專利名稱：原油天然氣水多相流量測量方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計量技術(shù)領(lǐng)域，進(jìn)一步涉及一種用于原油、天然氣、水多相流的測量方法及其裝置。
目前，原油生產(chǎn)過程中，原油、天然氣是和水同時存在并被開采出來的，這種原油、天然氣、水共存混合物流動，給流量測量帶來許多困難，現(xiàn)有的測量方法是將天然氣和液體(油、水)混合物分離后，分別以單相流量計量，再測量油水比率，得到各相流量，這種測量設(shè)備龐大，投資費用高，無法測出瞬態(tài)多相流量，目前，國外已開始研制油氣水三相流量，但是大多數(shù)采用放射法或電容等方法測量油水比率。
本發(fā)明的目的是提供一種可實現(xiàn)陸上及海洋水下對油井、油氣水多相流量自動在線測量方法，本發(fā)明的另一個目的是提供一種測量可靠、穩(wěn)定、測量溫度高，體積小、重量輕的油氣水多相流量測量裝置。


圖1為本發(fā)明裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明的相比率測量裝置圖。
圖3為本發(fā)明的流體整流器。
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的描述。
參見圖1，本發(fā)明的測量裝置包括，一倒U型管，倒U型管的流體進(jìn)口端配置一靜態(tài)混合器1、靜態(tài)混合器1后配置一文丘里管2、倒U型管的上升段和下降段分別配置有壓差傳感器(3，4)、(5，6)壓差傳感器的上下處分別配置有流體整流器12、13、14、15，倒U型管下降段的下端分別配置有溫度傳感器7和導(dǎo)熱元件8、9，倒U型管的出口端配置一壓力傳感器10，所有傳感器與二次儀表11相連接。
參見圖2，所說的相比率測量裝置包括兩個導(dǎo)熱元件8、9，導(dǎo)熱元件8、9中裝入加熱器12、14，溫度傳感器13、15，一個導(dǎo)熱元件寬邊平行于下降段管道中心線，另一個導(dǎo)熱元件的寬邊垂直于下降段管道中心線，溫度傳感器7垂直或傾斜置于下降段管道中，傳感器7、8、9、12、13、14、15分別與二次儀表11相連接。
參見圖3，所說的流體整流器12、13、14、15為一環(huán)形孔板，以減少上下游對壓力差測量的影響。
本發(fā)明的流量測量分三步，第一步，以靜態(tài)混合器1均勻混合多相流體，減小氣液相之間的速度，再以文丘里管2測量多相流體總流量，第二步，用壓差傳感器3、4、5、6測量倒U型管兩側(cè)管道的壓力差，得到氣液比率，第三步，用二組導(dǎo)熱元件8、9測量油氣水比率，第四步，根據(jù)多相流體流動理論，聯(lián)立求解各相流量。
當(dāng)一根加熱棒被置于流體之中，加熱棒的熱量就要擴(kuò)散到流體中去，熱擴(kuò)散的量和流量及流體物理性質(zhì)有關(guān)。q1(T1-T0)l·K=aRemPrn]]>
式中，q為加熱量T0為流體溫度T1為加熱棒溫度l為加熱棒長度K為導(dǎo)熱系數(shù)Re=u·dρmμm]]>u為流體速率d為加熱棒寬度ρm為流體密度μ為粘度Pr=μm·CpmKm]]>Cp為定壓比熱當(dāng)加熱棒在流體中放置的位置不同時，加熱棒熱量擴(kuò)散規(guī)律也不同。q2(T2-T0)l·K=bRem′Prn′---(2)]]>這二個方程中，多相流體的物理性質(zhì)和各相的比率有關(guān)，即Cpm·Km·μm·ρu，可分別表示為Cpm＝αgCpg+αoCpo+αWCpwKm＝αgkg+αoko+αwkwμm＝αgμg+αoμo+αwμw
ρm＝αgρg+αoρo+αwρw這樣結(jié)合倒U型管的氣液比及文丘里管的總體積流量就可算得油、氣、水三相流量。
本發(fā)明應(yīng)用文丘里管測量多相總體積流量。Q=αϵΔpρm---(1)]]>α為流量系數(shù)ε為可壓縮系數(shù)壓力差傳感器3、4、5、6得到壓力差傳感器ΔP1.2和ΔP3.4，并可由此得到氣相液相比率。
ΔP1.2＝+ΔPf+ΔPh(2)ΔP3.4＝+ΔPf-ΔPh(3)ΔPh=12(ΔP1.2+ΔP3.4)=αgρg+αoρo+αwρw---(4)]]>應(yīng)用熱擴(kuò)散原理測量氣相、液相比率q1Δt1l·km=a1RlmPrn---(5)]]>q2Δt2l·km=a2Rem′Prn′---(6)]]>另有歸一化條件αg+αo+αw＝1 (7)從式(1)、(4)、(5)、(6)、(7)5個方程中可求得Q，αg，αo，αw和μo5個量。
本發(fā)明可用于陸上、沙漠及海洋水下原油、天然氣生產(chǎn)計量、具有測量范圍大、體積小、重量輕，測量穩(wěn)定，可靠的特點。
權(quán)利要求
1.原油氣水多相流量測量裝置包括一倒U型管，其特征在于，倒U型管的流體進(jìn)口端配置一靜態(tài)混合器(1)、靜態(tài)混合器(1)后配置一文丘里管(2)、倒U型管的上升段和下降段分別配置有壓差傳感器(3)、(4)、(5)、(6)，壓差傳感器的上下處分別配置有流體整流器(12)、(13)、(14)、(15)，倒U型管下降段的下端分別配置有溫度傳感器(7)和導(dǎo)熱元件(8)、(9)，倒U型管的出口端配置一壓力傳感器(10)，所有傳感器與二次儀表11相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，導(dǎo)熱元件(8)、(9)中裝入加熱器(12)、(14)，溫度傳感器(13)、(15)，一個導(dǎo)熱元件寬邊平行于下降段管道中心線，另一個導(dǎo)熱元件的寬邊垂直于下降段管道中心線，溫度傳感器(7)垂直或傾斜置于下降段管道中，傳感器(7)、(8)、(9)、(12)、(13)、(14)、(15)分別與二次儀表(11)相連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量裝置，其特征在于，所說的流體整流器(12)、(13)、(14)、(15)為一環(huán)形孔板。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量方法，其特征在于，第一步，以靜態(tài)混合器(1)均勻混合多相流體，減小氣液相之間的速度，再以文丘里管(2)測量多相流體總流量，第二步，用壓差傳感器(3)、(4)、(5)、(6)測量倒U型管兩側(cè)管道的壓力差，得到氣液比率，第三步，用二組導(dǎo)熱元件(8)、(9)測量油氣水比率，第四步，根據(jù)多相流體流動理論，聯(lián)立求解各相流量。
全文摘要
一種可實現(xiàn)陸上及海洋水下對油井、油氣水多相流量自動在線測量的方法及其裝置,包括一倒U型管,其上配置有靜態(tài)混合器、文丘里管、壓差傳感器和導(dǎo)熱元件,所有傳感器與二次儀表相連接,通過測量流體總流量、壓力差、油氣水比率,求解各相流量,具有測量可靠、穩(wěn)定、測量范圍大、體積小、重量輕的油氣水多相流的特點。
文檔編號G01F1/42GK1259657SQ9911596
公開日2000年7月12日 申請日期1999年12月29日 優(yōu)先權(quán)日1999年12月29日
發(fā)明者周芳德 申請人:西安交通大學(xué)