[发明专利]一种在线测量非常规天然气中油、气、水三相流量的方法和装置

权利要求书

1.一种在线测量非常规天然气中油、水、气三相流量的装置，其包括以下构件： 

可切换文丘里管组件，该组件包含至少两个文丘里管，各文丘里管具有彼此不同的β值，所述β值定义为文丘里管的喉部管道直径d与入口管道直径D之比； 

单能伽马传感器，其包含单能伽马射线发射器与伽马射线检测器，二者的布置方式使得所述单能伽玛射线发射器发出的伽玛射线能够沿径向穿过所述可切换文丘里管组件中的处于工作状态的文丘里管的入口处或者喉部处的横截面，达到所述伽玛射线检测器。 

在线气液分离装置，其布置在所述可切换文丘里管组件的下游，且其包括：入口管道、气液分离器、气体出口管道和液体出口管道； 

双能伽马传感器，其包含双能伽马射线发射器与伽马射线检测器，二者的布置方式使得所述双能伽玛射线发射器发出的伽玛射线能够沿径向穿过所述液体出口管道的横截面，达到所述伽玛射线检测器。 

2.根据权利要求1的装置，其还包括位于所述可切换文丘里管组件上游的用于使流体混合均匀的装置。 

3.根据权利要求1的装置，其中所述可切换文丘里管组件竖直布置；且所述双能伽玛传感器安装在所述液体出口管道的一段竖直设置的管道处。 

4.根据权利要求1的装置，其中所述单能伽马传感器使用241Am或137Cs作为伽马放射源，其中241Am发出的伽玛射线的能量为59.5keV，137Cs发出的γ射线能量为662keV；所述双能伽玛射线探测器使用241Am或133Ba作为伽玛射线放射源，其中在使用241Am放射源的情况下，产生59.5keV的伽玛射线，使其中第一股伽玛射线直接穿过吸收介质而发生吸收，而另一股则轰击由银做成的靶片从而激发银发出能量为22keV的能量相对较低的伽玛射线，并沿着与第一股伽玛射线相同的路径通过该吸收介质而被吸收，并一起被伽玛射线检测器检测它们的透射强度；而在使用133Ba作为放射源的情况下，133Ba发出的伽玛射线具有三个主要能级，分别为31keV，81keV，356keV，选取其中的任意两种的组合，分别作为所述双能伽玛射线。 

5.根据权利要求1的装置，其中所述可切换文丘里组件包含移动机构，通 过该移动机构对所述至少两个具有不同β值的文丘里管进行在线切换，所述切换包括平移切换或旋转切换。 

6.根据权利要求1的装置，其中所述在线气液分离装置中的气液分离器包括旋流仓和碰撞仓，其中通过使流体经由与该旋流仓呈切向布置的入口管道进入旋流仓而产生的旋流分离作用来进行气液分离，分离后得到的气体流经设置在所述碰撞仓内的交错布置的至少2层筛网，以进一步捕集液相，提高气液分离效率。 

7.根据权利要求6的装置，其中所述旋流仓的轴线沿竖直方向设置。 

8.一种在线测量非常规天然气中油、水、气三相流量的方法，包括以下步骤： 

1)使非常规天然气流入竖直设置的可切换文丘里管组件的处于工作状态的文丘里管中； 

2)利用该处于工作状态的文丘里管测量该非常规天然气的总体积流量Qv； 

3)利用单能伽玛传感器在所述处于工作状态的文丘里管的入口处或喉部处测量所述非常规天然气的含气率GVF； 

4)利用在所述可切换文丘里管下游的在线气液分离装置对所述非常规天然气进行气液分离； 

5)使前一步骤中气液分离后得到的液相流过一段竖直管道，并使用双能伽马传感器测量液相中的含水率WLR； 

6)计算所述非常规天然气的油、气、水各相的体积流量； 

7)当所述非常规天然气的流量的变化超过预定的阈值时，切换所述可切换文丘里管组件中的文丘里管，重复上述步骤1)～步骤6)，以在所述非常规天然气的流量发生变化后仍保持预定的测量精度。