[实用新型]一种基于超声波和射频的气液两相流测量系统

说明书

本实用新型提供了一种基于超声波和射频的气液两相流测量系统，包括测量管段、电池和测量电路，所述测量管段包括超声波传感器和射频天线，所述电池用于对测量电路供电，所述超声波传感器和射频天线与测量电路电连接，所述测量电路用于将电池的电压调节后对超声波传感器和射频天线供电，以及根据超声波传感器和/或射频天线的输出信号判断流体类型并计算得出气体流量、液体流量和总流量。本实用新型提供的这种基于超声波和射频的气液两相流测量系统，通过超声波传感器、射频天线和测量电路，实现在气液不分离情况下，直接串接在放喷管线上、且适合气井放喷全过程中任意气液比例的分相流量和总流量的测量。

技术领域

本实用新型属于油气田生产计量技术领域，具体涉及一种基于超声波和射频的气液两相流测量系统。

背景技术

气井压裂后的压裂液返排过程分为初期、中期和后期三个阶段。

在压裂液返排初期，返排出的流体主要是包括了井筒内地层中的液体。在排液中期，井筒内原有的液体已经全部排放完，地层中排出的流体有时是液体，有时是气体，有时是气液体混合流体，且气液比例不确定，即可能全水，也可能全气，也可能是任意气水比例的混合流体，且全气、全水或气液混合三种状态可能交替出现，当排出的是气液混合流体时，其流态为湍流。在排液后期，气井接近正常的生产过程，排出的流体主要是气体，但不排除含有一定的液体。

现有技术对返排流体的测量方法一是估测法，对进入排放池内的液体根据排污池的几何形状及尺寸估算排出液量，气体则点火燃烧。即气体不估测，液体排量是根据出液时间和排污池的几何形状及尺寸进行估算，无法准确计量。二是采用分离法，首先采用分离器将气体和液体进行分离，再分别测量分离后的气体和液体流量，最后得出总流量。

上述第一种方法得不到气体的排放量，也得不到气液的总流量，对液体的计量只能是一种估算；第二种方法存在的问题是需要专门的分离装置，设备庞大、运输困难，造价昂贵、施工复杂，作业费用高。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于超声波和射频的气液两相流测量系统，克服现有技术中存在的上述技术问题。

本实用新型的另一个目的在于提供一种基于超声波和射频的气液两相流测量方法，在气液不分离情况下，直接串接在放喷管线上、且适合气井放喷全过程中任意气液比例的分相流量和总流量的测量方法。

为此，本实用新型提供的技术方案如下：

一种基于超声波和射频的气液两相流测量系统，包括测量管段、电池和测量电路，所述测量管段包括超声波传感器和射频天线，所述电池用于对测量电路供电，所述超声波传感器和射频天线与测量电路电连接，所述测量电路用于将电池的电压调节后对超声波传感器和射频天线供电，以及根据超声波传感器和/或射频天线的输出信号判断流体类型并计算得出气体流量、液体流量和总流量。

所述测量管段包括超声波传感器、射频天线、内管和外护管，所述外护管设于内管外，所述超声波传感器为两对且交叉设置，两对超声波分别为第一超声波传感器和第二超声波传感器、第三超声波传感器和第四超声波传感器，其中，第一对超声波传感器的频率适于在液体中传播，第二对超声波传感器的频率适于在气体中传播，所述射频天线为两只，分别为第一射频天线和第二射频天线；

所述内管上沿流体流动方向依次设有第一射频天线、第二射频天线和超声波传感器，所述第一超声波传感器和第二超声波传感器所在直线一与内管的轴线相交且与轴线的夹角为35°-55°，所述第三超声波传感器和第四超声波传感器所在直线二与内管的轴线相交且与轴线的夹角为125-145°，所述直线一和直线二与轴线相交于同一点。

所述内管包括沿流体方向依次连接的右过渡管、射频天线安装管、超声波传感器安装体和左过渡管。

所述第一射频天线、第二射频天线均垂直轴线安装，所述第一射频天线和第二射频天线的间距为1-8cm。