[发明专利]一种利用热扩散测量气液多相流流量的方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种气液多相流流量测量方法及其装置，尤其涉及一种适合于井下 油、气、水流量自动测量的方法及其装置。

背景技术

油井下油、气、水三相产物中各相流量是油田采油工作中的基础数据，是检测控 制油井和油藏动态特性的主要依据，对生产方案的制定具有重要的指导意义。

目前，原油中油、气、水的计量大多采用三相分离器进行分离，分离出来的乳化 油、游离水和天然气进各自的管路系统，由计量监测仪表计量后，再汇集在一起，同 其它未经计量油井三相混合物一起进入外输管线。该方法自动化程度低，而且计量周 期长、投资大、系统维护复杂。

另一种分离测量方法是，仅把气体和液体分离，而油水不分离，通常用取样化验、 平均密度法、密度计和流量计来测量混合液中的油水比率，得到各项流量。由于分离 器排液不彻底，不同配比的油水混合液相互掺杂，导致油水混合液密度测量不准。

近年来，也出现了一些不分离测量方法。这些方法不使用分离器，直接通过电容 法(CN101162163A，CN1140772C)、压差法(CN2602346)或放射性法(CN1087715)测 量三相的流量。不分离计量技术在占地面积等方面有很大的优越性，但是现有的这些 技术均存在一定缺陷。电容法只适用于油气水混合液中油为连续相的情况，当含水率 较高的油气水混合液中水为连续相时，就不再适用，而目前，中国的油田开发已经进 入高含水期，这一方法的应用存在很大局限性。而利用差压传感器测量管道的差压， 由于油水密度差别不大，因此造成测量精度较低。利用放射线衰减仪测量气液比和油 水比，仪表带有放射性，体积大，价格昂贵。

随着技术的进步，油田越来越需要功能强、自动化程度高的油井计量设备以提高 劳动生产率和油田的管理水平。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气液多相流流量的不分离测量方法及其装置，当混合 流体从管内通过时，气液产生分离形成气泡，利用温度传感器检测到周期性的电压。 所测得的电压信号经计算机处理，可间接测量管内多相流的流动速度、气液比以及液 相组份体积分数。本发明能够同时在线对井下气、水、油流量进行自动测量，以解决 上述目前油井中高含水、测量精度低等存在的技术难题。

本发明所提出的技术方案是：采用一直管作为测试管，在该测试管上设置有一热 源，并在热源附近管壁轴向上布置2个以上的温度传感器，通过轴向温度传感器所采 集的信号位移差，测量多相流流速；在热源附近管壁周向上布置6个以上的温度传感 器，通过周向温度传感器所采集的信号趋势判定流体物性，得到管内气相尺寸和形状， 测量多相流气相体积分数；通过计算管壁的平均温度，得到多相流中液液组份体积分 数。

(1)多相流流速测量

管壁轴向上的任意两检测点所检测到的信号曲线相位差即为同一个气泡流经两 个检测点的时间差Δt，而两个监测点的实际距离为Δs，因此多相流的流动速度为

v＝Δs/Δt            (1)

(2)多相流气相体积分数测量

温度传感器所采集的信号趋势能判定管内流体的物性：温度曲线T-t，dT/dt＞0， 表示检测点所对应的管内流体为气相，反之则为液相，如图3。沿管壁周向布置的温 度传感器可监测管内气相的大致形状，积分求出气相体积V_g。在一段时间(t₂-t₁)内， 统计气相体积，即可得到气相的体积分数C_g，