CN113916308A - 一种多井式两相流计量撬及其计量方法 - Google Patents

一种多井式两相流计量撬及其计量方法 Download PDF

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CN113916308A CN202111522768.1A CN202111522768A CN113916308A CN 113916308 A CN113916308 A CN 113916308A CN 202111522768 A CN202111522768 A CN 202111522768A CN 113916308 A CN113916308 A CN 113916308A
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Abstract

本发明公开一种多井式两相流计量撬,属于流体计量领域,包括第一生产管路、第二生产管路和数条井口连接管路,每条所述井口连接管路均通过第二生产连接管路与第二生产管路连通,每条所述第二生产连接管路上均设有第二控制阀,每条所述第二生产连接管路上分别设有第一过渡管路和第二过渡管路,所述第一过渡管路和第二过渡管路上分别设有第一控制阀和第三控制阀,所述第一过渡管路和第二过渡管路设有第一生产连接管路,所述第一生产连接管路上位于第一过渡管路和第二过渡管路与第一生产连接管路连通处之间的位置设有两相流量计,所述第一生产连接管路上设有第四控制阀。本发明可进行两相流流量计量,并且可对每个两相流量计进行在线自校准。

Description

一种多井式两相流计量撬及其计量方法
技术领域
本发明属于流体计量领域,具体涉及一种多井式两相流计量撬及其计量方法。
背景技术
在油气开采过程中,井口两相流计量是国内外普通的公认难题,现目前有两种采输计量形式:
1、单井通过分离器分离后,进行气液单相计量;
2、通过阀组流程控制多井均进入分离器分离后,进行气液单相计量。
不论是第1还是第2种方式,都离不开分离器将气液分离后进行计量,且分离器占地面积大,两种方式均不能对单井产能进行实时动态监测。
发明内容
本发明所要解决的技术问题便是针对上述现有技术的不足,提供一种多井式两相流计量撬及其计量方法,可进行两相流流量计量,并且可对每个两相流量计进行在线自校准。
本发明所采用的技术方案是:一种多井式两相流计量撬,包括第一生产管路、第二生产管路和分别与井口连通的数条井口连接管路,每条所述井口连接管路均通过第二生产连接管路与第二生产管路连通,每条所述第二生产连接管路上均设有第二控制阀,每条所述第二生产连接管路上从靠近井口连接管路的一端到远离井口连接管路的一端分别设有与第二生产连接管路连通的第一过渡管路和第二过渡管路,所述第一过渡管路和第二过渡管路与第二生产连接管路连接处分别位于第二控制阀两端,所述第一过渡管路和第二过渡管路上分别设有第一控制阀和第三控制阀,所述第一过渡管路和第二过渡管路远离第二生产连接管路的一端设有与第一过渡管路和第二过渡管路连通的第一生产连接管路,所述第一生产连接管路上位于第一过渡管路和第二过渡管路与第一生产连接管路连通处之间的位置设有两相流量计,所述第一生产连接管路上远离第一过渡管路和第二过渡管路的一端设有第四控制阀,所述第一生产管路上远离数条第一生产连接管路且靠近第一生产连接管路出口的一端设有自校准组件。
其中一个实施例中,还包括泄压管路,数条所述井口连接管路均通过第一泄压连接管路与泄压管路连通。
其中一个实施例中,每条所述泄压管路上均设有安全阀。
其中一个实施例中,所述第二过渡管路通过第二泄压连接管路与泄压管路连通。
其中一个实施例中,所述自校准组件包括旋流分离器和设置于第一生产管路上的旁通阀门,所述旋流分离器侧面靠近顶部的位置设有两端分别与旋流分离器和第一生产管路连通的流体入管,所述旋流分离器顶部设有与其内部连通的气相管路,所述气相管路上设有气相流量计,所述旋流分离器底部设有与其内部连通的流体管路,所述流体管路上设有质量流量计,所述气相管路和流体管路远离旋流分离器的一端相互连通,所述气相管路和流体管路连通处设有与第一生产管路连通的流体出管,所述流体入管和流体出管上均设有自校准阀门,所述流体入管和流体出管与第一生产管路连通处分别位于旁通阀门两端。
本发明还公开了一种多井式两相流计量撬的计量方法,包括以下步骤:
步骤10、流体由数条井口连接管路分别进入计量撬,如进行两相流流量计量,进入步骤20,如进行两相流量计自校准,进入步骤40;
步骤20、打开每个第一控制阀和每个第三控制阀,关闭每个第二控制阀和每个第四控制阀,流体经第一过渡管路进入第一生产连接管路,对应的两相流量计计量流体流量,进入步骤30;
步骤30、流体经第二过渡管路进入第二生产连接管路,由第二生产管路排出;
步骤40、打开需要自校准的两相流量计对应的第一控制阀和第四控制阀,关闭对应的第二控制阀和第三控制阀,关闭旁通阀门,打开流体入管和流体出管上的自校准阀门,将其余井口调整至两相流流量计量状态,进入步骤50;
步骤50、流体依次经第一过渡管路、第一生产连接管路和流体入管进入旋流分离器,旋流分离器工作,将流体分离为气相和液相,气相进入气相管路,气相流量计计量气相流量,液相进入流体管路,质量流量计计量液相流量,流体由第一生产管路排出,进入步骤60;
步骤60、将步骤50中计量到的气相流量和液相流量与对应的两相流量计计量到的气相流量和液相流量进行对比,并根据对比结果校准两相流量计。
其中一个实施例中,还包括两相流量计故障处理步骤,具体如下:
如两相流量计发生故障,关闭第一控制阀、第三控制阀和第四控制阀,流体经第二生产连接管路进入第二生产管路,进行两相流量计故障处理。
其中一个实施例中,步骤20中,所述两相流量计为内部设有节流件的涡街气液两相流量计,所述的对应的两相流量计计量流体流量,具体如下:
步骤201、根据涡街测量原理,计算得到气液两相流工况体积流量,计算公式如下:
Figure 470837DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 856819DEST_PATH_IMAGE002
为气液混合流体工况体积流量,
Figure 495611DEST_PATH_IMAGE003
为混合流体在涡街气液两相流量计内 测量得到的流速,
Figure DEST_PATH_IMAGE004
为涡街喉部等效横截面积,
Figure 703869DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率,
Figure 987083DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系数,
Figure 403021DEST_PATH_IMAGE007
为 节流件等效开孔直径,
Figure 138896DEST_PATH_IMAGE008
为斯特罗哈尔系数;
步骤202、根据节流件测量原理,得到如下公式:
Figure 682003DEST_PATH_IMAGE009
其中,
Figure 819724DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流出系数,
Figure 875404DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径 比,
Figure 174274DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 504761DEST_PATH_IMAGE013
为节流件开孔面积,
Figure 496988DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 271040DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相 流混合密度,
Figure 247087DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径;
步骤203、根据步骤201和步骤202中的公式和气液两相流测量原理,得到如下公式:
Figure DEST_PATH_IMAGE016
其中,
Figure 584527DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 572206DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系数,
Figure 704110DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率,
Figure 901873DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流出系数,
Figure 324895DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 291714DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 922416DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 341896DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 565679DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度;
步骤204、根据步骤203中的公式,得到如下公式:
Figure 387005DEST_PATH_IMAGE017
其中,
Figure 923028DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度,
Figure 829804DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 594629DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流 出系数,
Figure 863936DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 446227DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 715666DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 408815DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量 系数,
Figure 63788DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率;
步骤205、基于欧拉公式和质量守恒定律,得到如下公式:
Figure 82559DEST_PATH_IMAGE018
其中,
Figure 839294DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 336134DEST_PATH_IMAGE019
为气相工况体积流量,
Figure 314454DEST_PATH_IMAGE020
为液相工 况体积流量,
Figure 868843DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度,
Figure 237507DEST_PATH_IMAGE021
为气相工况密度,
Figure 397093DEST_PATH_IMAGE022
为液相工况密度,
Figure 433182DEST_PATH_IMAGE023
为工况下流体的含液率;
步骤206、根据步骤205中的公式,计算得到液相工况体积流量和气相工况体积流量,计算公式如下:
Figure 137964DEST_PATH_IMAGE024
其中,
Figure 993925DEST_PATH_IMAGE020
为液相工况体积流量,
Figure 957202DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 316639DEST_PATH_IMAGE023
为工况 下流体的含液率,
Figure 457901DEST_PATH_IMAGE019
为气相工况体积流量。
其中一个实施例中,步骤203和步骤204中,所述的节流件的孔径比通过节流件等效开孔直径和工况条件下管道内径得到,计算公式如下:
Figure 863475DEST_PATH_IMAGE025
其中,
Figure 505809DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 860698DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 297495DEST_PATH_IMAGE026
为工况条件下管道内 径。
其中一个实施例中,步骤60,具体如下:
步骤601、分别设置液相流量和气相流量偏差范围;
步骤602、将步骤50中计量到的气相流量和液相流量与对应的两相流量计计量到 的气相工况体积流量
Figure 987103DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 433128DEST_PATH_IMAGE020
进行对比,如气相工况体积流量
Figure 639594DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 247292DEST_PATH_IMAGE020
在偏差范围内,两相流量计继续计量,如气相工况体积流量
Figure 627458DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 221382DEST_PATH_IMAGE020
超出偏差范围,进入步骤603;
步骤603、检查两相流量计是否存在故障,如存在故障,更换两相流量计或排除故障,如两相流量计未存在故障,进入步骤604;
步骤604、调整两相流量计的涡街流量系数
Figure 675497DEST_PATH_IMAGE006
和斯特罗哈尔系数
Figure 578731DEST_PATH_IMAGE008
,重复步骤 601-步骤604,直至两相流量计计量到的气相工况体积流量
Figure 118296DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 515911DEST_PATH_IMAGE020
在偏差范围内,校准结束。
本发明的有益效果在于:
1、将数个井口的计量集中设置,可实现数个井口的同时在线计量,且结构紧凑,方便操作,降低了劳动成本;
2、通过两相流流量计量能准确的获取单井的产能,可根据计量的情况对单井采取相应措施;
3、通过自校准组件和自校准步骤,能实现两相流量计的在线自校准,无需每台流量计送检,降低送检维护成本。
附图说明
图1为本发明结构示意图;
图2为本发明自校准组件结构示意图。
图中:1、第一生产管路;2、第二生产管路;3、井口连接管路;4、第一生产连接管路;5、第二生产连接管路;6、第一控制阀;7、第二控制阀;8、第三控制阀;9、第四控制阀;10、第一过渡管路;11、第二过渡管路;12、两相流量计;13、自校准组件;14、泄压管路;15、第一泄压连接管路;16、安全阀;17、第二泄压连接管路;131、旋流分离器;132、旁通阀门;133、流体入管;134、气相管路;135、气相流量计;136、流体管路;137、质量流量计;138、流体出管;139、自校准阀门。
具体实施方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例1:
如图1和图2所示,一种多井式两相流计量撬,包括第一生产管路1、第二生产管路2和分别与井口连通的数条井口连接管路3,每条所述井口连接管路3均通过第二生产连接管路5与第二生产管路2连通,每条所述第二生产连接管路5上均设有第二控制阀7,每条所述第二生产连接管路5上从靠近井口连接管路3的一端到远离井口连接管路3的一端分别设有与第二生产连接管路5连通的第一过渡管路10和第二过渡管路11,所述第一过渡管路10和第二过渡管路11与第二生产连接管路5连接处分别位于第二控制阀7两端,所述第一过渡管路10和第二过渡管路11上分别设有第一控制阀6和第三控制阀8,所述第一过渡管路10和第二过渡管路11远离第二生产连接管路5的一端设有与第一过渡管路10和第二过渡管路11连通的第一生产连接管路4,所述第一生产连接管路4上位于第一过渡管路10和第二过渡管路11与第一生产连接管路4连通处之间的位置设有两相流量计12,所述第一生产连接管路4上远离第一过渡管路10和第二过渡管路11的一端设有第四控制阀9,所述第一生产管路1上远离数条第一生产连接管路4且靠近第一生产连接管路4出口的一端设有自校准组件13。
本实施例所述的计量撬将数个井口的计量集中设置,可实现数个井口的同时在线计量,且结构紧凑,方便操作,降低了劳动成本。井口的流体通过井口连接管路3进入本计量撬,再通过第一生产连接管路4和第二生产连接管路5分别与第一生产管路1和第二生产管路2连通。同时,设置第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8和第四控制阀9,通过开闭不同的阀门,可连通第一生产连接管路4和第二生产连接管路5,可根据不同的情况进行调节,以满足不同情况下的需求。
另外,由于两相流量计12为特殊流量计,国内目前没有专门的检定机构,为保证其计量的准确,需要对其进行自校准,因此本计量撬设置自校准组件13。通过上述阀门的开闭,将流体送入设置于第一生产管路1末端的自校准组件13即可实现自校准。由于此计量属于生产计量,需要进行校准时,一橇甚至一个开采作业区仅需要1-2台两相流量计12作为标准表,通过标准表溯源的形式可对所有的两相流量计12进行校准。因此,可根据实际情况选择其中一个或两个两相流量计12进行自校准即可。
实施例2:
如图1和图2所示,在上述实施例的基础上,还包括泄压管路14,数条所述井口连接管路3均通过第一泄压连接管路15与泄压管路14连通。
为保障管线安全,本计量撬还设置有泄压管路14,每条井口连接管路3均通过第一泄压连接管路15连通泄压管路14,当流体压力过大的时候,可进行泄压。
实施例3:
如图1和图2所示,在上述实施例的基础上,每条所述泄压管路14上均设有安全阀16。
设置安全阀16,可在流体压力过大的时候,自动开启泄压。
实施例4:
如图1和图2所示,在上述实施例的基础上,所述第二过渡管路11通过第二泄压连接管路17与泄压管路14连通。
第二泄压连接管路17的设置用于检修或更换两相流量计12。为满足更好的泄压,可在第二泄压连接管路17上设置泄压阀。当需要检修或更换两相流量计12时,打开该泄压阀,关闭两相流量计12前后段的阀门,即可对两相流量计12进行泄压。泄压完成后,进行检修或更换两相流量计12的作业。
实施例5:
如图1和图2所示,在上述实施例的基础上,所述自校准组件13包括旋流分离器131和设置于第一生产管路1上的旁通阀门132,所述旋流分离器131侧面靠近顶部的位置设有两端分别与旋流分离器131和第一生产管路1连通的流体入管133,所述旋流分离器131顶部设有与其内部连通的气相管路134,所述气相管路134上设有气相流量计135,所述旋流分离器131底部设有与其内部连通的流体管路136,所述流体管路136上设有质量流量计137,所述气相管路134和流体管路136远离旋流分离器131的一端相互连通,所述气相管路134和流体管路136连通处设有与第一生产管路1连通的流体出管138,所述流体入管133和流体出管138上均设有自校准阀门139,所述流体入管133和流体出管138与第一生产管路1连通处分别位于旁通阀门132两端。
自校准组件13通过旋流分离器131将流体分离为气相和液相,通过气相管路134和流体管路136分离气相和液相,并通过气相流量计135和质量流量计137分别计量气相流量和液相流量。通过此方式计量到的气相流量和液相流量,用于与两相流量计12计量的气相流量和液相流量进行比对,实现自校准。通过关闭旁通阀门132和打开自校准阀门139可将流体引入自校准组件13,以实现自校准。通过打开旁通阀门132和关闭自校准阀门139,可关闭自校准组件13的自校准功能。
利用上述实施例所述的一种多井式两相流计量撬可进行流体流量的计量,其包含一种多井式两相流计量撬的计量方法,包括以下步骤:
步骤10、流体由数条井口连接管路3分别进入计量撬,如进行两相流流量计量,进入步骤20,如进行两相流量计12自校准,进入步骤40;
步骤20、打开每个第一控制阀6和每个第三控制阀8,关闭每个第二控制阀7和每个第四控制阀9,流体经第一过渡管路10进入第一生产连接管路4,对应的两相流量计12计量流体流量,进入步骤30;
步骤30、流体经第二过渡管路11进入第二生产连接管路5,由第二生产管路2排出;
步骤40、打开需要自校准的两相流量计12对应的第一控制阀6和第四控制阀9,关闭对应的第二控制阀7和第三控制阀8,关闭旁通阀门132,打开流体入管133和流体出管138上的自校准阀门139,将其余井口调整至两相流流量计量状态,进入步骤50;
步骤50、流体依次经第一过渡管路10、第一生产连接管路4和流体入管133进入旋流分离器131,旋流分离器131工作,将流体分离为气相和液相,气相进入气相管路134,气相流量计135计量气相流量,液相进入流体管路136,质量流量计137计量液相流量,流体由第一生产管路1排出,进入步骤60;
步骤60、将步骤50中计量到的气相流量和液相流量与对应的两相流量计12计量到的气相流量和液相流量进行对比,并根据对比结果校准两相流量计12。
本实施例中,还包括两相流量计12故障处理步骤,具体如下:
如两相流量计12发生故障,关闭第一控制阀6、第三控制阀8和第四控制阀9,流体经第二生产连接管路5进入第二生产管路2,进行两相流量计12故障处理。
本实施例中,步骤20中,所述两相流量计12为内部设有节流件的涡街气液两相流量计,所述的对应的两相流量计12计量流体流量,具体如下:
步骤201、根据涡街测量原理,计算得到气液两相流工况体积流量,计算公式如下:
Figure 824532DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 164247DEST_PATH_IMAGE002
为气液混合流体工况体积流量,
Figure 925530DEST_PATH_IMAGE003
为混合流体在涡街气液两相流量计内 测量得到的流速,
Figure 126835DEST_PATH_IMAGE004
为涡街喉部等效横截面积,
Figure 289963DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率,
Figure 534999DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系数,
Figure 49157DEST_PATH_IMAGE007
为 节流件等效开孔直径,
Figure 988907DEST_PATH_IMAGE008
为斯特罗哈尔系数;
步骤202、根据节流件测量原理,得到如下公式:
Figure 131175DEST_PATH_IMAGE009
其中,
Figure 688059DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 299300DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流出系数,
Figure 967041DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径 比,
Figure 229396DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 957180DEST_PATH_IMAGE013
为节流件开孔面积,
Figure 55717DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 261571DEST_PATH_IMAGE015
为气液 两相流混合密度,
Figure 581694DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径;
步骤203、根据步骤201和步骤202中的公式和气液两相流测量原理,得到如下公式:
Figure 355746DEST_PATH_IMAGE016
其中,
Figure 800633DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 934812DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系数,
Figure 843862DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率,
Figure 647870DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流出系数,
Figure 718069DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 265725DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 560440DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 332087DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 892513DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度;
步骤204、根据步骤203中的公式,得到如下公式:
Figure 571756DEST_PATH_IMAGE017
其中,
Figure 189819DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度,
Figure 601209DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 383351DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流 出系数,
Figure 272810DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 338855DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 655567DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 925005DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量 系数,
Figure 618155DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率;
步骤205、基于欧拉公式和质量守恒定律,得到如下公式:
Figure 741968DEST_PATH_IMAGE018
其中,
Figure 291898DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 248966DEST_PATH_IMAGE019
为气相工况体积流量,
Figure 604861DEST_PATH_IMAGE020
为液相工 况体积流量,
Figure 255285DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度,
Figure 976116DEST_PATH_IMAGE021
为气相工况密度,
Figure 220147DEST_PATH_IMAGE022
为液相工况密度,
Figure 582995DEST_PATH_IMAGE023
为工况下流体的含液率;
步骤206、根据步骤205中的公式,计算得到液相工况体积流量和气相工况体积流量,计算公式如下:
Figure 87926DEST_PATH_IMAGE024
其中,
Figure 58287DEST_PATH_IMAGE020
为液相工况体积流量,
Figure 914247DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 611945DEST_PATH_IMAGE023
为工况 下流体的含液率,
Figure 236961DEST_PATH_IMAGE019
为气相工况体积流量。
本实施例中,步骤203和步骤204中,所述的节流件的孔径比通过节流件等效开孔直径和工况条件下管道内径得到,计算公式如下:
Figure 378224DEST_PATH_IMAGE025
其中,
Figure 455901DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 222869DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 967971DEST_PATH_IMAGE026
为工况条件下管道内 径。
本实施例中,步骤60,具体如下:
步骤601、分别设置液相流量和气相流量偏差范围;
步骤602、将步骤50中计量到的气相流量和液相流量与对应的两相流量计12计量 到的气相工况体积流量
Figure 277205DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 842179DEST_PATH_IMAGE020
进行对比,如气相工况体积流量
Figure 881679DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 481287DEST_PATH_IMAGE020
在偏差范围内,两相流量计12继续计量,如气相工况体积流量
Figure 964352DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 751043DEST_PATH_IMAGE020
超出偏差范围,进入步骤603;
步骤603、检查两相流量计12是否存在故障,如存在故障,更换两相流量计12或排除故障,如两相流量计12未存在故障,进入步骤604;
步骤604、调整两相流量计12的涡街流量系数
Figure 859813DEST_PATH_IMAGE006
和斯特罗哈尔系数
Figure 313928DEST_PATH_IMAGE008
,重复步骤 601-步骤604,直至两相流量计12计量到的气相工况体积流量
Figure 967895DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 507460DEST_PATH_IMAGE020
在偏差范围内,校准结束。
本方法中还包括自动泄压步骤,具体如下:
如井口流体压力过大,该井口对应的安全阀16打开,经泄压管路14进行泄压。
本计量方法可在两相流流量计量和两相流量计12自校准两种模式之间进行切换。两种模式的切换,通过第一控制阀6、第二控制阀7、第三控制阀8和第四控制阀9的开闭,将流体导入第一生产管路1和第二生产管路2来实现。
两相流量计12故障处理步骤的设置,可在两相流量计12故障时保证流体的正常流转,保证生产不停滞。自动泄压步骤的设置,可保证整个生产流程的安全。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种多井式两相流计量撬,其特征在于,包括第一生产管路、第二生产管路和分别与井口连通的数条井口连接管路,每条所述井口连接管路均通过第二生产连接管路与第二生产管路连通,每条所述第二生产连接管路上均设有第二控制阀,每条所述第二生产连接管路上从靠近井口连接管路的一端到远离井口连接管路的一端分别设有与第二生产连接管路连通的第一过渡管路和第二过渡管路,所述第一过渡管路和第二过渡管路与第二生产连接管路连接处分别位于第二控制阀两端,所述第一过渡管路和第二过渡管路上分别设有第一控制阀和第三控制阀,所述第一过渡管路和第二过渡管路远离第二生产连接管路的一端设有与第一过渡管路和第二过渡管路连通的第一生产连接管路,所述第一生产连接管路上位于第一过渡管路和第二过渡管路与第一生产连接管路连通处之间的位置设有两相流量计,所述第一生产连接管路上远离第一过渡管路和第二过渡管路的一端设有第四控制阀,所述第一生产管路上远离数条第一生产连接管路且靠近第一生产连接管路出口的一端设有自校准组件。
2.根据权利要求1所述的一种多井式两相流计量撬,其特征在于,还包括泄压管路,数条所述井口连接管路均通过第一泄压连接管路与泄压管路连通。
3.根据权利要求2所述的一种多井式两相流计量撬,其特征在于:每条所述泄压管路上均设有安全阀。
4.根据权利要求3所述的一种多井式两相流计量撬,其特征在于,所述第二过渡管路通过第二泄压连接管路与泄压管路连通。
5.根据权利要求4所述的一种多井式两相流计量撬,其特征在于,所述自校准组件包括旋流分离器和设置于第一生产管路上的旁通阀门,所述旋流分离器侧面靠近顶部的位置设有两端分别与旋流分离器和第一生产管路连通的流体入管,所述旋流分离器顶部设有与其内部连通的气相管路,所述气相管路上设有气相流量计,所述旋流分离器底部设有与其内部连通的流体管路,所述流体管路上设有质量流量计,所述气相管路和流体管路远离旋流分离器的一端相互连通,所述气相管路和流体管路连通处设有与第一生产管路连通的流体出管,所述流体入管和流体出管上均设有自校准阀门,所述流体入管和流体出管与第一生产管路连通处分别位于旁通阀门两端。
6.一种多井式两相流计量撬的计量方法,其特征在于,包括以下步骤:
步骤10、流体由数条井口连接管路分别进入计量撬,如进行两相流流量计量,进入步骤20,如进行两相流量计自校准,进入步骤40;
步骤20、打开每个第一控制阀和每个第三控制阀,关闭每个第二控制阀和每个第四控制阀,流体经第一过渡管路进入第一生产连接管路,对应的两相流量计计量流体流量,进入步骤30;
步骤30、流体经第二过渡管路进入第二生产连接管路,由第二生产管路排出;
步骤40、打开需要自校准的两相流量计对应的第一控制阀和第四控制阀,关闭对应的第二控制阀和第三控制阀,关闭旁通阀门,打开流体入管和流体出管上的自校准阀门,将其余井口调整至两相流流量计量状态,进入步骤50;
步骤50、流体依次经第一过渡管路、第一生产连接管路和流体入管进入旋流分离器,旋流分离器工作,将流体分离为气相和液相,气相进入气相管路,气相流量计计量气相流量,液相进入流体管路,质量流量计计量液相流量,流体由第一生产管路排出,进入步骤60;
步骤60、将步骤50中计量到的气相流量和液相流量与对应的两相流量计计量到的气相流量和液相流量进行对比,并根据对比结果校准两相流量计。
7.根据权利要求6所述的一种多井式两相流计量撬的计量方法,其特征在于,还包括两相流量计故障处理步骤,具体如下:
如两相流量计发生故障,关闭第一控制阀、第三控制阀和第四控制阀,流体经第二生产连接管路进入第二生产管路,进行两相流量计故障处理。
8.根据权利要求6或7所述的一种多井式两相流计量撬的计量方法,其特征在于,步骤20中,所述两相流量计为内部设有节流件的涡街气液两相流量计,所述的对应的两相流量计计量流体流量,具体如下:
步骤201、根据涡街测量原理,计算得到气液两相流工况体积流量,计算公式如下:
Figure 960537DEST_PATH_IMAGE001
其中,
Figure 408836DEST_PATH_IMAGE002
为气液混合流体工况体积流量,
Figure 719732DEST_PATH_IMAGE003
为混合流体在涡街气液两相流量计内测量 得到的流速,
Figure 131253DEST_PATH_IMAGE004
为涡街喉部等效横截面积,
Figure 476783DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率,
Figure 627142DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系数,
Figure 176066DEST_PATH_IMAGE007
为节流 件等效开孔直径,
Figure 906125DEST_PATH_IMAGE008
为斯特罗哈尔系数;
步骤202、根据节流件测量原理,得到如下公式:
Figure 106162DEST_PATH_IMAGE009
其中,
Figure 630684DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 663975DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流出系数,
Figure 932145DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 986689DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 947691DEST_PATH_IMAGE013
为节流件开孔面积,
Figure 205628DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 11910DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流 混合密度,
Figure 186540DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径;
步骤203、根据步骤201和步骤202中的公式和气液两相流测量原理,得到如下公式:
Figure 52865DEST_PATH_IMAGE016
其中,
Figure 63677DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 673650DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系数,
Figure 702786DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率,
Figure 5591DEST_PATH_IMAGE010
为节 流件流出系数,
Figure 238121DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 651784DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 535427DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 9133DEST_PATH_IMAGE014
为 通过节流件获取的差压,
Figure 726029DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度;
步骤204、根据步骤203中的公式,得到如下公式:
Figure 474542DEST_PATH_IMAGE017
其中,
Figure 478270DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度,
Figure 873611DEST_PATH_IMAGE014
为通过节流件获取的差压,
Figure 330000DEST_PATH_IMAGE010
为节流件流出系 数,
Figure 85466DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 678122DEST_PATH_IMAGE012
为可膨胀系数,
Figure 244363DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 188049DEST_PATH_IMAGE006
为涡街流量系 数,
Figure 747206DEST_PATH_IMAGE005
为涡街频率;
步骤205、基于欧拉公式和质量守恒定律,得到如下公式:
Figure 459947DEST_PATH_IMAGE018
其中,
Figure 931511DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 362492DEST_PATH_IMAGE019
为气相工况体积流量,
Figure 194182DEST_PATH_IMAGE020
为液相工况体积 流量,
Figure 27009DEST_PATH_IMAGE015
为气液两相流混合密度,
Figure 666544DEST_PATH_IMAGE021
为气相工况密度,
Figure 584822DEST_PATH_IMAGE022
为液相工况密度,
Figure 485781DEST_PATH_IMAGE023
为 工况下流体的含液率;
步骤206、根据步骤205中的公式,计算得到液相工况体积流量和气相工况体积流量,计算公式如下:
Figure 907535DEST_PATH_IMAGE024
其中,
Figure 986481DEST_PATH_IMAGE020
为液相工况体积流量,
Figure 923213DEST_PATH_IMAGE002
为气液两相流工况体积流量,
Figure 627864DEST_PATH_IMAGE023
为工况下流 体的含液率,
Figure 920436DEST_PATH_IMAGE019
为气相工况体积流量。
9.根据权利要求8所述的一种多井式两相流计量撬的计量方法,其特征在于,步骤203和步骤204中,所述的节流件的孔径比通过节流件等效开孔直径和工况条件下管道内径得到,计算公式如下:
Figure 419551DEST_PATH_IMAGE025
其中,
Figure 781262DEST_PATH_IMAGE011
为节流件的孔径比,
Figure 571494DEST_PATH_IMAGE007
为节流件等效开孔直径,
Figure 967841DEST_PATH_IMAGE026
为工况条件下管道内径。
10.根据权利要求8所述的一种多井式两相流计量撬的计量方法,其特征在于,步骤60,具体如下:
步骤601、分别设置液相流量和气相流量偏差范围;
步骤602、将步骤50中计量到的气相流量和液相流量与对应的两相流量计计量到的气 相工况体积流量
Figure 637856DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 752443DEST_PATH_IMAGE020
进行对比,如气相工况体积流量
Figure 117057DEST_PATH_IMAGE019
和液 相工况体积流量
Figure 633489DEST_PATH_IMAGE020
在偏差范围内,两相流量计继续计量,如气相工况体积流量
Figure 208827DEST_PATH_IMAGE019
和液 相工况体积流量
Figure 810710DEST_PATH_IMAGE020
超出偏差范围,进入步骤603;
步骤603、检查两相流量计是否存在故障,如存在故障,更换两相流量计或排除故障,如两相流量计未存在故障,进入步骤604;
步骤604、调整两相流量计的涡街流量系数
Figure 146007DEST_PATH_IMAGE006
和斯特罗哈尔系数
Figure 313683DEST_PATH_IMAGE008
,重复步骤601-步 骤604,直至两相流量计计量到的气相工况体积流量
Figure 528764DEST_PATH_IMAGE019
和液相工况体积流量
Figure 899834DEST_PATH_IMAGE020
在偏差 范围内,校准结束。
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