[发明专利]基于水平管道上的新型多相流量计及检测方法

权利要求书

1.一种基于水平管道上的新型多相流量计，其特征在于，包括：

水平圆管，所述水平圆管包含待测量的多相流体；

筛管，用于分离出所述多相流体的气体，其中，所述筛管设置于所述水平圆管内；

至少一段三通管，用于分离出所述筛管的气体；

检测装置，用于检测所述气体的流量；以及

文丘里管，用于将所述多相流体均匀混合，并通过差压计获取所述多相流体的总流量；

伽马射线传感器，所述伽马射线传感器包括单能伽马射线传感器与双能伽马射线传感器，其中，单能伽马射线传感器使用²⁴¹Am或¹³⁷Cs作为放射源，双能伽马射线传感器使用²⁴¹Am作为放射源，以检测所述多相流体的含气率与含水率，其中，在气体分离后的所述多相流体进入所述文丘里管后，所述伽马射线传感器具体用于通过所述单能伽马射线传感器测定穿过所述文丘里管第一段突缩的喉部的伽马射线计数，并利用所述双能伽马射线传感器测定穿过所述文丘里管第二段突缩的喉部的高能伽玛射线计数和低能伽玛射线计数，以得到所述含气率与含水率；

被测量的多相流体进入多相流量计，经过筛管与三通管后分为两部分，分离出的气体部分进入气体测量管，另一部分含气率较低的多相流体流动在总流量测量段，该测量段安装有文丘里流量计和单能伽马射线传感器用于测量总流量与含气率，然后通过双能伽马射线传感器进行含水率测量；

其中，用单能伽马射线传感器对含气率进行测量，所述含气率的计算公式为：

其中，D为管道直径，μ_W、μ_O、μ_G分别为水、油、气的吸收系数，X为液相厚度，WC为含水率，其中，I₀为单能伽马射线传感器发射的伽马射线的初始强度，在通过介质后其强度下降到I，x为该介质的厚度，μ_m为该介质的质量衰减系数，ρ为该介质的密度；

其中，双能伽马射线传感器包括高能和低能两种射线，用双能伽马射线传感器进行含水率测量，所述含水率的计算公式为：

其中，μ′_O和μ′_W分别为油和水吸收系数的高能相关的量，μ_O和μ_W分别为油和水吸收系数的低能相关的量，I′₀为双能伽马射线传感器发射的伽马射线的初始强度的高能相关的量，在通过介质后其强度下降到I′，I₀为双能伽马射线传感器发射的伽马射线的初始强度的低能相关的量，在通过介质后其强度下降到I。

2.根据权利要求1所述的基于水平管道上的新型多相流量计，其特征在于，所述总流量的计算公式为：

其中，Q为主流体的总流量，C为流出系数，d为文丘里喉部内径，β＝d/D，D为文丘里喉部前取点处的管道内径，g为重力加速度，h为差压取点处的垂直落差，ΔP为文丘里流量计所测量得到的压差值，ρ_mix为流体的混合密度，且ρ_mix＝ρ_g·GVF+ρ_w·(1-GVF)·WC+ρ_o·(1-GVF)·(1-WC)，其中，ρ_g、ρ_w、ρ_o分别为气、水、油的密度。

3.根据权利要求1所述的基于水平管道上的新型多相流量计，其特征在于，所述检测装置包括：

集气管，用于采集分离出的所述筛管的气体；

气体测量管和气体流量计，用于检测所述分离出的筛管的气体的流量。

4.一种基于水平管道上的新型多相流量检测方法，其特征在于，采用如权利要求1-3任一项所述的基于水平管道上的新型多相流量计，其中，方法包括：

使所述多相流流入所述水平圆管，并通过所述水平圆管的筛管结合三通管分离出所述气体；

收集分离出的所述气体，以获取所述气体的流量；以及

使分离出大气体后的所述多相流进入文丘里管，以获取所述多相流体的总流量。

5.根据权利要求4所述的基于水平管道上的新型多相流量检测方法，其特征在于，还包括：

在气体分离后的所述多相流体进入所述文丘里管后，通过单能伽马射线传感器测定穿过所述文丘里管喉部的伽马射线计数，并利用双能伽马射线传感器测定高能伽玛射线计数和低能伽玛射线计数，以得到所述含气率与含水率。