一種多相流微壓差測量裝置的制造方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種流量測量技術，尤其涉及一種多相流微壓差測量裝置。
【背景技術】
[0002] 目前，國內外大型石油公司和相關機構都致力于多相流計量方法和裝置的研宄和 應用。已開發(fā)出的商業(yè)化計量裝置基本上可分為如下兩大類：
[0003] -類是對待測油、水、氣多相流預先進行氣液相分離，然后再對分離后的氣相和液 相分別進行計量。這種計量可達一定精度，已在油田得到廣泛應用。由于氣液相分離通常 采用重力分離法或旋流分離法，分離器結構十分龐大，且造價高、安裝難度大。況且，計量精 度直接受到氣液相分離效率以及氣液相分別計量有效控制的制約，要繼續(xù)提高計量精度有 較大的困難。
[0004] 另一類是無需對多相進行預先分離，而直接對多相流的參數(shù)進行計量。由于待計 量參數(shù)包括液質量流量/體積流量和含水率，以及氣流量和氣液比等眾多參數(shù)，往往需要 在采用孔板流量計的同時，還必須采用伽瑪射線、微波等計量方法對相比參數(shù)進行單獨測 量。這種方法可在線計量，精度較高，在石油工業(yè)的計量檢測中占有相當?shù)姆蓊~，例如美國 專利US6935, 189B2。但由于這種計量結果直接受多相流的流型和流態(tài)的影響，計量結果不 易穩(wěn)定，計量裝置結構與原理十分復雜，價格昂貴，標定、安裝與維修相當麻煩。 【實用新型內容】
[0005] 本實用新型所要解決的技術問題在于：提供一種輕巧、精度高、安裝與維修方便的 多相流微壓差測量裝置。
[0006] 為解決上述技術問題，本實用新型的技術方案是：
[0007] 一種多相流微壓差測量裝置，其包括：用于多向流體流通的直管道、電容傳感器、 密度計傳感器、多參數(shù)微壓差變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器、遠方數(shù)據終端、以及上位機， 其中所述直管道包括相反設置的第一端和第二端，所述平行極板式電容傳感器安裝在靠近 第一端的直管道內，所述節(jié)流裝置安裝在靠近第二端的直管道內，所述直管道還包括位于 第一端和第二端之間的節(jié)流節(jié)上游管道、均勻支管道節(jié)流、及節(jié)流節(jié)下游直管道，所述密度 計傳感器安裝在節(jié)流節(jié)上游管道處，所述多參數(shù)微壓差變送器安裝在均勻支管道節(jié)流處， 所述溫度傳感器安裝在節(jié)流節(jié)下游直管道處。
[0008] 本實用新型進一步的改進如下：
[0009] 進一步地，所述直管道的第二端與遠方數(shù)據終端通過有線連接。
[0010] 進一步地，所述遠方數(shù)據終端與上位機通過無線GPRS連接。
[0011] 與現(xiàn)有技術相比，本實用新型具有如下有益效果：該多相流微壓差測量裝置的流 量計量方法無需氣液相預先分離，本實用新型設計采用多參數(shù)變送器檢測相關參數(shù)，通過 巧妙的溫壓補償方式，即解決了參變量對傳感系數(shù)的影響，又解決了由于流體雷諾數(shù)變化 對流體流出系數(shù)及可膨脹系數(shù)的影響，從而避免了零點漂移，確保了計量精度；該多相流微 壓差測量裝置具有結構緊湊簡單、線性重復性好、計量精度高、操作方便、適用面寬、易于推 廣等特點；可廣泛適用于油氣田、石油化工、普通化工、冶金、污水處理等行業(yè)。
【附圖說明】
[0012] 圖1是本實用新型一種多相流微壓差測量裝置的結構示意圖。
[0013] 圖2是本實用新型一種多相流微壓差測量裝置的流量計量方法工作流程圖。
[0014] 其中：1.平行極板式電容傳感器，2.密度計傳感器，3.多參數(shù)微壓差變送器，4.節(jié) 流裝置，5.溫度傳感器，6.遠方數(shù)據終端，7.上位機，8.系統(tǒng)軟件。
【具體實施方式】
[0015] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0016] 如圖1至圖2所示，為符合本實用新型一種多相流微壓差測量裝置及流量計量方 法結構示意圖。一種多相流微壓差測量裝置，其包括：用于多向流體流通的直管道、平行極 板式電容傳感器1、密度計傳感器2、多參數(shù)微壓差變送器3、節(jié)流裝置4、溫度傳感器5、遠方 數(shù)據終端6、以及上位機7。所述直管道包括相反設置的第一端（未標號）和第二端（未標 號），所述平行極板式電容傳感器1安裝在靠近第一端的直管道內，所述節(jié)流裝置4安裝在 靠近第二端的直管道內，所述直管道還包括位于第一端和第二端之間的節(jié)流節(jié)上游管道、 均勻支管道節(jié)流、及節(jié)流節(jié)下游直管道。所述密度計傳感器2安裝在節(jié)流節(jié)上游管道處，所 述多參數(shù)微壓差變送器3安裝在均勻支管道節(jié)流處，所述溫度傳感器5安裝在節(jié)流節(jié)下游 直管道處。所述直管道的第二端與遠方數(shù)據終端通過有線連接。所述遠方數(shù)據終端（RTU) 6 與上位機7通過無線GPRS連接。
[0017] 所述多相流微壓差測量裝置的流量計量方法包括如下步驟：
[0018] (1)所述節(jié)流裝置4檢測流體的混合電容率、檢測流體的混合電導率、檢測節(jié)流差 壓、檢測流體的壓力、檢測流體的溫度、檢測流體的混合密度；
[0019] (2)通過遠方數(shù)據終端（RTU)6將這些數(shù)據無線發(fā)送給上位機7,再由上位機7中 計量模型計算各相比率及流量。所述多參數(shù)微壓差變送器3檢測壓差、靜壓；所述密度計傳 感器2檢測混合密度信號；所述溫度傳感器5檢測溫度信號；所述平行極板式電容傳感器1 檢測電容率和電導率信號；將檢測節(jié)流壓差，靜壓，溫度，混合密度、電容率、電導率信號集 成在一塊表的電路中集中處理。所述遠方數(shù)據終端（RTU)6接收多參數(shù)微壓差變送器檢測 的信號，通過無線傳給上位機7,上位機7用于實現(xiàn)對數(shù)據的計算、顯示和存儲。將檢測的數(shù) 據利用計算機技術和數(shù)據處理技術，進行大量數(shù)學計算和溫壓補償計算。
[0020] 將平行極板式電容傳感器1和節(jié)流裝置4安裝直管道中，密度計傳感器2安裝在 節(jié)流節(jié)上游管道處，多參數(shù)微壓差變送器3安裝在均勻支管道節(jié)流處，溫度傳感器5安裝 在節(jié)流節(jié)下游直管道處，將檢測的信號集中一個表中發(fā)射，并由遠方數(shù)據終端（RTU)6由無 線傳至上位機7,再由系統(tǒng)軟件8分析計算處理并顯示各相比數(shù)據和各相流量值。
[0021] 圖2是本實用新型一種多相流微壓差測量裝置及流量計量方法工作流程示意圖。 將平行極板式電容傳感器檢測的電容率和電導率，密度計傳感器檢測的密度P，多參數(shù)微 壓差變送器檢測的壓差Λ P，壓力P，溫度傳感器檢測的溫度T，由電控柜中遠方數(shù)據終端 (RTU)通過GPRS遠傳至中控室上位機，上位機中計量軟件系統(tǒng)通過分析計算后并顯示各相 比數(shù)據和各相流量值。
[0022] 根據電容率方程：
[0023] ε混合物=α ε氣+β ε水+ γ ε油
[0024] 式中：ε 為混合物電容率，F(xiàn)/m(法拉/米）；α為氣相分率；β為水相分率；
[0025] γ為油相分率；ε η為氣相電容率；ε #為水相電容率；為ε _油相電容率。
[0026] 電導率方程：
[0027] σ混合物=α σ氣+ β σ水+ γ σ油
[0028] 式中：物為混合物電導率，S/m(西門子/米）；〇1為氣相電導率；為水相 電導率；σ Λ為油相電導率。
[0029] 密度方程：
[0030] ρ混合物=α ρ氣+ β ρ水+ γ ρ油
[0031] 式中：P 為混合物密度，kg/m3(千克/立方米）；P η為氣相密度；P 7ic為水相 密度；P ?為油相密度。
[0032] 歸一方程：
[0033] α +β +γ = I
[0034] 其中，ε _根據輸入的流體PVT參數(shù)由流量計算機求得，ε #為常數(shù)約等于70F/m， ε n為常數(shù)約等于lF/m ; 〇 #根據輸入的流體PVT參數(shù)由流量計算機求得，〇 _和〇 n均為 常數(shù)，數(shù)值趨于無窮大；P 用密度傳感器可測得，ε 用電容傳感器可測得，〇 ^^^用 電導率傳感器可測得；α為單位時間內氣相在混合物中占的體積百分數(shù)，β為單位時間內 水相在混合物中占的體積百分數(shù)，γ為單位時間內油相在混合物中占的體積百分數(shù)，α、β 和γ均為方程中的未知變量。
[0035] 混合物低含水期電容傳感器工作時，電容率方程、密度方程和歸一方程3個方程 聯(lián)立求解油氣水各相相分率；混合物高含水期電導率傳感器工作時，電導率方程、密度方程 和歸一方程3個方程聯(lián)立求解油氣水各相相分率。
[0036] 再根據多相流體積流量計算公式：
【主權項】
1. 一種多相流微壓差測量裝置，其包括；用于多向流體流通的直管道、平行極板式電 容傳感器、密度計傳感器、多參數(shù)微壓差變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器、遠方數(shù)據終端、W 及上位機，其特征在于：所述直管道包括相反設置的第一端和第二端，所述平行極板式電容 傳感器安裝在靠近第一端的直管道內，所述節(jié)流裝置安裝在靠近第二端的直管道內，所述 直管道還包括位于第一端和第二端之間的節(jié)流節(jié)上游管道、均勻支管道節(jié)流、及節(jié)流節(jié)下 游直管道，所述密度計傳感器安裝在節(jié)流節(jié)上游管道處，所述多參數(shù)微壓差變送器安裝在 均勻支管道節(jié)流處，所述溫度傳感器安裝在節(jié)流節(jié)下游直管道處。
2. 如權利要求1所述的多相流微壓差測量裝置，其特征在于：所述直管道的第二端與 遠方數(shù)據終端通過有線連接。
3. 如權利要求1所述的多相流微壓差測量裝置，其特征在于：所述遠方數(shù)據終端與上 位機通過無線GPRS連接。
【專利摘要】本實用新型公開了一種多相流微壓差測量裝置，其包括：用于多向流體流通的直管道、電容傳感器、密度計傳感器、多參數(shù)微壓差變送器、節(jié)流裝置、溫度傳感器、遠方數(shù)據終端、以及上位機，其中所述直管道包括相反設置的第一端和第二端，所述平行極板式電容傳感器安裝在靠近第一端的直管道內，所述節(jié)流裝置安裝在靠近第二端的直管道內，所述直管道還包括位于第一端和第二端之間的節(jié)流節(jié)上游管道、均勻支管道節(jié)流、及節(jié)流節(jié)下游直管道，所述密度計傳感器安裝在節(jié)流節(jié)上游管道處，所述多參數(shù)微壓差變送器安裝在均勻支管道節(jié)流處，所述溫度傳感器安裝在節(jié)流節(jié)下游直管道處。
【IPC分類】G01F15-02, G01F1-88, G01F1-86
【公開號】CN204373715
【申請?zhí)枴緾N201420825279
【發(fā)明人】檀朝鑾, 章路路, 陳強, 董凌
【申請人】安徽中控儀表有限公司
【公開日】2015年6月3日
【申請日】2014年12月22日