[发明专利]一种三相混输的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法

说明书

技术领域

本发明涉及油田单井采出液的油气水三相的流量计量，具体一种三相混输的定容管活塞式油气水三相流量计及测量方法。

背景技术

原油油井采出液主要含有油、天然气、水等介质，它在管道中输送时，不论是油气水三相混输还是油水两相输送或者是天然气湿气输送都是属于典型多相流问题。

油气水多相流量计是油田开采的原油在管道中输送时进行油、气、水三相介质流量计量的仪表，可以广泛应用于陆上油田和海上石油工业中。由于多相流动的复杂性，油气水多相流量计的研制有较大的难度，目前存在多种多相流量计的研制技术路线。

油气水多相流量计的研究工作始于1980年左右，到目前为止有不少研究机构致力于研究开发适用于油井采出液的三相流量计。但由于多相流动的复杂性和应用条件的多变性，使得多相流量计的研究难度很大，至今仍然没有商业化的多相流量计能完全满足工业应用的要求。而且，由于油田油层储量管理和开采技术的发展需要，对水下甚至井下应用的多相流量计的需求也日益迫切。近年来，随着相关研究工作的进展，多相检测的新技术不断出现，这使得未来多相流量计的性能有可能得到很大改善，出现更好的商业化的多相流量计产品。一个理想的多相流量计应具有合理的精度（典型值±5%/每相流体）、可靠、不受流态影响及适用于宽相含率变化范围。目前已经商业化了的三相流量计，其中大多数系统都拥有相密度、相含率和相速度测量部件以利于各相流体的质量流量的测量，但针对油井采出液这种流量和相含率波动范围大和流动复杂的场合，现有技术的应用依然有很大困难。目前多相流量计的有效相含率测量主要依赖放射线技术，但是我国近年来大幅度提高了对放射线的使用监管，不鼓励放射线的使用，同时在放射技术应用的工业领域也对放射线的使用持有相当的戒心，普遍持不欢迎的态度。因此，对于多相流量计的研发思路而言，不含放射线的测量技术是目前的首选。

发明内容

本发明的目的在于提供一种不含放射线的、具有合理的精度、可靠、不受流量、流态波动影响及结构简单的油气水三相流量计。

为了解决上述问题，本发明提供一种三相混输的定容管活塞式油气水三相流量计，包括垂直安装的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管中心同轴安装一根带气液浮球的磁致伸缩液位计，用于管内液位测量；所述计量管的两头各接两个电动阀控制油气水混合液的进排换向，可以控制所述计量管分别实现下进液、上排液以及上进液、下排液；所述计量管上端装有泄气阀，用于对气体泄压；所述计量管上还安装有温度、压力和密度变送器，实现油气水三相的各相体积流量计量。

进一步，所述活塞和管壁间是滑动紧配合，活塞两侧流体密封。

进一步，所述油气水混合液的进排换向由可编程控制器控制4个电动阀的开闭顺序来控制，分别实现油气水混合液的下进液和上排液行程和上进液和下排液行程。

进一步，所述泄气阀位于所述计量管距底部4/5高度处。

本发明还提供一种三相混输的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法，包括如下步骤：

在下进液、上排液标定行程，测量液相液位值L₁、活塞由下止点到达上止点用时t₁，读取定容管压力信号P₁和温度信号T₁；

记录管内液体上升到所述泄气阀位置时的液相液位值L₂和管内混合密度值ρ_总；

标定油水比为其中V_o1、V_w1通过方程：确定；其中油、水、气的密度分别为ρ_o1、ρ_w1、ρ_g1，体积分别为V_o1、V_w1、V_g1，定容管截面积为S，定容管的容积为V_总；20℃时的原油密度ρ₂₀；通过公式计算此时的原油密度ρ_O1；其中，当0.78≤ρ₂₀≤0.86时：α＝（3.083-2.638×10^-3ρ₂₀）10^-3；当0.86≤ρ₂₀≤0.96时：α＝（2.513-1.975×10^-3ρ₂₀）10^-3；查表得出水在该温度下的密度ρW1；