlumberger、Emerson、FMC、Pietro Fiorentini等少数几家国外公司具备水下多相流量计的设计、制造和安装技术，国内公司虽然在地面多相流计量领域已经实现商业化多年，但水下多相流量计的研究还处在起步阶段。

国内外多相流计量技术的发展摘要伴随着石油工业的不断发展，石油的开发已由较容易开发的内陆地区向深海及沙漠地区发展，并孕育出了管道多相流的输送技术.本文就今年来多相流计量技术的发展作了简单的归纳.关键词多相流；计量技术；流量计60年代开始人们就对多种存在形式的流体在同一输送管中的输送状态作了研究，由于当时工业水平的限制，多相流输送技术一直存在缺陷，其中最为核心的是多相流的计量技术。

近年来，随着计算机技术的快速发展，以油气水混输技术为代表的多相混输技术不断发展，多相流的相关测量技术得到了极大的进步，因而可以使该技术能够在目前的生产中应用。

加之目前油田开发逐步进入海洋，又使得该技术有了更为广阔的应用空间，同时也促进了该技术的发展。

国内外公司相继投入大量的资金研发多相流计量计，并广泛的实验与应用。

多相流的技术发展，实现了进口原油的多相流计量，与传统的分离计量相比，有了极大的提高。

这一技术实现了油田井口计量技术里程碑式的改进。

传统分离计量设备需要极大的投资，通过改进后的技术，可以实现设备的小投入，带来了可观的经济效益。

在沙漠和深海的油田开发中，由于其具有工艺简单，计量精确的特点，更容易产生经济效益，故而应用也更为广泛，所以本文在这里简要介绍了国内外多相流计量技术的发展历程，并就现在多相流测量技术的发展作了简要的介绍。

1多相流计量技术现状多相流的测量技术在开发上面也有很多的技术难题，不少的研究机构和厂家在研究整个测量流程的时候都或多或少的遇到了各种各样的难题，但每个厂家均在其自己研究的产品上获得了突破，解决了相应的技术难题。

比如利用小型取样分离技术的多相计量系统，在测量的过程中就会遇到原油起泡的问题，如果分离器内的气液分离效果不好，含水量的测量值就会不精确，甚至出现较大的偏差，多相流计量机的性能也会受到影响。

而采用微波、电感和电容技术实现多相流测量的流量计，它又只有满足在油连续相乳化液的流型的条件下才能使用，假如流体中的必要的特征出现变化或是不存在，往往会影响测量的精度出现大幅度的改变。

ＩＳＳＮ　１０００－００５４ＣＮ　１１－２２２３／Ｎ　清华大学学报（自然科学版）　Ｊ　Ｔｓｉｎｇｈｕａ　Ｕｎｉｖ（Ｓｃｉ　＆Ｔｅｃｈｎｏｌ），２０１４年第５４卷第１期２０１４，Ｖｏｌ．５４，Ｎｏ．１１４／２１８８－９６多相流测量技术在海洋油气开采中的应用与前景李　轶（剑桥大学化工系，英国）收稿日期：２０１３－０８－２６作者简介：李轶（１９８３—），男（汉），特聘研究员。

Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｌ４７０＠ｃａｍ．ａｃ．ｕｋ摘　要：海洋油气开采是国家“十二五”海洋工程的战略与规划研究内容之一。

油—气—水多相流测控技术在海洋油气开采中具有十分重要的地位。

该文分析了目前油—气—水多相流测控技术的应用与挑战，阐述了多相流测控技术在国家海洋油气能源开发战略中价值与意义，并分析了其未来产业化前景。

此外，该文总结归纳了当前国际上一些主流的多相流测量技术手段，综述了具体的应用实例。

该文最后归纳了多相流测控技术在国家“十二五”海洋工程背景下深海油气能源作业中的价值与前景。

关键词：油—气—水多相流；海洋工程；深海油气开采中图分类号：Ｏ　３５９文献标志码：Ａ文章编号：１０００－００５４（２０１４）０１－００８８－０９Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｅｒｓｐｅｃｔｉｖｅ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅｆｌｏｗ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｆｏｒｏｃｅａｎ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎＬＩ　Ｙｉ（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｃａｍｂｒｉｄｇｅ，ＵＫ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｔｒａｔｅｇｉｃ　ａｎｄ　ｐｌａｎｎｉｎｇ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ’ｓ１２ｔｈ　Ｆｉｖｅ－Ｙｅａｒ　Ｐｌａｎ　ｆｏｒ　ｏｃｅａｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｅｘｐｌｏｒａｔｉｏｎ　ａｎｄｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｏｃｅａｎ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ，ｉｎ　ｗｈｉｃｈ　ｏｉｌ－ｇａｓ－ｗａｔｅｒｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　ｆｌｏｗ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｐｌａｙ　ａｎ　ｉｍｐｏｒｔａｎｔ　ｒｏｌｅ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｚｅｓ　ｔｈｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｍｅｎｔｉｏｎｅｄ　ａｂｏｖｅａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ　ｔｈｅｓｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ａｒｅ　ｎｏｗ　ｆａｃｉｎｇ，ｗｈｉｌｅｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ　ｔｈｅ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　ｆｌｏｗ　ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ’ｓ　ｏｃｅａｎ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ　ｓｔｒａｔｅｇｙ　ａｎｄｄｉｓｃｕｓｓｉｎｇ　ｔｈｅ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌｉｚａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．Ｓｏｍｅ　ｍａｉｎ　ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　ｆｌｏｗ　ｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｗｉｄｅｌｙ　ｕｓｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅｗｏｒｌｄ　ａｒｅ　ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ　ｗｉｔｈ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｅｘａｍｐｌｅｓ　ｔｈｅｎ　ｇｉｖｅｎ．Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｆｉｎａｌｌｙ　ｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅ　ｏｆ　ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　ｆｌｏｗｍｅｔｅｒｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｉｎ　ｄｅｅｐ－ｗａｔｅｒ　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｃｈｉｎａ’ｓ　１２ｔｈ　Ｆｉｖｅ－Ｙｅａｒ　Ｐｌａｎ　ｆｏｒ　ｏｃｅａｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｏｉｌ－ｇａｓ－ｗａｔｅｒ　ｍｕｌｔｉｐｈａｓｅ　ｆｌｏｗ；ｏｃｅａｎ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ；ｄｅｅｐ－ｗａｔｅｒ　ｏｆｆｓｈｏｒｅ　ｏｉｌ　ａｎｄ　ｇａｓ　ｅｘｐｌｏｉｔａｔｉｏｎ“海洋工程”是复杂的综合性科学，涉及力学、机械、电子信息、地质物理、工程热物理、化工等多个交叉学科。

多相流的数值计算方法及应用多相流是研究两种或两种以上物质在同一空间内同时运动的流体力学问题。

通常，这些不同物质具有不同的性质，如密度、粘度、界面张力等。

在现实生活中，液体-气体两相流、固体-气体两相流和液体-固体两相流等都是常见的多相流现象。

由于多相流的复杂性，很难通过实验或经验法则进行分析和预测，因此数值计算方法成为研究多相流的必要手段。

多相流数值计算方法的进展多相流的数值计算方法主要包括欧拉方法和拉格朗日方法两种。

在欧拉方法中，各相的平均速度和平均状态变量在空间和时间上被模拟。

在拉格朗日方法中，物质的运动轨迹通过求解单个物质的速度和位置来模拟。

欧拉方法适用于高浓度分散相的多相流，而拉格朗日方法适用于较低浓度分散相的多相流。

随着计算机技术的发展，数值计算方法已经达到了越来越高的精度和复杂度，同时也具有了更广泛的应用。

构建数值模型所需的软件、计算资源和计算技术等方面都取得了重大进展。

以欧拉方法为例，目前常用的方法包括基于有限体积法、有限元法、谱方法、网格法以及混合方法等。

在这些方法中，基于有限体积法的方法最为常见。

而在拉格朗日方法中，最常见的方法是以质点法（PPM）为代表的基于粒子的方法和以Feynman-Kac方程为基础的Monte Carlo方法。

多相流数值计算方法的应用多相流在实际生产和生活中有着广泛的应用。

通过对多相流的数值计算模拟，人们可以更好地理解多相流的现象并加以优化，其中的一些应用包括：1.船舶航行在低温海洋环境下，水下的冰霜容易固定在船舶舞台上，导致航行受阻。

借助数值计算方法，研究者可以模拟冰霜在船身表面的生长过程，并提供适当的解决方案，以优化航行效率。

2.原油运输原油运输管道内经常存在较高浓度的沉积物，这些沉积物不仅增加了系统的能量损失，并且会影响燃油的品质，同时也影响了原油的采集和精炼。

基于多相流数值计算方法的优化设计，可以实现管道系统的流体化，并提高生产效率。

3.化学反应器在化学反应器中，反应液的不同组分往往对应着液体、气体以及相变等多种现象。

* 纪 红，女，1960年生，高级工程师。

1981年毕业于上海化学工业专科学校化工仪表自动化专业，现在中国石油天然气股份有限公司规划总院从事自控专业的规划设计工作。

通信地址：北京市海淀区志新西路3号938信箱，100083纪 红* 宋 磊张彦林中国石油天然气股份有限公司规划总院中国石油西北销售分公司纪 红等. 油井多相流计量技术. 石油规划设计，2008，19（5）：44～46摘要 在原油开采过程中，需要了解各油井的原油及天然气产量，从而确定油田区块地层油气含量及地层结构的变化。

采用多相流计量装置，可对油井产出液中各组分的体积流量进行连续计量，得到实时计量数据。

现场应用表明，多相流计量装置有许多技术优势和特点，其提供的各种数据可用于优化生产参数、提高采收率、优化工艺流程，是油田单井计量的发展方向。

关键词 油井 多相流体 流量计 气液分离 含气、含水率在原油开采过程中，为确定各油井的原油、天然气产量，了解地层油气含量及地层结构的变化，需要对油井产出液中各组分的体积流量或质量流量进行连续的计量。

通过提供的实时计量数据，可为生产管理提供参考，对优化生产参数、提高采收率起到重要作用。

目前，国内油田使用较多的单井计量方法是分离器自动玻璃管计量、人工玻璃管计量、油井计量车、翻斗计量装置、双容积计量装置、油井三相计量装置，而代表先进技术的多相流计量正在兴起。

多相流计量是在没有预分离的情况下，根据应用场合采用不同的精度等级，对油井产出液中的油、气、水进行计量。

多相流计量由于设备自动化程度高、管理简单、实时性好而日益成为油田单井计量的主要方法。

1 多相流计量的研究和应用现状多相流计量技术是20世纪70～80年代计量领域发展起来的一个新的分支，起初是在其流体流动工程测试环道上开始进行研究的。

80年代中期，研制出了第一代多相流量计，而最早进行现场实验的流量计是EUROMATIC。

美国、英国、德国、荷兰、挪威等国家，投入了大量的财力、人力进行多相流量计的研制和开发。

多相流超声测量的关键技术与应用前景多相流是流体力学领域的重要研究对象，其涉及的物理现象极为复杂，因此对其进行可靠准确的测量一直是科学家们关注的焦点。

而超声测量技术作为一种非侵入式的测量技术，近年来得到了广泛的应用和发展，特别是在多相流领域中，其应用前景更是不可限量。

本文将对多相流超声测量技术的关键技术和应用前景进行详细的探讨。

一、多相流超声测量技术的关键技术1. 压电传感器在超声测量中，压电传感器是最常用的传感器类型之一。

其主要原理是利用压电效应将机械能转换成电能或反之，从而实现声波的发射和接收。

对于多相流介质的测量，常使用的压电传感器是圆柱形和矩形形状的传感器。

圆柱形传感器具有结构简单、易于制造、衰减小等优点，但缺点是较难保证较高的灵敏度和频率响应；而矩形形状的传感器则具有较高的灵敏度和频率响应，但制造和安装较为复杂。

2. 多通道信号处理系统超声测量技术需要采集和处理多维数据，因此需要一个多通道的信号处理系统。

该系统可以将超声信号采集、处理、分析和显示，从而实现对多相流介质的准确测量。

目前多通道信号处理系统可以使用基于DSP和FPGA的数字信号处理器，以实现高速的信号处理和实时数据传输。

3. 显微成像技术显微成像技术是超声测量技术中的重要应用之一。

其主要原理是通过光学显微镜观察样品的微小变化，以实现对多相流介质的结构和组成的测量。

目前常用的显微成像技术包括激光共聚焦显微镜、扫描电子显微镜和光学立体成像等。

二、多相流超声测量技术的应用前景1. 化工、环保和食品工业中的应用多相流测量技术在化工、环保和食品工业中都具有广泛的应用前景。

例如，在化工行业中，通过测量透明管中的多相流介质的分布和成分，可以实现对反应器的控制和优化；在环保行业中，可以利用超声波实现对水质的测量和监测；在食品工业中，超声波可以有效地检测食物中的异物和缺陷。

2. 生物医学领域中的应用超声测量技术在生物医学领域中的应用也十分广泛。

多相流计量技术综述
杨晓丽;高伟
【期刊名称】《计量技术》
【年(卷),期】2003(000)005
【摘要】本文介绍了多相流计量技术的现状和存在的问题以及今后的发展方向.【总页数】2页(P32-33)
【作者】杨晓丽;高伟
【作者单位】吐哈油田分公司工程技术中心,新疆鄯善,838202;吐哈油田分公司温米采油厂,新疆鄯善,838202
【正文语种】中文
【中图分类】TB93
【相关文献】
1.多相流计量技术综述
2.国外新型多相流计量技术综述
3.油井多相流计量技术研究进展
4.基于多传感器和SVR算法的油田多相流实时计量技术研究
5.取样式多相流分离计量技术
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VOF方法理论与应用综述一、本文概述随着计算流体力学（CFD）的快速发展，体积分数（Volume of Fluid，简称VOF）方法作为一种重要的界面追踪技术，在模拟多相流、流体界面动态演化等复杂流动现象中发挥着越来越重要的作用。

本文旨在全面综述VOF方法的理论基础、数值实现以及在各个领域的应用实践，为相关领域的研究人员和实践者提供一份系统的参考资料。

本文将详细介绍VOF方法的基本原理和数学模型，包括其起源、发展历程以及核心控制方程。

本文将对VOF方法的数值求解技术进行深入探讨，包括界面重构、体积分数更新、界面捕捉等关键步骤的实现方法和技术难点。

本文还将综述VOF方法在不同领域的应用案例，如液滴碰撞、液面波动、溃坝流动等，以展示其在实际问题中的应用效果和潜力。

通过对VOF方法理论与应用的综述，本文旨在为相关领域的研究人员提供一份系统的理论指导和实践参考，促进VOF方法在多相流模拟和流体界面追踪领域的应用和发展。

本文也期望能够激发更多研究者对VOF方法的兴趣，推动其在更多领域的应用探索和创新研究。

二、VOF方法理论基础VOF（Volume of Fluid）方法是一种用于模拟多相流动中自由表面和界面追踪的数值技术。

它基于流体体积守恒的原理，通过追踪流体体积分数（Volume Fraction）的变化来描述流体界面的运动。

VOF 方法将计算区域划分为一系列的网格单元，并在每个网格单元内计算流体体积分数，从而确定流体界面的位置。

VOF方法的理论基础主要涉及到流体动力学的基本原理和数值计算方法。

流体动力学的基本原理包括质量守恒、动量守恒和能量守恒。

在VOF方法中，质量守恒是通过追踪流体体积分数来实现的。

在每个时间步长内，通过计算网格单元内流体体积分数的变化，可以确保流体的质量守恒。

VOF方法采用数值计算方法对流体动力学方程进行离散和求解。

常用的数值计算方法包括有限差分法、有限元法和有限体积法等。

在VOF方法中，有限体积法因其计算效率高和物理意义明确而被广泛应用。

2831 多相流计量技术现状 相较于单相流，由于多相流中有多种流体，流体间流速、流体自身的性质各不相同，同时流动过程中流型也会发生变化，因此多相流会复杂的多。

流型不同，多相流的流动状态也会不同，而多相流流型的变化是由流体动力效应、瞬时效应、几何方向效应以及流体性质、流体流速、各流体占比综合作用产生的结果，众多的影响因素使得多相流流动状态变化复杂，也给多相流的计量造成了很大的困难。

从20世纪60年代开始，国内外进行了多相流测试技术的研究，现已有大量的多相流流量计应用于油田生产中。

然而从研究和应用情况看，已有的多相流量计往往用于特定的使用环境，当环境有变化时需重新标定流量计，从而使流量计精度在要求范围内。

但即便如此由于许多流量计大多还是针对特定的流型设置的，所以当被测流体流型改变时测量效果无法达到测量精度要求。

同时目前应用的产品还有一些问题：诸如制造费用较高，精度较低，对使用环境的适应性差等。

因此，多相流量计仍然需要进一步发展。

2 多相流计量分类 按照计量方式的不同，现已有的多相流流量计量可分为：完全分离式多相流计量、部分分离式多相流计量、不分离式多相流计量和取样分离式多相流计量四种。

其中，完全分离式多相流计量是油田生产中较为传统，同时也是应用较多的计量方式，这种方式先将待计量的流体进行完全气液分离，计量气相和液相的流量之后，再将两相汇集向下游管道输送，这种方法的缺点是占地面积大，耗时长，且无法及时反映油田生产状况。

部分分离式多相流计量在计量前也将气液两相分离，但与完全分离式不同的是，这种方法在进行气液分离时，只需将两相分离为以气相为主和以液相为主的两部分流体，再将这两部分流体用较为成熟的两相流计量计进行计量。

计量液相部分中的含气量和气相部分中的含液量是此种计量方式的关键。

相较于完全分离式多相流计量，这种方法占用的空间更小，但由于气液混合物并没有完全分离，因此这种计量方法对提高计量精度没有显著作用。

多相流 Eulerian 粒径引言多相流是指流体中同时存在两种或多种相态的流动现象。

在多相流中，粒子的大小对流动行为有着重要的影响。

Eulerian 粒径是一种常用的描述多相流中粒子大小的参数。

本文将深入探讨多相流 Eulerian 粒径的概念、计算方法以及在实际应用中的意义。

什么是 Eulerian 粒径Eulerian 粒径是一种用来描述多相流中粒子大小的参数。

它是通过对流体中粒子浓度的统计分析得到的。

在多相流中，粒子的大小可以影响流体的输运行为，因此需要对粒子大小进行研究和描述。

Eulerian 粒径的计算方法多种多样，常见的方法包括：直接测量法、经验公式法和数值模拟法等。

不同的方法适用于不同的粒径范围和实验条件。

本文将重点介绍数值模拟法中的 Eulerian 粒径计算方法。

Eulerian 粒径的计算方法Eulerian 粒径的计算方法主要基于流体中粒子浓度的统计分析。

常见的方法包括直接测量法和数值模拟法。

直接测量法直接测量法是通过实验手段来直接测量粒子的大小。

常用的实验方法包括激光粒度仪、显微镜观察等。

这些方法可以直接获得粒子的尺寸分布，并进一步计算得到Eulerian 粒径。

数值模拟法数值模拟法是一种通过计算流体中粒子的运动轨迹来得到 Eulerian 粒径的方法。

常用的数值模拟方法包括欧拉-拉格朗日方法和欧拉-欧拉方法。

欧拉-拉格朗日方法是将流体看作连续介质，通过跟踪少数几个标记粒子的运动轨迹来描述整个流体的行为。

通过对这些标记粒子的尺寸进行统计分析，可以得到Eulerian 粒径。

欧拉-欧拉方法是将流体看作离散的粒子群，通过对流体中各个离散粒子的尺寸进行统计分析，同样可以得到 Eulerian 粒径。

Eulerian 粒径的意义Eulerian 粒径在多相流研究和工程应用中具有重要的意义。

它可以用来描述多相流中粒子的大小分布，进而影响流体的输运行为。

具体来说，Eulerian 粒径可以用于以下方面： 1. 多相流模拟：在进行多相流模拟时，需要对粒子的大小进行建模。

多相流动测试技术摘要：多相流现象广泛的存在于自然界和工业、农业、国防、环保等各个领域，多相流技术已渗入到我国国民经济建设的各行各业，并在一些领域成为关键性技术和尖端技术。

本文详细介绍了国内外多相流测试技术发展现状，将现有技术进行分类，并介绍了近代新技术中广受关注的激光技术、太赫兹技术、过程层析成像技术。

关键词：多相流动；分类；测试技术Multiphase flow measurement technology Abstract: Multiphase flow phenomenon exists widely in nature and various fields， such as industry, agriculture, national defense, environmental protection, and have penetrated into all walks of life to the construction of the national economy, and in some areas to become key technology and cutting-edge technology. In this paper, introduces the developing situation of it in home and foreign, classify it, and emphatically introduced new technology which wide attention, such as laser technology, terahertz technology, process tomography technology.Key words:Multiphase flow; classify; measurement technology1.引言相的概念通常是指某一系统中具有相同成份及相同物理、化学性质的均匀物质成份，各相之间有明显可分的界面。