一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計，包括氣液分離部分、天然氣濕氣計量部分、油水兩相流計量部分；氣液分離部分包括旋流器、緩沖罐、疏水閥；天然氣濕氣計量部分包括定容積的圓柱計量管，內(nèi)置可上下移動的活塞；計量管的兩頭各接兩個電磁閥控制進排氣換向；計量管上還安裝有溫度和壓力變送器；油水兩相流計量部分包括垂直的定容積的圓柱計量管，內(nèi)置可上下移動的活塞；計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排液換向；計量管上還安裝有溫度和壓差變送器。本發(fā)明可以實現(xiàn)在線油氣水三相流量計量，由于使用了容積型的計量手段，因此具有較高的精度且不含放射線。
【專利說明】一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原油油井采出液多相流量測量【技術(shù)領(lǐng)域】，涉及一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]原油油井采出液主要含有油、天然氣、水等介質(zhì)，它在管道中輸送時，不論是油氣水三相混輸還是油水兩相輸送或者是天然氣濕氣輸送都是屬于典型多相流問題。
[0003]油氣水多相流量計是油田開采的原油在管道中輸送時進行油、氣、水三相介質(zhì)流量計量的儀表，可以廣泛應(yīng)用于陸上油田和海上石油工業(yè)中。由于多相流動的復(fù)雜性，油氣水多相流量計的研制有較大的難度，目前存在多種多相流量計的研制技術(shù)路線。
[0004]油氣水多相流量計的研究工作始于1980年左右，到目前為止有不少研究機構(gòu)致力于研究開發(fā)適用于油井采出液的三相流量計。但由于多相流動的復(fù)雜性和應(yīng)用條件的多變性，使得多相流量計的研究難度很大，至今仍然沒有商業(yè)化的多相流量計能完全滿足工業(yè)應(yīng)用的要求。而且，由于油田油層儲量管理和開采技術(shù)的發(fā)展需要，對水下甚至井下應(yīng)用的多相流量計的需求也日益迫切。近年來，隨著相關(guān)研究工作的進展，多相檢測的新技術(shù)不斷出現(xiàn)，這使得未來多相流量計的性能有可能得到很大改善，出現(xiàn)更好的商業(yè)化的多相流量計產(chǎn)品。一個理想的多相流量計應(yīng)具有合理的精度(典型值±5%/每相流體)、可靠、不受流態(tài)影響及適用于寬相含率變化范圍。目前已經(jīng)商業(yè)化了的三相流量計，其中大多數(shù)系統(tǒng)都擁有相密度、相含率和相速度測量部件以利于各相流體的質(zhì)量流量的測量，但針對油井采出液這種流量和相含率波動范圍大和流動復(fù)雜的場合，現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)用依然有很大困難。目前多相流量計的有效相含率測量主要依賴放射線技術(shù)，但是我國近年來大幅度提高了對放射線的使用監(jiān)管，不鼓勵放射線的使用，同時在放射技術(shù)應(yīng)用的工業(yè)領(lǐng)域也對放射線的使用持有相當(dāng)?shù)慕湫?，普遍持不歡迎的態(tài)度。因此，對于多相流量計的研發(fā)思路而言，不含放射線的測量技術(shù)是目前的首選。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種油水兩相流計量部分不含放射線的、具有合理的精度、可靠、不受流量、流態(tài)波動影響及適用于寬相含率變化范圍；天然氣濕氣計量部分能克服天然氣中所含少量液滴的霧狀流體對天然氣濕氣流量計量影響的油氣水三相流量計。
[0006]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計，包括氣液分離部分、天然氣濕氣計量部分、油水兩相流計量部分；
[0007]氣液分離部分包括旋流器、緩沖罐、疏水閥；旋流器將進入的油氣水進行氣液分離；天然氣濕氣經(jīng)過緩沖罐進入天然氣濕氣計量部分；油水兩相經(jīng)過疏水閥進入油水兩相流計量部分；
[0008]天然氣濕氣計量部分包括定容積的圓柱計量管，內(nèi)置可上下移動的活塞；計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排氣換向，可以控制計量管分別實現(xiàn)下進氣、上排氣計量以及上進氣、下排氣計量；計量管上還安裝有溫度和壓力變送器，實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量計量;
[0009]油水兩相流計量部分包括垂直的定容積的圓柱計量管，內(nèi)置可上下移動的活塞；計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排液換向，可以控制計量管分別實現(xiàn)下進液、上排液計量以及上進液、下排液計量；計量管上還安裝有溫度和壓差變送器，由壓差信號實現(xiàn)油水兩相含率的計算，進而實現(xiàn)油水兩相的各相流量計算，溫度信號可以對原油和水在工況溫度下的密度進行修正計算。
[0010]進一步，活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側(cè)流體密封。
[0011]進一步，天然氣濕氣計量部分的換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現(xiàn)天然氣濕氣的下進氣、上排氣行程和上進氣、下排氣行程；如此往復(fù)循環(huán)運動，配合對活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量的計量。
[0012]進一步，油水兩相流計量部分的換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現(xiàn)油水混合液的下進液、上排液行程和上進液、下排液行程；如此往復(fù)循環(huán)運動，配合對活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現(xiàn)流體的總體積流量的計量。
[0013]本發(fā)明還提供一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計的測量方法，包括如下步驟:
[0014]將油氣水三相進行分離，分別進入天然氣濕氣計量部分和油水兩相流計量部分；
[0015]測量柱塞筒容積V、柱塞筒壓力P1、柱塞筒溫度T1、活塞上下止點間的運動時間t ；
[0016]在高溫、低壓，即小于2.5Mpa的工況下按下述公式計算氣體流量:
【權(quán)利要求】
1.一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計，其特征在于:包括氣液分離部分、天然氣濕氣計量部分、油水兩相流計量部分； 所述氣液分離部分包括旋流器、緩沖罐、疏水閥；所述旋流器將進入的油氣水進行氣液分離；天然氣濕氣經(jīng)過所述緩沖罐進入所述天然氣濕氣計量部分；油水兩相經(jīng)過所述疏水閥進入所述油水兩相流計量部分； 所述天然氣濕氣計量部分包括定容積的圓柱計量管，內(nèi)置可上下移動的活塞；所述計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排氣換向，可以控制所述計量管分別實現(xiàn)下進氣、上排氣計量以及上進氣、下排氣計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓力變送器，實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量計量； 所述油水兩相流計量部分包括垂直的定容積的圓柱計量管，內(nèi)置可上下移動的活塞；所述計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排液換向，可以控制所述計量管分別實現(xiàn)下進液、上排液計量以及上進液、下排液計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓差變送器，由壓差信號實現(xiàn)油水兩相含率的計算，進而實現(xiàn)油水兩相的各相流量計算，溫度信號可以對原油和水在工況溫度下的密度進行修正計算。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計，其特征在于: 所述活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側(cè)流體密封。
3.如權(quán)利要求2所述的一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計，其特征在于: 所述天然氣濕氣計量部分的換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現(xiàn)天 然氣濕氣的下進氣、上排氣行程和上進氣、下排氣行程；如此往復(fù)循環(huán)運動，配合對活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量的計量。
4.如權(quán)利要求3所述的一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計，其特征在于: 所述油水兩相流計量部分的換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現(xiàn)油水混合液的下進液、上排液行程和上進液、下排液行程；如此往復(fù)循環(huán)運動，配合對所述活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現(xiàn)流體的總體積流量的計量。
5.一種如權(quán)利要求1所述的一種基于氣液預(yù)分離的定容管活塞式油氣水三相流量計的測量方法，其特征在于，包括如下步驟: 將油氣水三相進行氣液分離，氣液分別進入所述天然氣濕氣計量部分和所述油水兩相流計量部分； 測量柱塞筒容積V、柱塞筒壓力P1、柱塞筒溫度T1、活塞上下止點間的運動時間t ； 在高溫、低壓，即小于2.5Mpa的工況下按下述公式計算氣體流量:
【文檔編號】G01F1/34GK103822672SQ201410045033
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月7日
【發(fā)明者】張向文, 李東暉, 許德禹, 吳應(yīng)湘, 李開興 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所