[发明专利]一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器及其操作方法

权利要求书

1.一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，包括集流伞和流道，其特征在于，所述流道包括上流道和下流道，所述集流伞上端与所述下流道上端固定连接，所述集流伞内部设置延伸至所述上流道的下流道，所述下流道底端与集流伞的传动机构连接，所述下流道上端和上流道连接，所述下流道内部被分为相互隔离的两个流道腔，其中一个流道腔的进液口位于集流伞上端的流道壁，另一个流道腔的进液口位于集流伞下端的流道壁，所述两个流道腔在下流道上端的两个出液口处于同一平面，其上连接相控阀，所述上流道的侧壁开设总出液口，所述上流道内固定连接感应气、油和水信号的相变检测传感器，其感应端位于所述总出液口和相控阀之间的上流道内，所述相变检测传感器的输出端与控制电路的输入端连接，所述控制电路的输出端与所述相控阀连接，驱动所述相控阀交替密封覆盖所述两个流道腔的出液口。

2.如权利要求1所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述相控阀从下到上依次包括阀座、阀盖和阀控机构，所述阀控机构由阀控电机和阀控轴构成。

3.如权利要求2所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述阀座底端与所述下流道上端固定连接，阀座外壁与上流道内壁紧密接触，阀座内部被隔板隔离为两个连通腔，两个连通腔分别与所述两个出液口相对应，所述隔板上设置轴坑，阀座上端两侧对称设置连接板，所述连接板上水平对称开设轴孔。

4.如权利要求3所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述阀盖由相互垂直的两个平面构成，两个平面的夹角线两端分别伸出凸轴，所述凸轴分别对应卡接在所述轴孔内，所述阀盖以轴孔连线为中心呈90°自由翻转，当所述阀盖的任一平面处于水平位置时，将对应的所述连通腔密封覆盖；所述阀盖于夹角线中间位置与所述轴坑对应处开设连通孔。

5.如权利要求4所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述阀控轴上端与阀控电机的输出轴连接，阀控轴下端贯穿所述连通孔插在所述轴坑内，所述阀控轴在阀控电机的驱动下转动；

所述阀控轴下端一侧横向固定连接压杆，所述压杆紧压所述阀盖的水平平面，所述压杆在阀控轴带动的转动过程中，控制所述阀盖在阀座上方以所述轴孔连线为中心呈90°自由翻转，交替密封覆盖所述两个流道腔的出液口。

6.如权利要求1所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述相变检测传感器包括感应水信号的电导传感器和感应气信号的气敏传感器。

7.如权利要求1所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述集流伞还包括设于所述集流伞内侧的导流层，所述导流层下端固定连接于下流道底端上方的流道外壁，所述导流层上端与所述集流伞的伞筋固定连接，所述另一个流道腔的进液口位于所述导流层上端的下方。

8.如权利要求7所述的一种利用相变检测法的油井三相流测量仪器，其特征在于，所述集流伞内侧于导流层上方倾斜设置由网状或有缝隙的条带构成的流阻层，所述流阻层下端与所述导流层上方集流伞的伞筋固定连接，流阻层上端固定连接于所述两个流道腔的进液口之间的流道外壁。

9.如权利要求1-8任一项所述的油井三相流测量仪器的操作方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)打开集流伞，旋转相控阀控制进液口位于集流伞下端的流道腔的出液口打开，进液口位于集流伞上端的流道腔的出液口关闭，记录时间t0；此时，气、油和水在集流伞内分层聚集，水、油水混合液、气油水混合液依次通过进液口位于集流伞下端的流道腔流入上流道，流经所述相变检测传感器的感应端，从总出液口流出，期间记录相变检测传感器感应油信号的起始时间t1和感应气信号的起始时间t2；

(2)旋转相控阀控制进液口位于集流伞下端的流道腔的出液口关闭，进液口位于集流伞上端的流道腔的出液口打开，记录时间t3；此时，气、油和水在集流伞内分层聚集，气体、油气混合液、气油水混合液依次通过进液口位于集流伞上端的流道腔流入上流道，流经所述相变检测传感器的感应端，从总出液口流出，期间记录相变检测传感器感应水信号的起始时间t4；

(3)将打开的集流伞上端到集流伞下端进液口的容积记为V，按照如下公式计算气、油和水的分相流量：

Qg＝V/(t2-t0)；

Qo＝V/(t1-t0)-Qg；

Qa＝V/(t4-t3)；

Qw＝Qa-Qg-Qo；

所述Qg表示气流量，经PVT校正后可得到地面标准气量；Qo为油流量，Qa为总流量，Qw为水流量。