[发明专利]一种基于文丘里的低含液率湿气两相流量测量装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于文丘里的低含液率湿气两相流量在线测量装置及方法，包括数据采集处理系统、测量管道、文丘里管、用于检测文丘里节流装置上游取压点与文丘里节流装置喉部取压点之间的湿气压差的第一个差压变送器、用于检测文丘里节流装置上游取压点和文丘里节流装置下游取压点之间湿气压损的第二个差压变送器、用于检测测量管道内湿气压力的压力变送器以及用于检测测量管道内湿气温度的温度变送器，所述测量管道连通于待测管线上，该装置及方法能够实现低含液率条件下湿气的气液两相流量的在线测量，并且成本较低、结构简单。

技术领域

本发明属于湿气参数测量技术领域，涉及一种基于文丘里的低含液率湿气两相流量在线测量装置及方法。

背景技术

湿气可视为气相中混入少量液相的气液混合物，广泛存在于石油、化工、地热、核能等领域，主要包括湿饱和蒸汽和湿天然气。目前，国际上广泛采用的湿气定义是洛玛参数小于0.3的气液两相流。由于我国大部分天然气井的日产气量较低，开发低成本的在线测量气液两相流量测量技术，对于掌握单井数据，科学管理气藏，预测气井出水量等显得尤其重要。

目前针对气液两相流量在线测量的方法主要有分离法和在线测量法两种，传统的分离法即是将气相和液相分离后单独进行计量，一般分离设备体积庞大，费时费力，效率低下，而且对于低含液率的湿气来说，分离器可能存在分离不完全的现象，无法准确反映液相流量。在线测量法无需进行气液分离，可以直接测得气液流量，目前大多数湿气双参数在线测量方法仍然是差压节流装置结合相含率传感器或者两种差压节流装置相结合两类。一些商业化的湿气流量计，国内如海默公司开发的湿气流量计，使用单能γ射线测量含液率，结合文丘里湿气测量模型得到气液分相流量；国外如艾默生Roxar湿气流量计，采用微波技术测量液相相含率，V锥测量气液两相总体积流量；英国ISA公司开发的文丘里结合电磁谐振腔传感器等，以上流量计均是采用差压装置结合相含率传感器进行湿气两相流量的在线测量。虽然目前已有的流量计可以进行高精度气液流量双参数测量，但是普遍的问题是价格昂贵，维护困难。

国内学者正致力于开发具有自主知识产权的低成本湿气双参数在线测量装置，目前能够使用单节流装置进行气液流量在线测量，但在研究的过程中发现，低含液率工况下(洛玛参数在0.02以下)的湿气液相质量流量相对误差普遍较高(100％以上)。

发明内容

针对现有技术中低含液率工况下湿气液相质量流量相对误差普遍较高的问题，本发明提供一种基于文丘里的低含液率湿气两相流量测量装置及方法，实现低含液率湿气的气液流量在线测量，并且成本较低，精度较高，结构简单。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种基于文丘里的低含液率湿气两相流量在线测量方法，包括以下步骤：

S1、在测量管道上安装文丘里管进行低含液率湿气流量测量实验；

采集文丘里管上游取压点和喉部取压点之间的湿气压差ΔP₁、上游取压点和下游取压点之间的湿气压损ΔP₂，流经文丘里管的湿气压力P、湿气温度T，以及记录通过气相和液相的质量流量m_g和m_l；

S2、根据湿气压力P和湿气温度T计算得到气相和液相的密度ρ_g和ρ_l，根据伯努利方程和连续性方程得到湿气两相表观总质量流量m_apparent；