CN101529215A

CN101529215A - 多相流量计

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Publication number: CN101529215A
Application number: CNA2007800398731A
Authority: CN
Inventors: 北见大一; 川音启
Original assignee: Oval Corp
Current assignee: Oval Corp
Priority date: 2006-10-27
Filing date: 2007-08-07
Publication date: 2009-09-09
Anticipated expiration: 2027-08-07
Also published as: JP4137153B2; CN101529215B; EP2077440A1; WO2008050522A1; US20090199653A1; RU2009120017A; RU2428662C2; JP2008107298A; US7827869B2

Abstract

为了从管线(23)提取三相流的一部分，使用连结在设置于管线(23)中的孔板(12)的上下游上的一对连通管(13)、和气液提取箱(14)。通过熔渣流等流到管线(23)中，孔板(12)前后的压力差周期性地变化。随之，在一对连通管(13)和气液提取箱(14)中，同时进行气液的提取和以气体为主的排出。在气液提取箱(14)内，气液被左右、上下等强制地摇晃搅拌，由此剩下液相比率较高的气液。接着，从该液相的比率较高的气液中将气体除去，提取混合液体，积存在液积存箱(17)中。从液积存箱(17)中流出在科里奥利计(38)中需要的量的混合液体，在科里奥利计(38)中，结果进行精度较高的密度计测。

Description

多相流量计

技术领域

本发明涉及计测由气体和两种液体构成的三相流的各相流量的多相流量计。

背景技术

从深海区域等的矿井产出的石油形成在油中含有水及气体的混相流(是三相流，以下简记作多相流)，在不将这些相分离而高压移送到陆地上之后，经过采油井采取工序分离精制。被分离精制后的油-气体被朝向目的地送油、送气，并且水分被排水处理。在采油井采取工序之前的阶段中，根据需要，将多相流体为了采油井的管理、采取工序或出货管理而进行各相的流量计测。

关于该各相的流量计测，以往在特开2001-165741号公报的以往技术栏中公开了例如使用密度计和超声波流量计的相互相关法的方法。在该公开技术中，作为密度计而使用γ线式密度计。γ线式密度计已知是昂贵的仪器。在相互相关法中，通过使用γ线式密度计测量气液二相流的平均密度，根据该测量的平均密度求出空隙率。并且，根据空隙率和通过超声波流量计计测的多相流体的体积流量求出各自的流量。另外，在此情况下，通过进一步追加计测水分率的元件，能够测量油及水的流量，但计测水分率的元件与γ线式密度计同样昂贵，并且以实施场的校验为前提的情况较多，具有导致进一步的成本增高的问题。

除此以外，关于多相流的流量计测，还已知有经过相分离工序(三相分离箱)而成为气体、油、水等的单相流后、计测气体流量、油及水各自的流量的方法(参照特表2003-513234号公报)。但是，关于该各相流量计测，具有用于相分离的设备费用高涨的问题。此外，除了设备费用高涨以外，还有设备变得大型而不能容易地向需要的地方移动的问题。

在特表2003-513234号公报中公开了关于密度计等的技术。通过该公开技术考虑，通过代替γ线式密度计而采用有关特表2003-513234号公报的密度计的公开技术，具有能够消除上述成本增高的问题的可能性。在特表2003-513234号公报中，作为流量计及密度计而使用科里奥利质量流量计。另外，科里奥利质量流量计不是简单地能够代替γ线式密度计使用的仪器，此外，还有在特表2003-513234号公报中考虑到的问题，所以以下对特表2003-513234号公报的多相流量计的结构及简单的作用进行说明。

在图11中，多相流测量系统(对应于多相流量计)100具备涡流分离器104、和将多相流体释放到该涡流分离器104内的流入多相流管102。涡流分离器104构成为，将气体向上部的气体测量流管106释放，并且将液体向下部的液体测量流管108释放。气体测量流管106和液体测量流管108在进行了流测量后在释放管路110中再次合流。释放管路110构成为，在达到销售地点之前延伸到三相产出分离器118，能够进行气相、水相、油相的分离。

多相流测量系统100具备产出歧管116。产出歧管116为被从多个油井或气井供给多相流体的部分。流入多相流管102沿着箭头120的方向从产出歧管116接受多相流体。在流入多相流管102中，附图标记122表示文丘里部，124表示倾斜增减部，126表示对于涡流分离器104的水平释放元件。

水平释放元件126配置为，使其向涡流分离器104的圆筒状的内部分离部沿切线方向释放多相流体。如果从水平释放元件126释放了多相流体，则通过该释放，在涡流分离器104内的液体部分128中产生旋风效果或气旋效果。在涡流分离器104内，经由水平释放元件126被释放多相流体的所有量。

液体部分128为包含分离的水相、油相及伴随的气相的主液相。伴随气相通过从气旋效果产生的离心力被从液体部分128分离。另外，伴随气相除了能够进行该伴随气相的附加的重力分离的较低的流量以外不能完全地除去。换言之，在流量较高的情况下伴随气相不能被除去。液体部分128被从涡流分离器104向液体测量流管108释放。

涡流分离器104内部的气体部分132为与油和水的雾一起而含有气体的主气相。在涡流分离器104中，设有产生雾的部分性的凝结的雾收集滤网134。气体部分132被向气体测量流管106释放。

在气体测量流管106上，设有科里奥利质量流量计154。该科里奥利质量流量计154从气体测量流管106内部的多相流体的气体部分132提供质量流量及密度的测量值。科里奥利质量流量计154连接在流量发送器156上，将表示测量值的信号对控制装置112输出。在气体测量流管106中设有止回阀160。止回阀160保证箭头162方向上的可靠的流动，由此阻止液体部分128向气体测量流管106侵入。

在液体测量流管108中设有静止型混合器164。此外，在该静止型混合器164的后方，设有科里奥利质量流量计166和含水监视器172。科里奥利质量流量计166从液体测量流管108内部的液体部分128提供质量流量及密度的测量值。科里奥利质量流量计166连接在流量发送器168上，将表示测量值的信号对控制装置112输出。含水监视器172测量液体测量流管108内部的液体部分128的含水率。含水监视器172连接在控制装置112上。

在液体测量流管108中设有止回阀178。止回阀178保证箭头180方向上的可靠的流动，由此阻止气体部分132向液体测量流管108侵入。附图标记150及174表示受控制装置112开闭控制的阀。

产出歧管116具有经由路径190被控制的阀182、184。阀182、184选择性地构成，以使其将来自一个油井186或组合(例如油井186和气井188)的多相流体向轨道192流动而将流体向流入多相流管102分配。另外，其他阀有选择地构成，以使得通过经过旁通管194流动，旁通过多相流测量系统100。

附图标记196、197表示手动的阀。处于该阀196、197的内侧的旁通管路198当阀199打开且阀150、174被关闭时，流旁通过多相流测量系统100。以上是关于多相流测量系统100的说明。

在特开平8-201130号公报中，公开了计测液体与气体的二相流体的流量等的以往技术。具体而言，公开了将液体与气体的二相流体的流量在液体与气体的混相流(混合液体)的状态下计测的涡轮型流量计的技术。涡轮型流量计具有与上述超声波流量计同样的功能，能够作为其替代。涡轮型流量计已知是简单的构造、起到能够通过耐久性良好的设备便宜地进行计测的效果。另外，除了涡轮型流量计及超声波流量计以外，还已知有孔板流量计。

本申请发明者发现，在上述以往技术的多相流测量系统100中，在将气相与液相分离的涡流分离器104及其周边结构中有问题，不能简单地代替γ线式密度计使用。即，在多相流测量系统100中，是经由轨道192将多相流体的所有量释放到涡流分离器104内的结构，但将多相流体的所有量释放到涡流分离器104内会在液体部分128中含有许多气泡的状态下发生旋涡。

本申请发明者考虑为，如果只是涡流分离器104的气旋效果，则较小的气泡会卷入到旋涡中而流入到液体测量流管108内部(发生气泡彼此的碰撞，如果气泡较大地成长则进行气液的分离。但是，在分离器内部产生的自由旋涡越靠中心附近旋转比越高，相对地中心附近的压力降低，产生较小的气泡群被向液体测量流管108侧吸入的可能性。这在不能重力分离的情况下特别显著)，在含有较多较小的气泡的状态下，液体测量流管108内部的液体部分128被科里奥利质量流量计166进行密度计测。在含有较多较小的气泡的状态下的密度计测中，其计测值与不含有气泡的状态的值不同，所以发生误差。因而，给然后的流量的计算带来影响。

代替γ线式密度计而采用有关特表2003-513234号公报的密度计的公开技术会给流量的计算带来影响。

发明内容

本发明是鉴于上述情况而做出的，目的是提供一种能够高精度地进行流量计测的多相流量计。

为了解决上述问题而做出的技术方案1所述的本发明的多相流量计的特征在于，具备计测由气体和两种液体构成的三相流中的气液二相流的各相流量的气液二相流量计测部、计测上述气液二相流中的作为液相的混合液体的混合密度的混合液体密度计测部、和根据上述混合密度求出上述混合液体的混合比率、根据该混合比率和混合液体流量计算上述混合液体的各流量的各相流量计算部；上述混合液体密度计测部包括混合液体提取部、和连结在该混合液体提取部上的密度计测部；上述混合液体提取部具有设在流过上述三相流的管线中的差压产生器、连结在该差压产生器的上游下游上的一对连通管、连结在该一对连通管上而作为将上述三相流的一部分取入的场所并且作为利用上述差压产生器前后的压力变化将上述三相流的一部分强制地搅拌的场所的气液提取箱、连结在该气液提取箱上而将含有液相的气体排出的气液排出管、连结在上述气液提取箱上、至少取入在上述密度计测部中需要的密度计测用的混合液体并将其积存的液积存箱、和设在该液积存箱的至少下游侧的液流量调节阀；上述密度计测部具有利用上述密度计测用的混合液体进行密度计测的密度计测部主体、和连结在该密度计测部主体及上述管线上的气液返回管。

根据具有这样的特征的本发明，被取入到气液提取箱中的三相流的一部分成为被孔板(差压产生设备)前后的压力变化强制地搅拌的状态。即，被取入的三相流的一部分被沿左右、上下等强制地摇晃搅拌。此时，包含在混合液体中的气泡通过气泡彼此的碰撞而向较大的气泡成长，从混合液体向气相侧分离。通过强制性的搅拌作用，即使是较小的气泡也容易地从混合液体向气相侧分离。

根据本发明，在液积存箱中，通过液流量调节阀的调节而积存有进行了气泡的分离的混合液体。积存在该液积存箱中的混合液体用于密度计测。由于通过进行了气泡的分离的混合液体进行密度计测，所以能够提供精度较高的测量值。

根据本发明，液积存箱只要能够至少取入在密度计测部中需要的混合液体并将其积存就可以，因此，在气液提取箱中，并不需要将取入的三相流的一部分的全部进行气液分离。在气液提取箱中，只要进行能够使在密度计测部中需要的混合液体向液积存箱流动的量的气体的除去就足够。

根据本发明，为了计测液相的密度，不是将三相流的所有量、而是将三相流的一部分取入到气液提取箱中。由于取入不是三相流的所有量，所以能够使混合密度计测部的大小变小，结果能够使多相流量计的整体小型化。

技术方案2所述的本发明的多相流量计，在技术方案1所述的多相流量计中，其特征在于，上述气液二相流是熔渣流，或者是气泡流或线状流。

根据具有这样的特征的本发明，从矿井产出的油-水-气体的混相流(三相流)中的气液二相流的代表性的是熔渣流、气泡流或线状流，如果它们流动，则混合液体密度计测部中的孔板前后的压力变化更加变得显著。

技术方案3所述的本发明的多相流量计，在技术方案1或技术方案2所述的多相流量计中，其特征在于，上述混合液体密度计测部、或者上述混合液体密度计测部及上述气液二相流量计测部相对于上述管线拆装自如。

根据具有这样的特征的本发明，通过移动到需要的部位，能够进行用于例如采油井的管理、采取工序或出货管理的流量计测。

根据本发明，起到能够提供能够精度良好地进行流量计测的多相流量计的效果。

附图说明

图1是表示本发明的一实施方式的多相流量计的结构图。

图2是混合液体密度计测部的结构图。

图3是关于气液二相流的水平管内的流动方式的说明图。

图4是表示气液提取箱内的状态的说明图。

图5是表示气液二相流量计测部的另一例的结构图。

图6是表示科里奥利计进行的油水气中的油水密度的计测结果的曲线图。

图7是表示科里奥利计进行的油水气中的含水率(水/油)的计测结果的曲线图。

图8是表示本发明的另一实施方式的多相流量计的结构图。

图9是混合液体密度计测部的结构图。

图10是表示气液提取箱内的状态的说明图。

图11是以往例的多相流测量系统的结构图。

具体实施方式

以下，参照附图进行说明。图1是表示本发明的一实施方式的多相流量计的结构图。此外，图2是混合液体密度计测部的结构图，图3是关于气液二相流的水平管内的流动方式的说明图，图4是表示气液提取箱内的状态的说明图，图5是表示气液二相流量计测部的另一例的结构图，图6是表示科里奥利计进行的油水气中的油水密度的计测结果的曲线图，图7是表示科里奥利计进行的油水气中的含水率(水/油)的计测结果的曲线图。

在图1中，本发明的多相流量计1包括混合液体密度计测部2、气液二相流量计测部3、和各相流量计算部4而构成。这样的结构的多相流量计1的混合液体密度计测部2具备混合液体提取部5、和密度计测部6而构成。气液二相流量计测部3具有能够计测由气体和两种液体构成的三相流(例如气体、油、水)的气液二相流的各相流量的结构，并没有特别限定，但在本实施方式中使用涡轮型气液二相流流量计(例如在背景技术栏的专利文献3中公开的涡轮型流量计等是适合的)。气液二相流量计测部3具备均化器7、涡轮计8、差压计9、压力计10、和温度计11而构成。通过气液二相流量计测部3得到的测量值被取入到各相流量计算部4中，此外，通过混合液体密度计测部2得到的测量值也被取入到各相流量计算部4中，在这里计算气体、油、水的各相流量。

本发明的多相流量计1例如是在公知的涡轮型气液二相流量计中组合混合液体密度计测部2的结构，通过组合该混合液体密度计测部2，能够提供能够进行精度很高的流量计测的多相流量计。此外，混合液体密度计测部2如后所述，是为了计测液相(混合液体)的密度、不是将三相流的所有量、而是将三相流的一部分取入的结构。因而，能够提供可紧凑地构成的多相流量计。以下，参照图1至图7对本发明的多相流量计1的各结构及作用进行说明。

混合液体密度计测部2如上所述，具备混合液体提取部5和密度计测部6而构成。混合液体提取部5具有孔板(オリフイス)12、连通管13、气液提取箱14、气液排出管15、气体排出管16、液积存箱17、和液流量调节阀18、19。此外，密度计测部6具有混合液体导入管20、密度计测部主体21、和气液返回管22。混合液体密度计测部2是将混合液体提取部5和密度计测部6连结而构成的，具有相对于管线(主管)23拆装自如的构造(管线(主管)23例如为能够在混合液体密度计测部2的部分和气液二相流量计测部3的部分中分离的构造)。混合液体密度计测部2将通过密度计测部6得到的测量值取入到各相流量计算部4中。

孔板12是差压产生设备，相对于管线(主管)23安装。在管线(主管)23中流过三相流。三相流由气体(气)和两种液体(例如油、水)构成。该三相流中的气液二相流并没有特别限定，但在本实施方式中设想为熔渣流、气泡流或线状流。

另外，这里对气液二相流的水平管内的流动方式简单地说明。气液二相流已知通过气液各自的流速的组合而采取各种流动方式。将这些流动方式在图3中表示。图3(a)是成层流，图3(b)是波状流，图3(c)是环状流，图3(d)是气泡流或线状流，图3(e)是熔渣流，图3(f)是与图3(c)不同的环状流，图3(g)是气泡流，图3(h)是环状喷雾流，管线的流动状态一般是图3(d)或图3(c)的情况较多。

熔渣流如图3(e)所示，具有含有气泡的液相、和气体及液体分离为上下的层而成的相，为这两个相交替地出现的流。通过这样的熔渣流通过孔板12而产生的差压ΔP，前者的相较大，在后者的相中变小。这里虽然没有特别图示，但测量差压ΔP的大小的变动的结果，掌握了在前者的相和后者的相中有3.5倍的差别的情况。即，通过熔渣流，孔板12前后的差压ΔP周期性地较大地变化。此外，还掌握了孔板12前后的差压ΔP在短时间(约3秒。但并不限于该时间)内较大地变化的情况。

连通管13是连结在管线(主管)23上而流过三相流的一部分的管，由一端连结在孔板12的上游侧的气液提取管或气液排出管13a、和连结在孔板12的下游侧的气液提取管或气液排出管13b这两个构成(也可以是只有上游侧。优选地由两个构成)。连通管13由于由气液提取管或气液排出管13a、13b构成，所以成对，以规定的长度配置形成为，在图中为平行、并且从管线(主管)23向下方延伸。另外，如果在由一对构成的连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)的各中间设置阀24、自动控制该阀24的开闭，则能够在任意的时间带中进行计测。在本实施方式中，阀24是全开的，在三相流流到管线(主管)23中的期间中持续计测。

气液提取箱14是具有希望的容积(例如约1L，以下将“L”以升的意义使用)的内部空间的容器，一对连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)的各另一端连结。在图2及图4(图4为示意性地图示的图)中，三相流的一部分被取入到气液提取箱14中，如果成为某种程度积存的状态，则在气液提取箱14的内部产生如下的作用。即，由于孔板12前后的差压ΔP在短时间内较大地变化，所以被从上游侧的气液提取管或气液排出管13a取入的三相流的一部分(也有单记作气液的情况)的提取流量变动。特别是，气液中的较大的气泡宛如被从步枪中射出的空枪那样喷出到气液提取箱14内，在气液提取箱14内整体中产生较大的搅拌流。在气液提取箱14内产生的搅拌流25使较小的气泡彼此结合而向较大的气泡成长，并且，产生促进气体的分离、并使气泡集中到气液提取箱14内的上部、在伴随着液体的状态下压入到下游侧的气液提取管或气液排出管13b中而排出到管线(主管)23中的作用。

下游侧的气液提取管或气液排出管13b主要进行伴随着液体的气体的排出，但通过孔板12前后的差压ΔP的变动，在当孔板12的下游侧的压力较高时气液提取箱14内的压力下降的时候，气液被从下游侧的气液提取管或气液排出管13b向气液提取箱14内送出，相对于整体的搅拌流25局部地形成较小的搅拌流26。较小的搅拌流26与整体的搅拌流25同样，有利于气体的分离。在发生了较小的搅拌流26时，在下游侧的气液提取管或气液排出管13b内产生逆流，所以从该下游侧的气液提取管或气液排出管13b不进行气液的排出，但由于在下游侧的气液提取管或气液排出管13b的连结附近产生较小的搅拌流26，所以分离后的气体此后变得容易排出。以上的说明是通过成对地构成连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)而得到的效果。

如果对存在于气液提取箱14内的上部的气体的排出进行说明，则通过较大的搅拌流25等分离后的气泡集中到气液提取箱14内的上部，经由阀27及气液排出管15，在伴随着液体的状态下被排出。本实施方式中的排出目的地为设在密度计测部6的气液返回管22中的后述的转换阀41(是一例)。

在气液提取箱14的下部，设有混合液排出管28。该混合液排出管28是口径40mm左右、直立在气液提取箱14的下部的管，例如形成为约100mm的长度。混合液排出管28在其内部具备为长度方向的2/3左右的、将细管扎束的构造体29。将细管扎束的构造体29例如使细管的内径为2mm左右、进行扎束以使细管彼此外切。将细管扎束的构造体29被组合为圆筒状(圆柱状)而插入设置到混合液排出管28的内部(在将混合液排出管28的口径用40mm设定的情况下，为90根左右的细管数)。将细管扎束的构造体29以使气液提取箱14内的气泡不会向液积存箱17流动为目的而装备的(如果气泡不向液积存箱17流动则不需要设置。在本实施方式中作为安全对策而设置。作为不需要设置的例子，可以举出气体空隙率较低的情况)。混合液排出管28的部分具有作为过滤器的功能。另外，上述细管可以替换为在板上开设有小孔的结构。

液流量调节阀18设在将气液提取箱14与液积存箱17连结的连结管30的中间。液流量调节阀18调节开度以使例如混合液体的流量为2～6L/min左右。液流量调节阀18为了将适量的混合液体向液积存箱17供给而设置。

在液积存箱17中，流入在气液提取箱14侧被进行了气体的除去的混合液体。液积存箱17形成为混合液体暂时积存的容器(容积例如设为0.5L)。液积存箱17为混合液体例如约1成左右滞留那样的构造。液积存箱17设想内部的气体没有被排净的情况、以及在混合液体中包含有很微小的气泡的情况，能够将气体及气泡经由阀31及气体排出管16向后述的转换阀41排出。液积存箱17在本实施方式中为至少能够通过密度计测部6取入需要的密度计测用的混合液体而将其积存的构造。

液流量调节阀19设在将液积存箱17与密度计测部6的混合液体导入管20连结的连结管32的中间。液流量调节阀19调节开度以使混合液体的流量为适量。作为具体的例子，调节开度，以使通过密度计测部6的密度计测部主体21的后述的科里奥利计38内的时间为例如10～30秒左右(在使用口径25mm的科里奥利计38的情况下，为0.5～1.5L/min左右)。在液流量调节阀19的位置上，仅混合液体(例如油-水)向密度计测部6流动。

在连结细管32连结的密度计测部6的混合液体导入管20中，设有阀33和排出阀34。此外，在一端连结在混合液体导入管20上、绕过密度计测部主体21而另一端连结在气液返回管22上的副旁通管35中也设有阀36。在本实施方式中，阀33是全开，排出阀34与阀36为全闭。阀33设在密度计测部主体21侧。

密度计测部主体21在本实施方式中具备均化器37、科里奥利计38和混合液体返回管39而构成。均化器37为了将混合液体均质化、使混合液体密度变得均匀而设置。均化器37设在科里奥利计38的上游。均化器37设在科里奥利计38的附近，使科里奥利计38的混合密度的计测变得更可靠。另外，科里奥利计38只要在公知的科里奥利质量流量计中具备能够进行密度计测的结构就可以(或者也可以是能够以与其同样的原理进行密度计测的结构)。在本实施方式中，使用公知的科里奥利质量流量计作为科里奥利计38。科里奥利计38的密度计测并不依存于混合液体的流速(测量是使充满在内置的管中的混合液体振动来进行的)，所以能够以较少的流量进行计测。

在气液返回管22中，从科里奥利计38侧开始依次设有阀40、转换阀41、止回阀42。阀40为全开。转换阀41及止回阀42使用公知的结构，作用等的说明省略。气液返回管22在混合液体提取部5的孔板12的下游侧连结在管线(主管)23上(附图标记43表示合流部)。

气液二相流量计测部3如上所述，具备均化器7、涡轮计8、差压计9、压力计10和温度计11而构成。这样的结构的气液二相流量计测部3与在背景技术栏的专利文献3中公开的涡轮型流量计(特开平8-201130号公报)相同，所以这里省略结构的具体的说明(关于测量方法在后面叙述)。另外，气液二相流量计测部3也可以由图5所示的具备容积流量计44、文丘里管45、差压计46等的结构构成。在本实施方式中采用涡轮型流量计的理由(并不限于上述公报的涡轮型流量计)是因为，涡轮型流量计在使气液二相流为混相流的状态下，能够同时高效率地求出全体积流量、气液体积流量比。此外，是因为涡轮型流量计在成本及处理方面良好(除此以外，具有使用一般的工业计量仪器、对于油田等的高压规格仅通过凸缘规格对应就能够适应等的优点)。

各相流量计算部4如上所述，具有能够取入由气液二相流量计测部3得到的测量值、以及由混合液体密度计测部2得到的测量值、计算三相流(例如气体、油、水)的各相流量的结构。各相流量计算部4例如可以作为未图示的控制装置的一部分、或者作为气液二相流量计测部3及科里奥利计38的各运算部分的组合构成，通过微型计算机等的功能计算各相流量。各相流量计算部4根据混合液体密度求出混合液体的混合比，根据该混合比率和混合液体流量计算混合液体的各流量。

接着，说明涡轮型流量计的气液二相流的气液的测量方法(为概要)。处于混相状态的气液被设置在上游侧的均化器7均质化，以使其宛如成为一个流体，流入到涡轮计8的涡轮转子中。由于通过均化器7将混合流体的密度均质化，所以作用在涡轮转子上的混合流体的运动量在转子半径方向上成为一定。涡轮转子高效率地旋转。在均化器7的前后产生的差压ΔP通过气液的流量QM和气体的流量QG相对于该QM所占的比例(气体空隙率β)，作为ΔP ∝f(QM)＊f(β)实验性地函数化。由于涡轮转子的转速N表示为N∝f(QM)，所以通过测量ΔP和N，根据这两个式子能够求出QM和β。混合流体中的液体的流量QL作为QL＝QM＊(1-β)、混合流体中的气体的流量QG作为QG＝QM＊β分别计算。

进行与科里奥利计38的密度计测关联的说明。这里，将混合液体考虑为油水混合液。此外，以油及水的各自单相中的密度是公知的为前提。

含水率α通过含水率α＝(油水的混合密度-油的密度)/(水的密度-油的密度)计算。以下，对该含水率α的式子具体地进行说明。如果设水的流量为QW、油的流量为QO、水及油各自的合计的流量为QL、水的密度为ρW、油的密度为ρO、水及油各自的合计的密度为ρL，则由于油及水各自的质量流量与将它们合计后的油水的质量流量相等，所以能够得到下述(1)式。

QW＊ρW+QO＊ρO＝QL＊ρL ......(1)

该(1)式可以如以下这样变形。即，由于QO＝QL＊QW，所以能够得到QW＊(ρW-ρO)＝QL＊(ρL-ρO)。由于含水率α＝QW/QL，所以含水率α＝(ρL-ρO)/(ρW-ρO)。

油的流量QO及水的流量QW是对在涡轮型流量计的气液二相流的气液的测量方法中说明的混合流体中的液体的流量QL乘以含水率α、根据QO＝QL＊(1-α)、QW＝QL＊α求出。

以上，如参照图1至图5说明那样，本发明的多相流量计1由于通过混合液体密度计测部2进行精度较高的密度计测，所以最终以较高的精度计算油的流量QO及水的流量QW。

如果对本发明的多相流量计1的混合液体密度计测部2补充说明，则为了从管线(主管)23提取三相流的一部分，换言之，为了提取气液，使用旁通地连结在设置于管线(主管)23中的孔板12的上下游的一对连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)、和气液提取箱14。通过熔渣流等流到管线(主管)23中，孔板12前后的压力差周期性地变化。随之，在一对连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)和气液提取箱14中，同时进行气液的提取和以气体为主的排出(向管线(主管)23的排出)。在气液提取箱14内，气液被沿左右、上下等强制地摇晃搅拌，将伴随着液体的气体排出。由此，在气液提取箱14内剩下液相的比率较高的气液。接着，从该液相的比率较高的气液中除去气体而提取混合液体，积存到液积存箱17中。从液积存箱17流过在科里奥利计38中需要的量的混合液体，在均化器37中将混合液体的密度均质化，在科里奥利计38中结果进行精度较高的密度计测。

接着，参照图6及图7对试验结果进行说明。作为试验的规格，使包括涡轮计8的管线(主管)23的口径为50mm。此外，使油水的流量QL为4～15m3/h，使气体空隙率β为0～85％，使含水率α为5～30％(将上述“m3”以立方米的意义使用)。图6是表示科里奥利计38的油水气中的油水密度的计测结果的曲线图，曲线图中的±3Kg/m3相当于密度的计测精度±0.3％强。通常，在以往的多相流量系统中，密度的计测精度要求比±0.5％高的精度，所以在本发明中能够得到良好的结果。图7是表示科里奥利计38的油水气中的含水率(水/油)的计测结果的曲线图，含水率α的计测精度能够得到±2.5％这一良好的结果。

在计测密度而计算水分率α的情况下，已知密度计测误差会扩大。如果设混合液体的密度为ρL、油的密度为ρO、水的密度为ρW，将计测密度的误差用γρL、将水分率的误差用γα表示，则由于α＝(ρL-ρO)/(ρW-ρO)，所以能够得到γα＝1/(ρW-ρO)＊γρL。即，γα扩大γρL的1/(ρW-ρO)倍。例如，如果设水的密度ρW＝1g/cm3、油的密度ρO＝0.85g/cm3，则由于γα＝1/(ρW-ρO)＊γρL＝1/(1-0.85)＊γρL≈7＊γρL，所以为7倍。因而，在此情况下，即使使密度计测为0.5％，水分率计算也为3.5％。在本申请发明中，相对于密度的计测精度±0.3％强，是接近于其7倍的±2.5％的结果，在理论上也取得相容性。

以上，如参照图1至图7说明那样，本发明起到能够提供能够精度良好地进行流量计测的多相流量计1的效果。

接着，参照图8至图10说明本发明的另一实施方式。图8是表示本发明的一实施方式的多相流量计的结构图，图9是混合液体密度计测部的结构图，图10是表示气液提取箱内的状态的说明图。另外，对于与上述实施方式基本上相同的结构赋予相同的附图标记而省略说明。

在图8中，作为本发明的另一实施方式的多相流量计1′包括混合液体密度计测部2′、气液二相流量计测部3和各相流量计算部4而构成。混合液体密度计测部2′具备混合液体提取部5′、密度计测部6而构成。混合液体提取部5′具有孔板12、一对连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)、气液提取箱14、气液排出管15、气体排出管16、液积存箱17、液流量调节阀19、和一对连通管51。

混合液体提取部5′相对于上述实施方式的混合液体提取部5只有气液提取箱14与液积存箱17的连结方式不同。即，代替在图2及图3中存在的混合液排出管28、连结管30、液流量调节阀18，气液提取箱14和液积存箱17用一对连通管51连接。在混合液体提取部5′中，目的是多级地进行在一对连通管13(气液提取管或气液排出管13a、13b)及气液提取箱14中产生的、气液的提取和以伴随着液体的气体为主的排出。混合液体提取部5′通过使一对连通管和箱为多级(图中的一对连通管51和液积存箱17的部分为第二级。另外，也可以设为三级以上)，能够将实现了较小的气泡的分离的混合液体向密度计测部6输送(基本的作用、效果与上述实施方式相同，所以省略说明)。

除此以外，本发明当然在不改变本发明的主旨的范围内能够进行各种变更实施。

例如，也可以将混合密度计测部2(混合密度计测部2′)配置在气液二相流量计测部3的下游侧。

Claims

1、一种多相流量计，其特征在于，

具备计测由气体和两种液体构成的三相流中的气液二相流的各相流量的气液二相流量计测部、计测上述气液二相流中的作为液相的混合液体的混合密度的混合液体密度计测部、和根据上述混合密度求出上述混合液体的混合比率、根据该混合比率和混合液体流量计算上述混合液体的各流量的各相流量计算部；

上述混合液体密度计测部包括混合液体提取部、和连结在该混合液体提取部上的密度计测部；

上述混合液体提取部具有设在流过上述三相流的管线中的差压产生器、连结在该差压产生器的上游下游上的一对连通管、连结在该一对连通管上而作为将上述三相流的一部分取入的场所并且作为利用上述差压产生器前后的压力变化将上述三相流的一部分强制地搅拌的场所的气液提取箱、连结在该气液提取箱上而将含有液相的气体排出的气液排出管、连结在上述气液提取箱上、至少取入在上述密度计测部中需要的密度计测用的混合液体并将其积存的液积存箱、和设在该液积存箱的至少下游侧的液流量调节阀；

上述密度计测部具有利用上述密度计测用的混合液体进行密度计测的密度计测部主体、和连结在该密度计测部主体及上述管线上的气液返回管。

2、如权利要求1所述的多相流量计，其特征在于，

上述气液二相流是熔渣流，或者是气泡流或线状流。

3、如权利要求1或2所述的多相流量计，其特征在于，

上述混合液体密度计测部、或者上述混合液体密度计测部及上述气液二相流量计测部相对于上述管线拆装自如。