科氏流量计测量凝析天然气的模型与算法基础研究

凝析天然气是一种典型的低含液率气液两相流，科氏流量计是目前精度最高的单相流流量计，将科氏流量计应用于凝析天然气高精度计量的关键是建立一个准确的计量模型。. 在充分了解凝析天然气流经科氏流量计流动规律的基础上，研究气液两相流体与振动管三者之间的相互作用机理，建立振动管输入输出参数之间的理论模型，并通过实验测试与仿真方法确定不同流型与气液相流量对模型结构与模型参数的影响；然后利用所建立的模型，研究科氏流量计测量低含液率气液两相流的控制算法与信号处理算法，为基于科氏流量计的凝析天然气计量技术研究提供理论基础与技术基础。. 预期研究成果不仅对气田产品交接与气藏管理具有重要意义，而且有望形成具有自主知识产权的科氏流量计控制算法与信号处理算法，提高国产科氏流量计的性价比。

项目研究将单相流测量精度最高的科氏流量计应用于凝析天然气高精度计量的相关问题，主要研究内容包括气液两相流流经科氏流量计的流动规律、科氏流量计测量气液两相流的计量模型、科氏流量计的输出信号处理、凝析天然气测量范围的实验验证共计四部分。. 首先分析了凝析天然气的不同流型及其与微弯科氏流量计之间的相互作用，研究科氏流量计结构对凝析天然气流型的影响；然后结合实验数据，研究了气液两相流体诱发管道振动的基本原理、流量计振动信号特征，为多相流的精确计量提供了一种辅助手段；接下来针对凝析天然气常见的分层流、环状流、环雾状流，分别建立了科氏流量计的测量模型，利用E+H公司商业化的微弯科氏流量计进行实流测试，验证和改进所建立的计量模型，计算不同流型下的气液两相流流量。最后，将机理模型和软测量技术有机地结合起来，改进了流量计的计量算法，获得了相对准确的气液两相流量测量结果。.为了进一步提高气液两相流的计量精度，研究了科氏流量计与超声波流量计的组合测量问题。为了避免商业化科氏流量计的信号处理算法对多相流特征信号的损失（滤波、平滑等原因），彻底解决科氏流量计应用于气液两相流的计量问题，搭建了科氏流量计的实验系统，正在对比分析弦振动、空管振动、充液管振动、一直到不同气相截面含率的管道振动之间的激振信号、输出信号以及振动参数之间的异同，为两相流测量条件下科氏流量计振动管的信号处理、振动管的快速启动和振幅控制提供理论依据。. 项目研究成果对凝析气田管理、生产优化、混相输送工艺等具有重要意义；可以大大减少海洋、沙漠天然气资源的开发成本，经济效益巨大；也为解决其他低含液率气液两相流的计量问题奠定了基础。