CN103573249B - 天然气单井气、液产量在线计量装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气单井气、液产量在线计量装置，是为实现单井气、液实时在线计量、满足气田数字化的建设需求而设计的，主要包括连接管线法兰的前、后计量直管、设在计量直管上的整流器、取压控制阀、压力传感器和温度传感器、连接计量直管且相对安装的一对本体法兰、设在本体法兰间的密封垫和双喇叭孔节流孔板、通过取压控制阀连接本体法兰的一体化仪表等。本装置能实现天然气单井产气量、产液量的高精度在线计量；能采用整流技术将单井的复杂流态简化为段塞流和雾状流流态；节流孔板能利用流体冲刷实现自我清洁，消除脏物堆积造成的计量误差；一体化仪表集压力、差压、温度数据采集和计算于一体，能够满足气田数字智能化管理的要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种天然气单井气、液产量在线计量装置，属于油田采油采气计量技术领域。
背景技术
气井产量计量是天然气生产领域重要的技术问题之一，产气量、产液量等生产资料是监控地层出水、优化气田配产、确保气藏合理开采的基础数据，是进行开发地质分析和制定生产决策的重要依据。目前，主要应用的测量方法为分离计量和井口在线计量，最成熟的天然气单井计量方法是采用分离器将各相分离后单独计量，气相计量精度高，但生产流程复杂，工艺建设成本高、设备庞大，不能在线计量。
长庆苏里格气田的单井计量采用井口带液计量，由于没有适用的气、液在线计量装置，存在产气量计量误差大及产液量无法计量等问题，制约了气田数字智能化建设和气井精细管理的进一步推进。
国内外学者研究的湿气计量方式多是针对稳定的流动状态，而天然气井出现雾装流、层流和段塞流等生产工况的随机性较大，不能达到天然气单井气、液产量在线计量装置的工业应用条件。
发明内容
本发明的目的在于提供一种天然气单井气、液产量在线计量装置，其能实现气井生产数据的自动采集及远传，满足气田数字智能化井口的建设需求。
本发明的具体技术方案如下：
与管径匹配的法兰A连接前计量直管，前计量直管前端设有整流器、取压控制阀L和压力传感器，后端连接计量装置本体法兰C。与本体法兰C相对应的本体法兰D连接后计量直管，后计量直管后端设有温度传感器，并连接与管径匹配的法兰B。本体法兰C通过取压控制阀M连接一体化仪表，本体法兰D通过取压控制阀N连接一体化仪表。
本体法兰C端面连接径向的密封垫E，本体法兰D端面连接径向的密封垫F。
带双喇叭孔的节流孔板设在密封垫E和密封垫F之间，以突出孔板一侧端面的中心柱体连接于本体法兰C孔内，中心柱体内设有两个方向相反的、缩径口同径且相通的喇叭孔，前向喇叭孔的扩径口与本体法兰C内孔同径。节流孔板上设有检查操作手柄。
本发明的创新效果如下：
1．该装置能实现天然气单井产气量、产液量的实时在线计量，产气量计量误差±5％，连续产液气井产液量计量误差±10％，间歇产液气井产液量计量误差±20％，计量精度高；
2．采用整流技术，对层流、波状流、活塞流等起到近似“雾化”的作用，使这些流态在仪表监测上的响应特征趋近于雾状流，将单井计量的复杂流态简化为段塞流和雾状流两种；
3、仪表中设定选择雾状流和段塞流计量模型的判定参数，计量过程中根据工况自动选择计量模型，提高计量精度；
4．带双喇叭孔的节流孔板利用流体自身冲刷实现自我清洁，能有效克服传统孔板前死角堆积脏物造成的计量误差；
5．该装置可采用太阳能供电，满足野外天然气单井井口无大电的工况要求；
6．弱电、低功率一体化仪表集压力、差压、温度数据采集和计算于一体，满足气田数字智能化管理的要求。
附图说明
图1为天然气单井气、液产量在线计量装置示意图。
图2为节流孔板示意图。
具体实施方式
参照图1至2对本发明的实施例进一步说明：
实施例：
与管径匹配的法兰A1连接前计量直管3，前计量直管3前端设有整流器2、取压控制阀L9和压力传感器10，后端连接计量装置本体法兰C4。与本体法兰C4相对应的本体法兰D6连接后计量直管7，后计量直管7后端设有温度传感器17，并连接与管径匹配的法兰B8。本体法兰C4通过取压控制阀M11连接一体化仪表14，本体法兰D6通过取压控制阀N15连接一体化仪表14。
本体法兰C4端面连接径向的密封垫E13，本体法兰D6端面连接径向的密封垫F16。
带双喇叭孔的节流孔板12设在密封垫E13和密封垫F16之间，以突出孔板一侧端面的中心柱体连接于本体法兰C4孔内，中心柱体内设有两个方向相反的、缩径口同径且相通的喇叭孔，前向喇叭孔的扩径口与本体法兰C4内孔同径。节流孔板12上设有检查操作手柄5。
本发明计量装置通过法兰A1、B8安装于输气管线。天然气井产物先通过整流器2整流，将流体频繁变换的单井管输流态整理简化为雾状流和段塞流流态，被整流后的流体再经前计量直管3紊流和节流孔板12节流，形成差压，压差数据由弱电与低功率的一体化仪表14内的流量计算模块通过取压控制阀M11和N15控制并采集；通过前计量直管3上的压力传感器10和取压控制阀L9控制采集压力；通过后计量直管7上的温度传感器17控制采集温度，将数据传入一体化仪表14计算出的工况气、液产量，再转化为标况下单井的产气量及产液量。
一体化仪表14内的流量计算模块基于孔板噪音法计量原理，建立段塞流和“雾状流”两种计量模型，根据不同含液率的天然气通过节流孔板时的不同差压噪声曲线确定相比份，根据相比份和差压双参数来判定管道流体的流态，优选两相计量数学模型求解得气、液出两相产量。
Claims (1)
1.一种天然气单井气、液产量在线计量装置，其特征在于：
与管径匹配的法兰A(1)连接前计量直管(3)，前计量直管(3)前端设有整流器(2)、取压控制阀L(9)和压力传感器(10)，后端连接计量装置本体法兰C(4)；与本体法兰C(4)相对应的本体法兰D(6)连接后计量直管(7)，后计量直管(7)后端设有温度传感器(17)，并连接与管径匹配的法兰B(8)；本体法兰C(4)通过取压控制阀M(11)连接一体化仪表(14)，本体法兰D(6)通过取压控制阀N(15)连接一体化仪表(14)；
本体法兰C(4)端面连接径向的密封垫E(13)，本体法兰D(6)端面连接径向的密封垫F(16)；
带双喇叭孔的节流孔板(12)设在密封垫E(13)和密封垫F(16)之间，以突出孔板一侧端面的中心柱体连接于本体法兰C(4)孔内，中心柱体内设有两个方向相反的、缩径口同径且相通的喇叭孔，前向喇叭孔的扩径口与本体法兰C(4)内孔同径；节流孔板(12)上设有检查操作手柄(5)；
所述天然气单井气、液产量在线计量装置通过法兰A(1)和法兰B(8)安装于输气管线；天然气井产物先通过整流器(2)整流，将流体频繁变换的单井管输流态整理简化为雾状流和段塞流流态，被整流后的流体再经前计量直管(3)紊流和节流孔板(12)节流，形成差压，压差数据由弱电与低功率的一体化仪表(14)内的流量计算模块通过取压控制阀M(11)和N(15)控制并采集；通过前计量直管(3)上的压力传感器(10)和取压控制阀L(9)控制采集压力；通过后计量直管(7) 上的温度传感器(17)控制采集温度，将数据传入一体化仪表(14)计算出的工况气、液产量，再转化为标况下单井的产气量及产液量。
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