CN1434273A - 多圈螺旋状环形管多相流量计 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多圈螺旋状环形管多相流量计。在环形管的进口第一圈水平直径的上升段和下降段管壁上分别开有差压取压口，与各自的差压传感器相连；在环形管进口第一圈和出口最后一圈垂直方向的管壁中心分别开有差压取压口，与各自的差压传感器连接；在环形管出口最后一圈垂直方向的上端管中和环形管的出口倒数第二圈垂直方向的下端管中分别安装一组环形电极，与各自的电导测量仪连接。采用多圈环形管使流体产生强迫旋流，在不同位置安装差压传感器和电导测试仪，根据差压或电导信号或两者组合得到多相流混相密度，经数据处理后得到总流量和分相流量。

Description

多圈螺旋状环形管多相流量计

                           技术领域

本发明涉及流量的测量装置，尤其是一种多圈螺旋状环形管多相流量计。

                           背景技术

环形管多相流量计是一种结构全新的多相流量仪表。由于多相流动及其影响因素的复杂性和随机性，多相流的检测技术是一个远未解决但具有普遍意义的问题。管内气液两相流的流型分布就有泡状流、弹状流、塞状流、波状流、层状流、环状流甚至核心流等，它们与来流速度、含气率以及管道布置和现场条件等因素有关，而且流型之间的变化带有随机性和不确定性；油水两相流随虽然同为液相，对测量油水总流量问题不大，但离精确测量相含率含有难度；对油气田遇到的油、气、水甚至油、气、水、沙(固体颗粒)多相流，变化更为复杂。

目前采用的方法一般有传统的单相流量仪表和多相流测试模型组合的测量方法；或采用多传感器组合的方法(如两个不同类型的流量计的组合、γ射线密度计与流量计的组合等)；或应用近代新技术，如射线技术、激光技术、相关技术、过程层析成像技术等。普遍存在结构复杂、投资费用高和使用不方便等问题。

                          发明内容

本发明的目的在于提供一种多圈螺旋状环形管多相流量计。在环形管的不同位置安装差压传感器和电导测试仪，通过测量各传感器和电导的信号，并经数据处理后得到总流量和分相流量。

本发明的技术方案如下，它包括：

1)在多圈螺旋状环形管的进口第一圈水平直径方向的上升段和下降段的对称管壁上分别开有差压取压口，两差压取压口分别由信号管与各自的第一、第二差压传感器相连；

2)在多圈螺旋状环形管的进口第一圈垂直方向的两管壁中心分别开有差压取压口，两差压取压口分别由信号管与第三差压传感器相连；

3)在多圈螺旋状环形管的出口最后一圈垂直方向的两管壁中心分别开有差压取压口，两差取压口分别由信号管与第四差压传感器相连；

还可在多圈螺旋状环形管的出口最后一圈垂直方向的上端管中安装环形测量电导的第一组电极，第一组电极与第一电导测量仪连接；在多圈螺旋状环形管的出口倒数第二圈垂直方向的下端管中安装环形测量电导的第二组电极，第二组电极与第二电导测量仪连接。

多圈螺旋状环形管多相流量计，结构上采用一多圈环形管使流体产生强迫旋流，在环形管的不同位置安装差压传感器和电导测试仪。根据环形管上不同位置的内外侧差压信号得到流量信号；根据差压信号或电导信号或两者组合得到多相流混相密度，经数据处理后得到总流量和分相流量。

本发明的优点是：

1)仪表具有一体化，多参数检测的特点，各参数之间的测量结果可以互补验证；

2)该多相流量计具有结构简单，使用方便，投入费用低，体积小；在多相流检测仪表中尚无如此简洁的结构，经济效益非常明显。

                            附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1的左视图。

                          具体实施方式

如图1、图2所示，本发明包括：

1)在多圈螺旋状环形管1的进口第一圈水平直径方向的上升段和下降段的对称管壁上分别开有差压取压口11、7，两差压取压口11、7分别由信号管与各自的第一、第二差压传感器2、6相连；

2)在多圈螺旋状环形管1的进口第一圈垂直方向的两管壁中心分别开有差压取压口4、9，两差压取压口4、9分别由信号管与第三差压传感器8相连；

3)在多圈螺旋状环形管1的出口最后一圈垂直方向的两管壁中心分别开有差压取压口12、13，两差取压口12、13分别由信号管与第四差压传感器10相连。

还可在多圈螺旋状环形管1的出口最后一圈垂直方向的上端管中安装环形测量电导的第一组电极3，第一组电极3与第一电导测量仪5连接；在多圈螺旋状环形管1的出口倒数第二圈垂直方向的下端管中安装环形测量电导的第二组电极15，第二组电极14与第二电导测量仪14连接。

多圈螺旋状环形管是不导电的圆环或不导电的椭圆环。多相流体流过环形管时，在11和7处的内外取压口之间将产生代表管内流量信号的差压，用差压传感器2和6分别测量得ΔP1和ΔP2；在环形管对称位置设计两个差压传感器的目的，一是研究环形管上升段和下降段不同流动状态对流量测量的影响；二是在明确影响规律的基础上，利用两个差压信号计算流量，使结果更加精确和可靠，也便于微机处理后推广应用；在取压口4与9之间和取压口12和13之间将产生代表管内流体混合密度信号的差压，用差压传感器8和10分别测量得ΔP3和ΔP4。信号差压ΔP3和ΔP4既包含了流量信号，又包含了液柱高度信号，处理后可得到多相流的综合密度信号。对于气液两相流或油水两相流，结合气相和液相的密度，经数据处理后可得多相流总流量和分相流量。

在环形管出口环的上端截面(如图1中A-A截面)或/和中间环下端截面(如图1中B-B截面)处安装有测量电导的电极3和电导测量仪5。对于含水多相流(如气水两相流、油水两相流及油气水多相流等)流过环形管时，由于环形管的作用，流体趋于分层流动，电导测量结果可较好地代表水含率结果。该结果既可验证混相密度以提高测量可靠性，又可结合差压测量的混相密度结果估计油气水多相流分相流量。

进口截面处的流型和流动状态取决于来流，经过多圈环形管强迫旋转后，管内流体将根据介质密度的不同而逐步趋于分层流动。分层的效果取决于来流速度，介质密度差和环形管数目。电导检测位置布置在出口环的上端截面的好处是该处经过了更多的旋流环；而布置在中间环下端截面的好处是不论对气水两相流还是油水两相流，水相所受的旋流离心力和重力方向一致，都趋于环形管外侧。电导测量中两测量电极的形式不作规定。

Claims (3)

1.一种多圈螺旋状环形管多相流量计，其特征在于：

1)在多圈螺旋状环形管(1)的进口第一圈水平直径方向的上升段和下降段的对称管壁上分别开有差压取压口(11、7)，两差压取压口(11、7)分别由信号管与各自的第一、第二差压传感器(2、6)相连；

2)在多圈螺旋状环形管(1)的进口第一圈垂直方向的两管壁中心分别开有差压取压口(4、9)，两差压取压口(4、9)分别由信号管与第三差压传感器(8)相连；

3)在多圈螺旋状环形管(1)的出口最后一圈垂直方向的两管壁中心分别开有差压取压口(12、13)，两差取压口(12、13)分别由信号管与第四差压传感器(10)相连。

2.根据权利要求1所述的一种多圈螺旋状环形管多相流量计，其特征在于：

1)在多圈螺旋状环形管(1)的出口最后一圈垂直方向的上端管中安装环形测量电导的第一组电极(3)，第一组电极(3)与第一电导测量仪(5)连接；

2)在多圈螺旋状环形管(1)的出口倒数第二圈垂直方向的下端管中安装环形测量电导的第二组电极(15)，第二组电极(14)与第二电导测量仪(14)连接。

3.根据权利要求1所述的一种多圈螺旋状环形管多相流量计，其特征在于：所说的多圈螺旋状环形管(1)是不导电的圆环或不导电的椭圆环。

Images