CN208223567U - 一种一体式气液两相流量计 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种一体式气液两相流量计,包括流量计本体,流量计本体内部节流元件、温度传感器、压力传感器和差压传感器,流量计本体上设有上游取压口,节流元件的喉部设有喉部取压口;还包括放射源和闪烁探测器,节流元件上设有贯穿孔;流量计本体上方设有第一防护壳体,温度传感器、压力传感器和差压传感器均与数据处理单元电连接,数据处理单元安装在第一防护壳体上方的第二防护壳体内。本实用新型结构简单、安全可靠、安装方便、成本低廉,能够实时在线检测气液混合流体的密度或气液比率、天然气和液体产量,尤其适用于页岩气生产井场及单井页岩气产量高、初期伴生液量高的情况,可大量节约投资、运行成本。

Description

一种一体式气液两相流量计
技术领域
本实用新型涉及油气田生产管线气液检测技术领域,尤其涉及一种一体式气液两相流量计。
背景技术
在油、气田生产管理过程中,为监测油、气井生产流量实施动态变化情况,需要在生产管线上安装在线流量计,用于实时计量天然气和液体的产量,获得油、气井连续生产的实时数据,动态监控气井生产、优化生产工艺。
依据油气开采工艺设计,在生产管线上都会安装标准气体计量仪表,如单相气体流量计用于测量天然气井的产量,安装单相液体流量计用于测量每口油井的产量,但是,随着油气井生产、地层储量与条件发生变化后,地层中的水等液体会伴随天然气进入生产管线,或者天然气会进入原油生产管线,形成气液两相流体,经过标准计量仪表,但由于标准气体计量仪表只能计量单相介质,当气液两相流体经过计量仪表后,会直接影响计量仪表的测量精度,测量误差远远超出生产计量监控所需的精度,得到的数据不能用于实时监测与分析。
页岩气井在完井并转入生产开采阶段,完井液体、地层液体等会伴随页岩气进入生产管线,尤其是开采初期阶段,通常都会有大量的液体伴随页岩气产出,目前的做法都是在井口安装测试分离器,将页岩气和液体分离后,再分别由单相仪表进行计量,但由于分离器体积庞大、造价昂贵、占有土地面积较多,一次投资和运行成本较高。
在油气井处理站上,会选用分离后计量的测试分离器技术,即让混合流体经过分离器分离为原油和天然气,再分别由单相仪表进行计量,但由于分离器体积庞大、造价昂贵,陆地油气田用于处理站计量,不能进行单井实时计量。
伽马射线吸收技术利用不同物质对射线的吸收率不同,可以检测不同物质的厚度或密度等,作为成熟技术已经在油气田大量用于检测混合流体的密度、相分率等。
差压式流量计为标准流量测量仪表,遵循GB/T2624、大量应用于单相流体,如天然气、水、原油及液体等流量测量领域。但在气液混合流体工况条件下,其应用条件发生变化,需要结合混合液密度或气液比率、采用数学模型进行补偿计算。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种实时检测气体和液体的混合比例,在线检测混合液体的流量的一体式气液两相流量计。
为解决上述技术问题,本实用新型的技术方案是:一种一体式气液两相流量计,包括流量计本体,所述流量计本体的两端设有用于与油气井生产管线连接的连接件,所述流量计本体内部设有便于气液混合流体通过的通道,所述通道内设有用于测量所述气液混合体流量的节流元件,所述流量计本体内设有温度传感器,压力传感器和差压传感器,所述流量计本体上设有与所述通道连通的上游取压口,所述上游取压口通过第一连通管连接所述压力传感器以及所述差压传感器的高压端,所述节流元件的喉部设有与所述节流元件内部连通的喉部取压口,所述喉部取压口通过第二连通管道连接所述差压传感器的低压端;所述一体式气液两相流量计还包括放射源和用于检测所述发射源发出的射线的闪烁探测器,所述放射源和所述闪烁探测器对称安装在所述节流元件的两侧,所述放射源的发射方向以及所述闪烁探测器的接收方向与所述节流元件的喉部相对应,所述节流元件上设有便于射线穿过的贯穿孔;所述流量计本体上方设有第一防护壳体,所述闪烁探测器的端部设置在所述第一防护壳体与所述流量计本体围成的腔体内,所述温度传感器、压力传感器和差压传感器的信号线均穿过所述腔体与数据处理单元电连接,所述数据处理单元安装在所述第一防护壳体上方的第二防护壳体内。
作为优选的技术方案,所述连接件是法兰或卡箍。
作为优选的技术方案,所述节流元件是经典文丘里管或文丘里喷嘴。
作为优选的技术方案,所述贯穿孔的两端设有用于密封所述贯穿孔的密封圈,所述密封圈分别通过探测器侧压紧法兰和压紧法兰固定在所述节流元件上,所述流量计本体上设有用于容纳所述探测器侧压紧法兰和所述压紧法兰的安装部。
作为优选的技术方案,所述闪烁探测器安装在探测器侧压紧法兰上,所述压紧法兰内部设有便于所述放射源的射线穿过的准直孔。
作为优选的技术方案,所述放射源安装在源仓内部,所述源仓安装在所述流量计本体上。
作为优选的技术方案,所述源仓内部填充有铅或钨合金材质的屏蔽材料,所述放射源设置在所述屏蔽材料内部。
作为优选的技术方案,所述放射源是镅241、钡133或铯137。
由于采用了上述技术方案,本实用新型的有益效果是:本实用新型直接安装在油气田生产管线上,在没有进行气液分离的情况下,实时在线检测气液混合流体的密度或气液比率、天然气和液体产量,有效解决了气井生产过程中同时对气液混合流体的气液两相进行检测的难题。本实用新型设计新颖、结构简单、安全可靠、安装方便、成本低廉,尤其适用于页岩气生产井场及单井页岩气产量高、初期伴生液量高的情况,与相同处理量的测试分离器相比,可大量节约投资、运行成本。
本实用新型根据不同混合比率的混合液体对伽马射线吸收量不同,实时检测混合流体的密度或气体与液体的混合比例,采用差压传感器实时测量混合流体的流量,通过数据处理单元运用专用数学模型对气体和液体的流量数值进行修正,最终提供油气井的天然气和液体的实时产量。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本实用新型实施例的结构示意图;
图中:1-流量计本体;11-连接件;12-通道;13-上游取压口;14-第一连通管;15-第二连通管;16-安装部;2-节流元件;21-喉部取压口;31-温度传感器;32-压力传感器;33-差压传感器;34-放射源;35-闪烁探测器;41-第一防护壳体;42-第二防护壳体;5-数据处理单元;6-密封圈;61-探测器侧压紧法兰;62-压紧法兰;621-准直孔;7-源仓。
具体实施方式
如图1所示,一种一体式气液两相流量计,包括流量计本体1,流量计本体1的两端设有用于与油气井生产管线连接的连接件11,优选的,连接件是法兰或卡箍。
流量计11本体内部设有便于气液混合体通过的通道12,通道12内设有用于测量气液混合流体流量的节流元件2,优选的,节流元件是经典文丘里管或文丘里喷嘴。
流量计本体1内设有温度传感器31,压力传感器32和差压传感器33,温度传感器31用于检测混合流体的温度,压力传感器32用于测量气液两相流体的压力,差压传感器33用于测量流体通过节流元件2前后的压力差。
流量计本体1上设有与通道12连通的上游取压口13,上游取压口13通过第一连通管14连接压力传感器32以及差压传感器33的高压端,节流元件2的喉部设有与节流元件内部连通的喉部取压口21,喉部取压口21通过第二连通管道15连接差压传感器33的低压端。
上游取压口13、第一连通管14、第二连通管道15与流量计本体1一体成型。
一体式气液两相流量计还包括放射源34和用于检测发射源34发出的射线的闪烁探测器35,放射源34和闪烁探测器35对称安装在节流元件2的两侧,放射源34的发射方向以及闪烁探测器35的接收方向与节流元件2的喉部相对应,节流元件2上设有便于射线穿过的贯穿孔(图中未示出)。闪烁探测器35用于探测放射源34发出的伽马射线并以负脉冲信号输出。
流量计本体1上方设有第一防护壳体41,闪烁探测器35的端部设置在第一防护壳体41与流量计本体1围成的腔体内,温度传感器31、压力传感器32和差压传感器33的信号线均穿过该腔体与数据处理单元5电连接,数据处理单元5安装在第一防护壳体41上方的第二防护壳体42内。
第一防护壳体41由金属板材加工,用于防护流量计本体1上安装的零部件。
数据处理单元5采集相应的信号,并通过专用算法计算后,对外输出油气井的液体、气体产量及其他参数
节流元件2上贯穿孔的两端设有用于密封贯穿孔的密封圈6,密封圈6分别通过探测器侧压紧法兰61和压紧法兰62固定在节流元件2上,流量计本体1上设有用于容纳探测器侧压紧法兰61和压紧法兰62的安装部16。
闪烁探测器35安装在探测器侧压紧法兰61上,压紧法兰62内部设有便于放射源34的射线穿过的准直孔621,准直孔621用于限定放射源34发出伽马射线的方位。
放射源34安装在源仓7内部,源仓7安装在流量计本体1上。
源仓7内部填充有铅或钨合金材质的屏蔽材料,放射源34设置在屏蔽材料内部。
本实施例中,优选的放射源是镅241、钡133或铯137。
当气液混合流体流过时,在节流元件2的上游与喉部产生压力差,此压力差被集成在流量计本体1上的差压传感器33测量,并由信号线传递给数据处理单元5。
放射源34发出伽马射线经过准直孔621、穿过节流元件2喉部内的流体,部分伽马射线被流体吸收,剩余伽马射线被闪烁探测器35接受并转化为负压脉冲信号,传递给数据处理单元5。
数据处理单元5自带电池供电或采用外部供电,采集温度传感器31、压力传感器32、差压传感器33和闪烁探测器35的信号,先采用伽马射线吸收专用算法,计算得到混合流体的密度、气液比率,再结合差压式流量公式及相关算法和PVT数学模型,计算得到混合流体的总流量、天然气流量和液体流量,形成报表提供给用户。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征及本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解,本实用新型不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理,在不脱离本实用新型精神和范围的前提下,本实用新型还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种一体式气液两相流量计,包括流量计本体,所述流量计本体的两端设有用于与油气井生产管线连接的连接件,其特征在于:所述流量计本体内部设有便于气液混合流体通过的通道,所述通道内设有用于测量所述气液混合体流量的节流元件,所述流量计本体内设有温度传感器,压力传感器和差压传感器,所述流量计本体上设有与所述通道连通的上游取压口,所述上游取压口通过第一连通管连接所述压力传感器以及所述差压传感器的高压端,所述节流元件的喉部设有与所述节流元件内部连通的喉部取压口,所述喉部取压口通过第二连通管道连接所述差压传感器的低压端;所述一体式气液两相流量计还包括放射源和用于检测所述放射源发出的射线的闪烁探测器,所述放射源和所述闪烁探测器对称安装在所述节流元件的两侧,所述放射源的发射方向以及所述闪烁探测器的接收方向与所述节流元件的喉部相对应,所述节流元件上设有便于射线穿过的贯穿孔;所述流量计本体上方设有第一防护壳体,所述闪烁探测器的端部设置在所述第一防护壳体与所述流量计本体围成的腔体内,所述温度传感器、压力传感器和差压传感器的信号线均穿过所述腔体与数据处理单元电连接,所述数据处理单元安装在所述第一防护壳体上方的第二防护壳体内。
2.如权利要求1所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述连接件是法兰或卡箍。
3.如权利要求1所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述节流元件是经典文丘里管或文丘里喷嘴。
4.如权利要求1所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述贯穿孔的两端设有用于密封所述贯穿孔的密封圈,所述密封圈分别通过探测器侧压紧法兰和压紧法兰固定在所述节流元件上,所述流量计本体上设有用于容纳所述探测器侧压紧法兰和所述压紧法兰的安装部。
5.如权利要求4所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述闪烁探测器安装在探测器侧压紧法兰上,所述压紧法兰内部设有便于所述放射源的射线穿过的准直孔。
6.如权利要求1所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述放射源安装在源仓内部,所述源仓安装在所述流量计本体上。
7.如权利要求6所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述源仓内部填充有铅或钨合金材质的屏蔽材料,所述放射源设置在所述屏蔽材料内部。
8.如权利要求1至7任一项所述的一种一体式气液两相流量计,其特征在于:所述放射源是镅241、钡133或铯137。
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