CN213397184U - 一种快速分离式多相流计量检测系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种快速分离式多相流计量检测系统，涉及油气行业中的油‑气‑水多相流量计量技术领域。该计量检测系统包括快速分离模块、湿气流量计模块、质量流量计、含水率仪模块、气液混合模块、数据采集处理模块和显示模块，快速分离模块能够将多相流分离为液相和以气相为主的湿气，气相输出端依次接湿气流量计模块和气液混合模块的第一输入端，液相输出端依次接质量流量计、含水率仪模块和气液混合模块的第二输入端，数据采集处理模块能够接收湿气流量计模块、质量流量计和含水率仪模块采集的信息并进行分析处理得到三相流的计量数据，显示模块能够将三相流的计量数据进行显示。本申请用于提升多相流计量检测系统的性能。

Description

一种快速分离式多相流计量检测系统

技术领域

本申请涉及油气行业中的油-气-水多相流量计量技术领域，尤其涉及一种快速分离式多相流计量检测系统。

背景技术

石油和天然气作为支撑国计民生的重要战略资源，其勘探、开采、输送和加工等技术工艺都涉及到多相流量的计量问题，因此能够准确的对多相流进行计量具有十分重要的意义。目前常用的多相流计量方法包括分离式和非分离式。

分离式计量技术首先需要针对不同的井况和计量精度要求，建立相对应的分离装置，然后对分离后的介质用单相流量计进行计量，该技术方案的缺点是：分离式计量站的成本比较高昂，并且随着对计量精度要求的提高，成本甚至成倍的增加，同时体积较大，对于有安装空间要求的场景很难应用，更重要的是在一个开采区域一般仅建立一个分离式计量站，只能对该区域的所有油井轮流进行计量，很难对每一口油井的产量进行实时的检测。

非分离式计量技术包括总流量测量和相含率测量两个方面。其中流量测量主要通过容积、速度、质量三种仪表，相含率测量方法有射线法、密度法、电容法、成像法等。该技术方案的缺点是：对多相流的流形的要求较高，当多相流的流动形态反复变化时，很难保证计量精度，另外对主相敏感，辅相的计量精度很难保证。

实用新型内容

本申请的实施例提供一种快速分离式多相流计量检测系统，通过结构简单的快速分离装置将多相流的计量检测转换为液相和湿气的计量检测，避免了分离式计量站高昂的建设成本和非分离计量应用范围小的弊端，同时实现了油井流量的全天候计量检测。

为达到上述目的，本申请的实施例提供了一种快速分离式多相流计量检测系统，包括快速分离模块、湿气流量计模块、质量流量计、含水率仪模块、气液混合模块、数据采集处理模块和显示模块；所述快速分离模块能够将多相流分离为液相和以气相为主的湿气；所述快速分离模块的气相输出端接所述湿气流量计模块的输入端，所述湿气流量计模块的输出端接所述气液混合模块的第一输入端；所述快速分离模块的液相输出端接所述质量流量计的输入端，所述质量流量计的输出端接所述含水率仪模块的输入端，所述含水率仪模块的输出端接所述气液混合模块的第二输入端；所述湿气流量计模块、所述质量流量计、所述含水率仪模块和所述显示模块均与所述数据采集处理模块电连接；所述数据采集处理模块能够接收所述湿气流量计模块、所述质量流量计和所述含水率仪模块采集的信息并进行分析处理得到三相流的计量数据，所述显示模块能够将所述三相流的计量数据进行显示。

进一步地，所述快速分离式多相流计量检测系统还包括第一电磁阀模块，所述第一电磁阀模块设置在所述湿气流量计模块与所述气液混合模块之间；第二电磁阀模块，所述第二电磁阀模块设置在所述含水率仪模块与所述气液混合模块之间；所述第一电磁阀模块和所述第二电磁阀模块均与所述数据采集处理模块电连接，所述数据采集处理模块能够根据所述湿气流量计模块的计量信息控制所述第一电磁阀模块中阀门的开合幅度，并根据所述质量流量计采集的计量信息控制所述第二电磁阀模块中阀门的开合幅度。

进一步地，所述快速分离式多相流计量检测系统还包括第一温度变送器，所述第一温度变送器设置在所述第一电磁阀模块与所述气液混合模块之间；第二温度变送器，所述第二温度变送器设置在所述第二电磁阀模块与所述气液混合模块之间。

进一步地，所述快速分离模块为旋风分离器。

进一步地，所述含水率仪模块包括微波检测单元、电磁检测单元、电容检测单元或电阻检测单元中的一种或多种。

进一步地，所述湿气流量计能够对分离后的湿气各相流量进行计量并实时检测湿气的流动状态。

进一步地，所述湿气流量计包括文丘里管以及设置在所述文丘里管内的取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块和微波检测模块；所述取压模块、所述电容层析成像模块、所述电阻层析成像模块和所述微波检测模块均与所述数据采集处理模块电连接。

进一步地，所述湿气流量计模块和所述质量流量计均与所述快速分离模块通过法兰连接。

进一步地，所述湿气流量计模块和所述含水率仪模块均与所述气液混合模块通过法兰连接。

本申请相比现有技术具有以下有益效果：

1、本申请通过结构简单的快速分离装置将多相流的计量检测转换为液相和湿气的计量检测，避免了分离式计量站高昂的建设成本和非分离计量站应用范围小的弊端，方便井场的每一口井均配备一套计量检测系统，实现油井流量的全天候计量检测。

2、本申请将传感器进行模块化设计，方便针对不同计量需求对传感器位置进行调整，能够为不同工况的油井提供快速、稳定、可靠的计量检测结果。

3、本申请在液相管路和气相管路上均设置电磁阀模块，通过数据采集处理模块将质量流量计和湿气流量计的计量信息转化为电压信息从而控制电磁阀模块中阀门的开合幅度，可以有效防止液相管路和气相管路出现憋压。

4、本申请中的质量流量计和含水率仪模块相结合的检测方式能够精确的对分离后的液相流量和成分进行计量和检测。

5、本申请中的湿气流量计将电容层析成像技术、电阻层析成像技术、微波检测技术与文丘里管相结合，利用各传感器采集的信号联合对湿气的流量和状态进行求解和检测，检测过程更简单且检测结果更准确。

6、本申请中的湿气流量计模块和质量流量计均与快速分离模块通过法兰连接，且湿气流量计模块和含水率仪模块均与气液混合模块通过法兰连接，连接更可靠且拆装更方便。

附图说明

为了更清楚地说明本申请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申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本申请实施例快速分离式多相流计量检测系统的结构示意图；

图2为本申请实施例快速分离式多相流计量检测系统的工作原理图。

图中，1-快速分离模块，2-湿气流量计模块，3-第一电磁阀模块，4-气液混合模块，5-质量流量计，6-含水率仪模块，7-气相输出端，8-液相输出端，9-气液混合模块的第一输入端，10-气液混合模块的第二输入端，11-快速分离式多相流计量检测系统，12-三相流输入端，13-三相流输出端，14-数据采集处理模块，15-显示模块，16-第二电磁阀模块。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

参照图1，本申请实施例提供了一种快速分离式多相流计量检测系统11，该计量检测系统包括快速分离模块1、湿气流量计模块2、第一电磁阀模块3、质量流量计5、含水率仪模块6、气液混合模块4、数据采集处理模块14、显示模块15和第二电磁阀模块16。该计量检测系统整体固定在钢制框架内。

快速分离模块1的三相流输入端12用于三相流流入，快速分离模块1的气相输出端7接湿气流量计模块2的输入端，湿气流量计模块2的输出端接第一电磁阀模块3的入口，第一电磁阀模块3的出口接气液混合模块的第一输入端9。

快速分离模块1的液相输出端8接质量流量计5的输入端，质量流量计5的输出端接含水率仪模块6的输入端，含水率仪模块6的输出端接第二电磁阀模块16的入口，第二电磁阀模块16的出口接气液混合模块的第二输入端10。混合后三相流经气液混合模块的三相流输出端13流出。

湿气流量计模块2、质量流量计5、含水率仪模块6、第一电磁阀模块3、第二电磁阀模块16和显示模块15均与数据采集处理模块14电连接。

数据采集处理模块14能够接收湿气流量计模块2、质量流量计5和含水率仪模块6采集的信息并进行分析处理得到三相流的计量数据，显示模块15能够将数据采集处理模块14处理的三相流的计量数据进行显示。数据采集处理模块14还能够接收湿气流量计模块2的计量信息，并将该信息转化为电压信息控制第一电磁阀模块3中阀门的开合幅度，并接收质量流量计5采集的计量信息，也将该信息转化为电压信息控制第二电磁阀模块16中阀门的开合幅度，以防止气液分离后液相管或气相管憋压，导致管路被损坏。

本实施例中的快速分离模块1采用的分离装置为旋风分离器，利用气相和液相的惯性离心力不同，初步将三相流分离为液相和气相，当然也可以采用其它原理的装置对三相流进行初步分离，快速分离模块1包含三相流输入端12、气相输出端7和液相输出端8，其中竖直方向上靠近地面的为液相输出端8，远离地面的为气相输出端7，每个端口上分别安装连接法兰。

湿气流量计能够对分离后的湿气各相流量进行计量并实时检测湿气的流动状态。具体的，湿气流量计模块2包括文丘里管以及设置在文丘里管内的取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块、微波检测模块，取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块和微波检测模块均与数据采集处理模块14电连接。为了连接更可靠，湿气流量计模块2与气液混合模块4法兰连接。

质量流量计5用于测量分离后液相的质量流量，质量流量计5与快速分离模块的液相输出端8法兰连接。

含水率仪模块6同时搭载对含水率进行检测的微波检测单元、电磁检测单元、电容检测单元或电阻检测单元中的一种或多种。含水率仪模块6均与气液混合模块4通过法兰连接。

为了连接更可靠，快速分离模块1三相流输入端12和气液混合模块的三相流输出端13均设有法兰。

在一些实施例中，快速分离式多相流计量检测系统11还包括用于检测分离后气、液管的温度的第一温度变送器(图中未示)和第二温度变送器(图中未示)。其中，第一温度变送器设置在第一电磁阀模块3与气液混合模块4之间，第二温度变送器设置在第二电磁阀模块16与气液混合模块4之间。第一温度变送器和第二温度变送器均与数据采集处理模块14和显示模块15电连接。

显示模块15可以显示数据采集处理模块14的处理结果，具体包括三相流的各项流量、含水率、温度、压力、密度和流动状况等。

参照图2，本申请实施例快速分离式多相流计量检测系统的工作原理如下：

三相流由快速分离模块1的三相流输入端12进入，快速分离模块1将三相流分离为液相和以气相为主的湿气。含水率仪模块6测出分离后液相中的含水率，质量流量计5测出分离后液相的质量流量，并将含水率值及质量流量传输给数据采集处理模块14，同时，湿气流量计测出湿气中的液相流量和气相流量，并将湿气中的液相流量和气相流量值传输给数据采集处理模块14，第一温度变送器和第二温度变送器将温度检测值也传输给数据采集处理模块14，数据采集处理模块14对接收到的上述数据进行处理，得到三相流的计量数据，如各项流量、含水率、温度、压力、密度和流动状况等。然后，检测后的液相和以气相为主的湿气再进入气液混合模块4中进行混合，最后由三相流输出端13流出。

以上，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，

包括快速分离模块、湿气流量计模块、质量流量计、含水率仪模块、气液混合模块、数据采集处理模块和显示模块；

所述快速分离模块能够将多相流分离为液相和以气相为主的湿气；所述快速分离模块的气相输出端接所述湿气流量计模块的输入端，所述湿气流量计模块的输出端接所述气液混合模块的第一输入端；

所述快速分离模块的液相输出端接所述质量流量计的输入端，所述质量流量计的输出端接所述含水率仪模块的输入端，所述含水率仪模块的输出端接所述气液混合模块的第二输入端；

所述湿气流量计模块、所述质量流量计、所述含水率仪模块和所述显示模块均与所述数据采集处理模块电连接；

所述数据采集处理模块能够接收所述湿气流量计模块、所述质量流量计和所述含水率仪模块采集的信息并进行分析处理得到三相流的计量数据，所述显示模块能够将所述三相流的计量数据进行显示。

2.根据权利要求1所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，还包括：

第一电磁阀模块，所述第一电磁阀模块设置在所述湿气流量计模块与所述气液混合模块之间；

第二电磁阀模块，所述第二电磁阀模块设置在所述含水率仪模块与所述气液混合模块之间；

所述第一电磁阀模块和所述第二电磁阀模块均与所述数据采集处理模块电连接，所述数据采集处理模块能够根据所述湿气流量计模块的计量信息控制所述第一电磁阀模块中阀门的开合幅度，并根据所述质量流量计采集的计量信息控制所述第二电磁阀模块中阀门的开合幅度。

3.根据权利要求2所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，还包括：

第一温度变送器，所述第一温度变送器设置在所述第一电磁阀模块与所述气液混合模块之间；

第二温度变送器，所述第二温度变送器设置在所述第二电磁阀模块与所述气液混合模块之间。

4.根据权利要求1所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，所述快速分离模块为旋风分离器。

5.根据权利要求1所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，所述含水率仪模块包括微波检测单元、电磁检测单元、电容检测单元或电阻检测单元中的一种或多种。

6.根据权利要求1所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，所述湿气流量计模块能够对分离后的湿气各相流量进行计量并实时检测湿气的流动状态。

7.根据权利要求6所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，所述湿气流量计模块包括文丘里管以及设置在所述文丘里管内的取压模块、电容层析成像模块、电阻层析成像模块和微波检测模块；所述取压模块、所述电容层析成像模块、所述电阻层析成像模块和所述微波检测模块均与所述数据采集处理模块电连接。

8.根据权利要求1所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，所述湿气流量计模块和所述质量流量计均与所述快速分离模块通过法兰连接。

9.根据权利要求1～8任一所述的快速分离式多相流计量检测系统，其特征在于，所述湿气流量计模块和所述含水率仪模块均与所述气液混合模块通过法兰连接。

Images