[实用新型]湿天然气多相流量计

说明书

技术领域：本实用新型属于计量技术类。它具体涉及一种用于天然气-凝析液两相或天然气-凝析液-水三相混合物各相流量计的结构。

背景技术：天然气正在成为继石油之后的重要能源。中国和世界各国正在加紧对陆地和海洋天然气资源的勘探与开发，天然气的产量正在逐年提高，以满足中国和世界经济发展对能源不断增长的需求。在天然气的生产过程中，从天然气井中流出来的湿天然气常常含有凝析液、冷凝水及地层水，在天然气生产系统和输运管道中形成天然气-凝析液两相流动或天然气-凝析液-水三相流动。湿天然气多相流各相流量的计量是对各天然气井及生产区块进行产量核算和天然气藏优化管理的重要手段，特别是湿天然气含水率的检测对海洋天然气生产和输运系统的流动保障有着极其的重要意义。然而，截止目前，国际上只有一种由挪威Roxar公司生产的湿天然气流量计(美国专利US6915707 B2，2005年)，它由锥型流量计和微波含水率仪构成。这种湿天然气流量计的结构复杂、价格十分昂贵，不适于大规模推广使用。

发明内容：本实用新型的目的是为克服前述的技术问题，特提供一种能实现对陆地、海洋平台、及水下天然气井或区块生产出的湿天然气多相混合物各相流量进行自动在线计量的湿天然气多相流量计的新方案———湿天然气多相流量计，它具有结构简单、制造和运行成本低、无放射性元器件、工作范围宽广、性能稳定等特点。

按如上构思，本方案所提出的湿天然气多相流量计的特征是：它由测量湿天然气多相流总流量的文丘里管、测量湿天然气多相混合物平均密度的垂直管段及用来计算、记录和显示湿天然气多相流各相流量的计算机构成，在垂直管段的上下两端装有ΔP₂压差传感器，在垂直管段和文丘里管之间装有ΔP₁压差传感器，在垂直管段上游或文丘里管上延伸部分上装有T温度传感器和P压力传感器，前述的四个传感器取出的数据信号分别传给流量计算机。

在本方案中，它的计算机部分是由输入组分数据的储存器、气液相平衡计算软件、多相流动力学模型的计算软件及输出各相流量数据的显示部分构成，各部之间为顺序连接，压力传感器和温度传感器取得的数据信号送入气液相平衡计算软件，两压差传感器取得的数据信号送入多相流动力学模型的计算软件。

本方案的优越性在于，它具有结构简单且制造和运行成本低，无放射性元器件对环境及人员无任何伤害，工作范围宽广且性能稳定能实现对陆地、海下天然气井和集输管道中湿天然气多相混合流的在线即时计量。

附图说明：图1是本方案湿天然气多相流量计的结构示意图。

具体实施方式：本实用新型为克服已有技术中湿天然气流量计结构复杂成本高的问题特提出本方案。它是由文丘里管1、垂直管段2和数据计算、显示结果的流量计算机9所构成，垂直管段和文丘里管是同心且严密连接的管道，流量计的上下两端有安装法兰7和8，在垂直管段上装有ΔP₂压差传感器4，在垂直管段与文丘里管间装有ΔP₁压差传感器3，在文丘里管上的延伸段上状有P压力传感器5和T温度传感器6，它的计算机部分包括有输入组分数据的储存器10、气液相平衡计算软件11、多相流动力学模型的计算软件12及输出各相流量数据的显示部分13。压力传感器5和温度传感器6取得的数据信号送入气液相平衡计算软件，压差传感器3、压差传感器4取得的数据送入多相流动力学模型的计算软件12，经处理后输出各相流量的数据。

被测湿天然气多相流体垂直向上流经与进口法兰7相连接的垂直管段，由压差传感器4测得湿天然气多相流体流经垂直管段时的压降ΔP₂；被测湿天然气多相流体然后通过文丘里管，由压差传感器3测得湿天然气多相流体通过文丘里管时的压降ΔP₁；在流经出口连接法兰8之前，湿天然气多相流体的压力P和温度T分别用压力传感器5和温度传感器6测量。压差传感器3、压差传感器4、压力传感器5和温度传感器6电信号全部输入流量计算机9，由其计算、记录和显示湿天然气多相流各相流量。

下面以多相流均相流摸型为例，进一步说明本实用新型的工作原理。根据文丘里管的流量公式，湿天然气多相流体的总流量Q_M和在管道内平均流速u_M可分别表示为，