CN1609563A - 气、液两相流量测量装置 - Google Patents

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本发明气、液两相流量测量装置属于流量的测量领域，包括压力变送器、过滤器、流量计、90°弯头、差压变送器、温度传感器和气液两相流量计算仪，主管路两端出入口附近通过旁通管路连接在一起，在主管路两端出入口附近和旁通管路中部设置有截止阀，主管路水平直管段由截止阀、压力变送器、过滤器和流量计串联构成，并通过90°弯头与垂直直管段串联，在垂直直管段上安装有差压变送器，垂直直管段与温度传感器和截止阀串联，气液两相流量计算仪通过线路分别与变送器、流量计、差压变送器和温度传感器连接，该装置具有设备结构简单、成本低、易于制造、可靠性高、维护量少等优点，适用于油田单井油、气两相流测量，宜于在石油工业上推广应用。

Description

气、液两相流量测量装置
一、技术领域  本发明属于流量的测量领域，特别是涉及一种气液两相混合流体流量测量装置。
二、背景技术  多相流在石油工业中是十分普遍的现象，在油井的产液中，除了油气之外还伴随有水、砂、蜡，许多油田为了合理开采原油，在含水率达到±90％以上时仍能够经济生产，管理者需要监控油田中每一口油井的产量，并根据需要确定了流量计单相份额的范围和精度要求。目前，虽然已经研制出了商业流量计，但在众多的流量计产品和计量方法之中，尽管结构不同，但测量方式、原理很多，准确度、适用范围和成本间的差异都很大，而且基本上都是测量单一的介质。现有国内几家成熟的二相流(如气、液混合流量)、三相流(如气、油、水混合流量)生产企业的产品是使用测试分离器，缺点是占用生产平台有限空间大，维护量大，并且监控一口井要花费很长时间，测试分离器不能连续监控油井的动态。另外，市场上成熟的管道式多相流量计价格十分昂贵，每台都在十几至几十万元。
三、发明内容  本发明提供一种气、液两相流量测量装置能克服上述缺点，尤其适用于油田单井油-气两相流测量，以及油田注汽干度质量流量的测量。该装置包括压力变送器、过滤器、流量计、90°弯头、差压变送器、温度传感器和气液两相流量积算仪，主管路两端出入口附近通过旁通管路连接在一起，在主管路两端出入口附近和旁通管路中部设置有截止阀，主管路水平直管段由截止阀、压力变送器、过滤器和流量计串联构成，并通过90°弯头与垂直直管段串联，在垂直直管段上设置两个安装差压变送器导压管的距离为定值的孔眼，垂直直管段与温度传感器和截止阀串联，气液两相流量积算仪通过线路分别与压力变送器、流量计、差压变送器和温度传感器连接，该装置中的流量计可以是节流式、容积式、弯管式或质量式流量计。
当气液两相流量流入整个装置时，首先通过过滤器对流体进行过滤，过滤后的流体经过流量计得到两相流的工况流量Q，再经过连接两个导压管距离为定值的孔眼的差压变送器垂直直管段进行密度测量，计算公式如下：
ΔP＝lρg，由此公式导出ρ＝ΔP/lg。
式中l-定高、ΔP-定高差压、g-当地重力加速度、ρ-两相流体密度。
液体的百分含量为A＝Kρ％，则气体百分比为A1＝K′(1-A)％，K为含液量修正系数，K′为含气量修正系数。得出两相流体中的纯液量Q液＝K1QA％，其中K1为液体流量修正系数，纯气量(工况)为Q气＝K2Q(1-A)％，其中K2为气体流量修正系数，Q为气液混合流量。
气液两相流量积算仪把来自流量、压力变送器、差压变送器以及温度传感器的信号采集上来后对这些参数进行演算。其中气量演算要由工作状态流量Q气、压力、温度经过气态方程运算转换成标准状态气体流量(单位；Nm3/h)，如是天然气还可进行压缩因子的修正，并输入真实相对密度进行补偿。流量积算仪可同时显示工作状态气液混合流量、纯液量的瞬时和累计量、纯气量的瞬时和累计量以及工作状态下单位体积的气液百分含量。该装置可以分别计量出管线内气液混合流体中气液两相的流量，且计量过程与混合流体的流动状态无关，气流量精度为15～20％，液流量精度为10～15％，仪表系数仅与管道的管径有关，只需在一种典型介质中校验而适用于各种介质，并具有设备结构简单、成本低、易于制造、可靠性高、维护量少等优点，宜于在工业上尤其在石油工业上推广应用。
四、附图说明  图1是本发明气、液两相流量测量装置的结构示意图。
五、具体实施方式  下面结合附图1对本发明气、液两相流量测量装置的安装和使用做进一步的说明，该装置是成套安装，包括压力变送器3、过滤器2、流量计4、90°弯头12、差压变送器10、温度传感器11和气液两相流量积算仪7，压力变送器3和温度传感器11主要是测量介质压力和温度，用于补偿被测介质气体由工况状态流量转换为标准状态流量，当介质是常温或测量饱和蒸汽和蒸汽干度时，温度设为定值或可省略温度传感器11。如介质压力为恒定时也可省略压力变送器3。压力变送器3应该安装在流量计4前，温度传感器11安装在流量计4后，也可以在整个装置管路的不同位置安装，流量计4既可安装在水平直管段13上也可安装在垂直直管段5上，但差压变送器10一定要安装在垂直直管段5上。主管路两端出入口附近通过旁通管路8连接在一起，在主管路两端出入口附近和旁通管路8中部设置有截止阀1、6和9，主管路水平直管段13串联有截止阀1、压力变送器3、过滤器2和流量计4，并通过90°弯头12与垂直直管段5串联，在垂直直管段5上安装有两个导压管孔眼间距离为定值的差压变送器10，垂直直管段5与温度传感器11和截止阀6串联，气液两相流量积算仪7通过线路分别与压力变送器3、流量计4、差压变送器10和温度传感器11连接，该装置中的流量计4可以是节流式、容积式或质量式流量计。该装置最理想的安装方式为：介质流量由水平方向进入主管路，依次通过截止阀1、水平直管段13的压力变送器3、过滤器2、流量计4，经90°弯头12转向向上进入垂直直管段5、温度传感器11、截止阀6，然后再垂直向上流出。如需断流检查与清洗传感器，可设置旁通管路8。旁通管路8一头与主管路入口三通相连，另一头与主管路出口三通相连。旁通管路8中有一截止阀9，当气液两相流量装置正常工作时，旁通管路8关闭，当测量装置有异常情况或需要维护校验时，打开截止阀9，同时关闭截止阀1和6。

Claims (6)

1、气、液两相流量测量装置，包括压力变送器(3)、流量计(4)、90°弯头(12)、差压变送器(10)和气液两相流量积算仪(7)，其特征是主管路水平直管段(13)由压力变送器(3)与流量计(4)串联构成，并通过90°弯头(12)与垂直直管段(5)串联，在垂直直管段(5)上安装有差压变送器(10)，气液两相流量积算仪(7)通过线路分别与压力变送器(3)、流量计(4)和差压变送器(10)连接。
2、根据权利要求1所述的气、液两相流量测量装置，其特征是在垂直直管段(5)上设置两个安装差压变送器(10)导压管的距离为定值的孔眼。
3、根据权利要求2所述的气、液两相流量测量装置，其特征是主管路两端出入口附近通过旁通管路(8)连接在一起，在主管路两端出入口附近分别设置有截止阀(1)和(6)，同时在旁通管路中部设置有截止阀(9)。
4、根据权利要求3所述的气、液两相流量测量装置，其特征是垂直直管段(5)与温度传感器(11)串联，温度传感器(11)通过线路与气液两相流量积算仪(7)连接。
5、根据权利要求3所述的气、液两相流量测量装置，其特征是在水平直管段(13)上过滤器(2)与压力变送器(3)或流量计(4)串联。
6、根据权利要求1至5中任一权利要求所述的气、液两相流量测量装置，其特征是流量计(4)可以是节流式或容积式或质量式流量计。
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