[发明专利]一种双差压式稠油单井自动计量系统装置及方法

权利要求书

1.一种双差压式稠油单井自动计量系统，其特征在于，包括内径相同且依次密封连接的上游主管道、差压产生与引出装置和下游主管道；

所述差压产生与引出装置，包括外管和内管，所述内管的外表面与所述外管的内表面密封连接；

所述内管内设有用于产生差压的旋流器；所述旋流器包括中空柱状结构的一中心取压柱，位于所述旋流器的中心；所述中心取压柱的一端连接一尾椎，另一端连接一组径向取压柱，所述径向取压柱包括四根位于同一横截面上的中空柱子，所述径向取压柱的内部与所述中心取压柱的内部相连通；所述中心取压柱的侧面，还设有至少一组旋流片；

所述差压产生与引出装置上连接有径向差压变送器和轴向差压变送器，分别用于输出同一横截面上中心与壁面所产生的径向压差、及所述旋流器的前后截面处产生的轴向压差；

所述内管的内壁面上布置有三处内管取压点集，每处所述内管取压点集包括四个沿所述内管的周向均匀分布的小孔；其中，第一内管取压点集位于所述旋流器的上游，布置在所述内管的壁面处；第二内管取压点集布置在所述中心取压柱上；第三内管取压点集位于所述旋流器的下游，布置在所述内管的壁面处；所述第二内管取压点集与所述第三内管取压点集位于同一流通截面处，所述流通截面在轴向上的位置位于所述旋流片的末端的上游；

所述外管开有取压孔，所述内管外壁面上开有取压槽，所述取压槽与所述取压孔及所述内管内流体的取压点相连通，共同构成一取压腔室；

所述取压槽设置为三个，从上游到下游依次为第一取压槽，第二取压槽和第三取压槽；所述第一取压槽与所述第一内管取压点集相连通；所述第二取压槽与四根中空的所述径向取压柱相交，构成四个连通孔；所述第二取压槽通过所述径向取压柱及所述中心取压柱与所述第二内管取压点集相连通；所述第三取压槽与所述第三内管取压点集相连通；

所述外管开有三个所述取压孔，从上游到下游依次为第一外管取压孔，第二外管取压孔和第三外管取压孔；所述第一外管取压孔与所述第一取压槽相连通，构成第一取压腔室；所述第二外管取压孔与所述第二取压槽相连通，构成第二取压腔室；所述第三外管取压孔与所述第三取压槽相连通，构成第三取压腔室；三个所述取压腔室在所述内管的外表面与所述外管的内表面采用密封手段进行密封隔离；

所述内管的外壁面处布置有四个密封槽，每个所述密封槽内装有至少一个内管O型圈，用于对所述第一取压腔室、所述第二取压腔室、和所述第三取压腔室之间分别进行密封。

2.如权利要求1所述的双差压式稠油单井自动计量系统，其特征在于，所述径向差压变送器连接所述第二外管取压孔和所述第三外管取压孔，用于测量旋流在同一横截面上中心与壁面所产生的径向压差；所述轴向差压变送器连接所述第二外管取压孔和所述第一外管取压孔，用于测量所述旋流器前后截面处产生的轴向压差。

3.如权利要求1所述的双差压式稠油单井自动计量系统，其特征在于，所述尾椎可拆卸连接所述中心取压柱；所述尾椎包括尾椎密封槽，所述尾椎密封槽内装有尾椎O型圈，用于所述尾椎与所述中心取压柱之间的密封。

4.如权利要求3所述的双差压式稠油单井自动计量系统，其特征在于，所述尾椎包括一端插入所述中心取压柱的细柱体及连接于所述细柱体的另一端的圆锥体，所述尾椎O型圈套于所述细柱体上。

5.一种根据权利要求1-4任一所述的双差压式稠油单井自动计量系统的油水两相流测量方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、油水两相流流经所述旋流器后，所述径向差压变送器输出在旋流作用下，同一横截面上中心与壁面所产生的径向压差ΔP_r，所述轴向差压变送器输出旋流器前后截面处产生的轴向压差ΔP_z；

步骤2、将所述径向压差ΔP_r和所述轴向压差ΔP_z带入所述径向差压ΔP_r和所述轴向压差ΔP_z与油井产液量Q和含水率β之间的关系式(1)和(2)：

式中a、b、c、d、e、f、g和h为常数，通过实验进行标定得到；ρ_O和ρ_W分别为油和水的密度；

步骤3、假设两相流全部为水时，根据式(3)和(4)计算相同流量下产生的径向差压ΔP_Wr和轴向差压ΔP_Wz：

式中λ_r和λ_z分别为径向差压和轴向差压的流量系数，通过实验进行标定得到；

步骤4、联立式(1)～(4)，求得油井产液量Q和含水率β的值。