[发明专利]湿气流量测量方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及测量领域，特别是涉及一种湿气流量测量方法及其装置。

背景技术

湿气是指液态烃、水蒸气、游离水等组分的含量显著高于管道输送要求的天然气。在气田开采过程中，湿气计量存在于从单井开采到多井集输、净化处理、增压输送的各个过程中。湿气计量的数据有助于掌握气井生产能力、生产状况，是优化生产和改善气藏管理的主要依据。

目前业内通用的湿气计量技术主要有两类，一类为分离计量法，一类为不分离在线计量法。

分离计量法是使用分离器将湿气流体分离为气和液两种单相流体，然后在各自的出口分别进行气流量和液流量的计量。但是分离器对湿气的分离效果差，气路跑液和液路跑气的现象使得计量结果的误差比较大。其次，分离器的结构和流程复杂，系统维护和管理繁杂，需要控制的环节较多，因而导致运行维护费用高，不利于实现生产过程管理的自动化。

湿气的不分离在线计量方法有两个发展方向，第一个发展方向是使用单相气体计量仪表（如科氏力质量流量计，内锥流量计，孔板流量计，涡轮流量计，超声流量计，文丘里流量计，涡街流量计等）对湿气进行计量，同时致力于研究发展建立各种经验模型找出“修正系数”，对计量结果进行修正，得到所谓的气流量率值，在这种湿气计量方法中，液流量率的计量手段一般采用取样法或示踪法。但是这种方法的局限性以及所面临的挑战主要有以下几点：

（1）气流量率“修正系数”的适用范围有限且依赖于液流量率，但是液流量率的测量方式决定了其精度不够高甚至很差；

（2）该气流量率“修正系数”方法仅限于极高含气率、液相成分极低的湿气，随着湿气中液相的成分增多，该方法的误差是难以接受的。

第二个发展方向是沿用或改造多相流在线计量技术来进行湿气计量，图1描述了现有技术中的一种在线计量方案，其中差压式流量测量器件2测量管道1中湿气的总流量压差值，设置在管道1上的一个相分率计3测量管道1中湿气的截面含气率，流量计算模块4根据湿气的总流量压差值和截面含气率，计算气体积流量率Q_g和液体积流量率Q_l。

由于在管道1上仅设置有一个相分率计，而相分率计自身存在漂移（如伽马相分率计的计数漂移），因此会产生计量误差，无法对管道中湿气的截面含气率进行精确计量。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种湿气流量测量方法及其装置，通过冗余的相分率计检测管道中湿气的截面含气率，从而可以对气体积流量率Q_g和液体积流量率Q_l进行精确的测量，满足油气田生产计量的要求，有助于油气藏管理改善和生产优化。

根据本发明的一个方面，提供了一种湿气流量测量方法，包括以下步骤：

差压式流量测量器件测量管道中湿气的总流量压差值ΔP；

至少两个相分率计分别测量管道中湿气的截面含气率；

流量计算模块根据所述至少两个相分率计分别测量的截面含气率，得到截面含气率优化值GVF_opt；

流量计算模块根据所述湿气的总流量压差值ΔP和所述截面含气率优化值GVF_opt，计算气体积流量率Q_g和液体积流量率Q_l。

根据本发明的另一方面，提供了一种湿气流量测量装置，包括管道、差压式流量测量器件、至少两个相分率计、和流量计算模块，其中差压式流量测量器件和所述至少两个相分率计分别安装在管道上，其中：

管道，用于传送湿气；

差压式流量测量器件，用于测量管道中湿气的总流量压差值ΔP；

所述至少两个相分率计，用于分别测量管道中湿气的截面含气率；

流量计算模块，用于根据所述至少两个相分率计分别测量的截面含气率，计算截面含气率优化值GVF_opt；并根据所述湿气的总流量压差值ΔP和所述截面含气率优化值GVF_opt，计算气体积流量率Q_g和液体积流量率Q_l。