CN202013214U

CN202013214U - 压差-微波式油气水三相流量计

Info

Publication number: CN202013214U
Application number: CN2011200822525U
Authority: CN
Inventors: 何琪; 陈方非
Original assignee: TIANJIN RIGID TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: TIANJIN RIGID TECHNOLOGY Co Ltd
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2011-10-19
Anticipated expiration: 2021-03-25

Abstract

本实用新型属于计量技术类。为克服已有油气水三相流量计存在的技术问题特提出本方案：压差-微波式油气水三相流量计。它由垂直管段及压差传感器、液相取样器、微型柱状旋流脱气器、微波含水率仪、节流元件及压差传感器、温度和压力传感器及流量计算机组成。垂直管段和液相取样器装在U型管的上升段，压力及温度传感器和节流件装在下降段，微型柱状旋流脱气器经液相取样器与U型管并联，脱气器上端的排气管与U型管的横管联接，在脱气器与U型管之间还装有微波含水率仪，各传感器得到的数据送至流量计算机，经运算得出油气水各相流量。本设备具有结构简单紧凑、性能稳定、成本低、适用范围广、无放射性元器件的特点，并能实现在线的实时测量。

Description

压差-微波式油气水三相流量计

技术领域：本实用新型属于计量技术类，它具体涉及一种用于测量原油-天然气-水或天然气-凝析液-水三相混合物各相流量的压差-微波式油气水三相流量计的结构。

背景技术：在原油的生产过程中，原油通常是伴生于天然气和地层水或注水一起开采出来，在油井和输运管道中形成油气水三相流。同样，在天然气的生产过程中，从天然气井中流出来的天然气，也经常含有凝析液和冷凝水或地层水。油气水各相流量的计量是对各油气井及区块进行产量核算、优化管理、及提高采收率的重要生产环节。目前常用的计量方法是先用气液分离器将天然气和液体(油和水的混合物)分离开来，然后分别用单相测量的方法测出气相和液相的流量，再用含水率仪测出液相的含水率，从而得到油气水混合物各相的流量。这种计量方法的设备庞大笨重、需要复杂的液位控制系统、投资费用高、常常不能测出即时流量，并且无法用于对海底油气井口及管道内多相流的进行计量。近年来，国内外已研发出几种油气水三相流量计(例如Schlumberger公司的PhaseWatcher Vx型多相流量计和Roxar公司MPFM-1900VI型多相流量计)，但它们大多数都是采用γ射线来测量各相比率或混合物密度，而γ射线对人体存有造成危害的风险和隐忧，甚至在有的国家和地区受到禁用。而且，这些多相流量计的结构复杂、价格十分昂贵，不适于在油气田大规模推厂使用。

发明内容：本实用新型的目的是为克服现有技术存在的结构复杂、不能在线实时测量、价格昂贵、具有放射性元器件等缺陷，特提出本方案——压差-微波式油气水三相流量计。

按如上构思，本方案所提供的压差-微波式油气水三相流量计，其特征是它由倒置U型管中的测量油气水三相混合物平均密度的垂直管段(2)、液相取样器(3)、微型柱状旋流脱气器(4)、液相微波含水率仪(10)、测量油气水三相混合物总流量的节流元件(5)、压力传感器(11)、温度传感器(12)、及流量计算机(13)组成，其中垂直管段和液相取样器构成倒置U型管的垂直上升段，而压力传感器、温度传感器和节流件安装在倒置U型管的垂直下降段，微型柱状旋流脱气器经液相取样器与倒置U型管的上部横管段并联，微型柱状旋流脱气器上端的排气管与倒置U型管的上部横管段连接，在微型柱状旋流脱气器下端的排液管与倒置U型管的垂直下降段之间还安装有微波含水率仪；垂直管段上设有压差传感器DP1，节流元件上设有压差传感器DP2，各传感器及微波含水率仪取得的数据与流量计算机连接。

在本方案中，它的节流元件可以使用文丘里管(14)、节流喷嘴(15)或切流孔板(16)。

采用本方案具有如下的优越性：①用倒置U型管中的垂直管段压差测量油气水三相混合物的平均密度，用节流元件压差测量油气水三相混合物总流量，先用微型柱状旋流脱气器对液体采样进行脱气器处理，再用微波含水率仪测出液体的含水率，然后将各传感器测得的各种数据送至流量计算机进行计算处理，所得出油气水各相流量等参数做出就地显示或传输至监控中心，在全套设备中不使用任何放射性元器件，对人体和环境无任何潜在危害；②各种数据取样都在倒置U型管上进行，因此结构紧凑，制造成本低，运行成本也低；③该设备还具有性能稳定测量范围广的特点，可对陆地、海洋平台及水下油气井或区块生产出的油汽水三相混合物的各相流量实现自动在线计量。

附图说明：图1是本方案的总体结构示意图。

图2是文丘里管的结构示意图。

图3是节流喷嘴的结构示意图。

图4是切流孔板的结构示意图。

具体实施方式：为克服已有技术中油气水三相流量计存在的技术问题特提出本方案。它是由入口法兰1、垂直管段2、液相取样器3、微型柱状旋流脱气器4、节流元件5、出口法兰6、隔离挡板板7、垂直管段压差传感器8、节流元件压差传感器9、微波含水率仪10、压力传感器11、温度传感器12及流量计算机13所组成。为增加结构强度，将被测流体的进出口管做成一体，中间用挡板隔开，使倒置U型管形成一个刚性整体。被测油气水三相流体经过入口法兰1进入垂直管段，由压差传感器8测得油气水三相流体流经垂直管段时的压降DP₁，；被测油气水三相流体流经液相取样器3时，管道内壁上的部分液膜被取出，再由微型柱状旋流脱气器4对液相取样支流进行气液分离的脱气处理，经过脱气的液相取样支流的含水率用微波式含水率仪10进行测量；液相取样支流与倒置U型管垂直下降管入口段内的油气水三相流体主流合并后，再流经节流元件，由压差传感器9测得油气水三相流体通过节流元件时的压降DP₂；被测油气水三相流体最后经过出口法兰6流出。被测油气水三相流体的压力P和温度T分别用压力传感器11和温度传感器12测量。垂直管段压差传感器8、节流件压差传感器9、微波含水率仪10、压力传感器11和温度传感器12等的电信号全部输入到装有油气水三相流体通过垂直上升管段和节流元件的动力学模型和油、气、水物性参数计算模型的流量计算机13，由其计算、记录、显示或远传油气水三相流体在工作条件下和标准条件下的各相流量。节流元件可选用文丘里管、节流喷嘴、或切流孔板三者之一。

本方案对油气水三相混合物各相流量的测量过程可分为如下五个步骤：

1.用压差传感器8和压差传感器9分别测出油气水三相混合物流经垂直管段2和节流元件段5时的压差，用压力传感器11和温度传感器12分别测出油气水三相混合物的工作压力和温度。

2.先用液相取样器3将管道内壁上的部分液膜被取出，再用微型柱状旋流脱气器4对液相取样支流进行气液分离的脱气处理，然后用微波含水率仪10测出经过脱气的液相取样支流的含水率。

3.将压差传感器8、压差传感器9、微波含水率仪10、压力传感器11、温度传感器12的电信号、以及油气水三相混合物的基本物性数据(如原油的比重、天然气的比重、及产水含盐量等)输入流量计算机13。

4.流量计算机13根据油气水三相流体通过垂直上升管段和节流元件的动力学模型和油、气、水物性参数计算模型计算油气水三相流体在工作条件下和标准条件下的各相流量。

5.根据用户要求，流量计算机13记录、显示或远传油气水三相流体在工作条件下和标准条件下各相(原油、天然气、及产水)的瞬时流量、累积流量、及工作压力和温度等参数。

经过油田现场使用证明，本设备具有结构简单、性能稳定、运行成本和制造成本低、适用范围广、能实现在线实时测量的优点，深受试用者的好评。

Claims

1.一种压差-微波式油气水三相流量计，其特征是它由倒置U型管中的测量油气水三相混合物平均密度的垂直管段(2)、液相取样器(3)、微型柱状旋流脱气器(4)、液相微波含水率仪(10)、测量油气水三相混合物总流量的节流元件(5)、压力传感器(11)、温度传感器(12)、及流量计算机(13)组成，其中垂直管段和液相取样器构成倒置U型管的垂直上升段，而压力传感器、温度传感器和节流件安装在倒置U型管的垂直下降段，微型柱状旋流脱气器经液相取样器与倒置U型管的上部横管段并联，微型柱状旋流脱气器上端的排气管与倒置U型管的上部横管段连接，在微型柱状旋流脱气器下端的排液管与倒置U型管的垂直下降段之间还安装有微波含水率仪；垂直管段上设有压差传感器DP1，节流元件上设有压差传感器DP2，各传感器及微波含水率仪取得的数据与流量计算机连接。

2.按照权利1要求所述的压差-微波式油气水三相流量计，其特征是它的节流元件可以使用文丘里管(14)、节流喷嘴(15)或切流孔板(16)。