CN204988392U - 智能压差-微波式油气水三相流量计 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了智能压差-微波式油气水三相流量计，包括U型管、液体含水率检测模块、第二流量测量支路、第一流量测量支路以及流量计算机，倒置接入流体管道的U型管包括依次连接的进口管段、垂直上升管段、水平管段、垂直下降管段以及出口管段，液体含水率检测模块通过汇流管与垂直下降管段连接，第二流量测量支路和第一流量测量支路上分别设有节流元件，节流元件上设有压差传感器,第一流量测量支路上设有球阀，流量计算机与压差传感器、液体含水率检测模块分别连接；该技术方案的流量计具有测量范围宽，测量精确度高，可同时实现三相自动测量、结构紧凑，制造和运行成本低及性能稳定、应用范围广的特点，且其对人体和环境无任何潜在危害。

Description

智能压差-微波式油气水三相流量计

技术领域

本实用新型涉及流体计量器具技术领域，具体涉及用于测量原油-天然气-水或天然气-凝析液-水三相混合物各相流量的智能压差-微波式油气水三相流量计。

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动。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；另外，现有技术的计量器测量范围较窄，如专利201120082252.5(压差-微波式油气水三相流量计)，由于不同被测对象的流量差别大，流量计的量程过宽易产生测量不准，流量计的量程过窄又易导致测量超程，因此，限制了该流量计的应用范围。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术中存在的不足，提供一种可扩大三相混合物流量测量范围的智能压差-微波式油气水三相流量计。

本实用新型的智能压差-微波式油气水三相流量计是通过以下的技术方案实现的，其包括：

倒置接入流体管道的U型管，包括依次连接的进口管段、垂直上升管段、水平管段、垂直下降管段以及出口管段，垂直上升管段上设有第三压差传感器；

一端通过液相取样管与水平管段连接的液体含水率检测模块，其另一端通过汇流管与垂直下降管段连接；

并联接入垂直下降管段的第二流量测量支路和第一流量测量支路，第二流量测量支路和第一流量测量支路上分别设有节流元件，节流元件上连接有压差传感器,第一流量测量支路上还设有位于节流元件上端的球阀；

以及用于计算和记录流体流量的流量计算机，与压差传感器、第三压差传感器以及液体含水率检测模块分别连接。

进一步地，液体含水率检测模块包括与液相取样管连接的旋流脱气器和水平设置的微波含水率仪，旋流脱气器上端通过输气管与汇流管连接，旋流脱气器下端通过输液管与汇流管连接，微波含水率仪设于输液管末端。

进一步地，还包括安装在第二流量测量支路上的压力传感器以及设于流体管道上的温度传感器，压力传感器位于节流元件的上端，温度传感器位于U型管的进口管段上，压力传感器以及温度传感器与流量计算机连接。

进一步地，节流元件为文丘里管、节流喷嘴或节流孔板。

与现有技术相比，本实用新型的智能压差-微波式油气水三相流量计具有以下的有益效果：

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，并联的节流元件可以进一步扩大测量范围，通过优化的液体含水率检测模块对取样支流进行含水率测定，然后将各种数据送至流量计算机进行计算处理与记录，因此其具有测量范围宽，测量精确度高，可同时实现三相自动测量的特点；

2.流量计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；

3.各种数据取样都在倒置的U型管上进行，结构紧凑，制造成本低，运行成本也低；

4.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是本实用新型的三相流量计的结构示意图。

图中：1.入口法兰，2.温度传感器，3.U型管，4.第三压差传感器，5.旋流脱气器，51.液相取样管，52.输液管，53.输气管，6.汇流管，7.微波含水率仪，8.压力传感器，9.球阀，10.第一流量测量支路，11.第一节流元件，12.第一压差传感器，13.第二压差传感器，14.第二节流元件，15.第二流量测量支路，16.出口法兰。

具体实施方式

为了使本技术领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和最佳实施例对本实用新型作进一步的详细说明。

如图1所示，本实用新型的智能压差-微波式油气水三相流量计，包括：

倒置接入流体管道的U型管3，包括依次连接的进口管段、垂直上升管段、水平管段、垂直下降管段以及出口管段，垂直上升管段上设有第三压差传感器4，进口管段通过入口法兰1、出口管段通过出口法兰16分别与流体管道连接；为了增强U型管3的结构强度，可将进口管段和出口管段做成一体管，其中间用挡板隔开，使倒置的U型管3形成一个刚性整体；

一端通过液相取样管51与水平管段连接的液体含水率检测模块，其另一端通过汇流管6与垂直下降管段连接；

并联接入垂直下降管段的第二流量测量支路15和第一流量测量支路10，第二流量测量支路15和第一流量测量支路10上分别设有节流元件，节流元件上连接有压差传感器,第一流量测量支路10上还设有位于节流元件上端的球阀9；当然，根据需要，也可设置多路并列的第一流量测量支路10，并打开在第一流量测量支路10设置的控制该支路启闭的球阀9，以便更大程度的扩大流量量程，提高测量精度，但是，这样相应的也使得整个流量计的重量增大、投入成本高；

用于计算和记录流体流量的流量计算机，与压差传感器、第三压差传感器4以及液体含水率检测模块分别连接。

该流量计接入流体管道后，被测油气水三相流体经过进口管段进入垂直上升管段，通过其上的第三压差传感器4测量油气水三相混合物的平均密度，被测油气水三相流体流经水平管段时，经液相取样管51将管道内壁上的部分液膜取出并分流一取样支流，再由液体含水率检测模块对该液相取样支流脱气后进行含水率测量；液相取样支流通过汇流管6与垂直下降管段内的油气水三相流体主流合并，再流经第二节流元件14，由第二压差传感器13测得油气水三相流体通过第二节流元件14时的压降DP2；当流量较大时，可打开球阀9，由第一压差传感器12测得油气水三相流体通过第一节流元件11时的压降DP3；被测油气水三相流体最后经过出口法兰16流出。流量计算机根据第一压差传感器12和第二压差传感器13的压降，以及液体含水率检测模块的油水比例计算各相流量，并进行记录和显示流体的瞬时流量、累积流量。

作为液体含水率检测模块进一步的技术方案，其包括与液相取样管51连接的旋流脱气器5和水平设置的微波含水率仪7，旋流脱气器5上端通过输气管53与汇流管6连接，旋流脱气器5下端通过输液管52与汇流管6连接，微波含水率仪7设于输液管52末端，旋流脱气器5为微型柱状旋流脱气器5；被测油气水三相流体流经液相取样管51时，管道内壁上的部分液膜被取出，再由旋流脱气器5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含水率仪7进行测量；气相、液相取样支流通过汇合管汇流后，流至倒置U型管3垂直下降管入口段内，与其中的油气水三相流体主流合并。

本例中，流量计还包括安装在第二流量测量支路15上的压力传感器8以及设于流体管道上的温度传感器2，压力传感器8位于节流元件的上端，温度传感器2位于U型管3的进口管段上，压力传感器8以及温度传感器2与流量计算机连接；因此，可采集垂直管段上的第三压差传感器4、节流元件上的压差传感器、压力传感器8和温度传感器2等的电信号，并输入到预设有油、气、水物性参数计算模型的流量计算机，以便流量计算机计算、修正、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。

优选地，节流元件可为文丘里管、节流喷嘴和节流孔板三者中任一种。

以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (4)

1.智能压差-微波式油气水三相流量计，其特征在于，包括：

倒置接入流体管道的U型管(3)，包括依次连接的进口管段、垂直上升管段、水平管段、垂直下降管段以及出口管段，所述垂直上升管段上设有第三压差传感器(4)；

一端通过液相取样管(51)与所述水平管段连接的液体含水率检测模块，其另一端通过汇流管(6)与所述垂直下降管段连接；

并联接入所述垂直下降管段的第二流量测量支路(15)和第一流量测量支路(10)，其上分别设有节流元件，节流元件上连接有压差传感器,所述第一流量测量支路(10)上还设有位于节流元件上端的球阀(9)；

以及用于计算和记录流体流量的流量计算机，与所述压差传感器、第三压差传感器(4)以及液体含水率检测模块分别连接。

2.根据权利要求1中所述的智能压差-微波式油气水三相流量计，其特征在于：所述液体含水率检测模块包括与液相取样管(51)连接的旋流脱气器(5)和水平设置的微波含水率仪(7)，旋流脱气器(5)上端通过输气管(53)与汇流管(6)连接，旋流脱气器(5)下端通过输液管(52)与汇流管(6)连接，所述微波含水率仪(7)设于所述输液管(52)末端。

3.根据权利要求1中所述的智能压差-微波式油气水三相流量计，其特征在于：还包括安装在第二流量测量支路(15)上的压力传感器(8)以及设于所述流体管道上的温度传感器(2)，所述压力传感器(8)位于所述节流元件的上端，所述温度传感器(2)位于U型管(3)的进口管段上，压力传感器(8)和温度传感器(2)与所述流量计算机连接。

4.根据权利要求1中所述的智能压差-微波式油气水三相流量计，其特征在于：所述节流元件为文丘里管、节流喷嘴或节流孔板。