[发明专利]一种组合式多相流流体测量系统

说明书

本发明涉一种组合式多相流流体测量系统，包括文丘里和微波传感器一体化模块、电磁层析成像模块和数据采集与处理模块；文丘里和微波传感器一体化模块包括文丘里部分和微波传感器部分；文丘里部分包括文丘里管及设置在文丘里管上的取压模块、压力感应模块和温度感应模块；文丘里管包括上游管路、收缩段、喉部、扩张段以及下游管路；电磁层析成像模块位于文丘里管的喉部，靠近上游管路的位置。本发明将电磁层析成像技术、微波检测技术与文丘里相结合，利用各传感器的信号联合对多相流量和含水率进行求解；整个测量系统无侵入管道内部的零部件，无放射源，具有实现安全环保，非侵入非接触式，不影响流型，不受结垢影响的特点。

技术领域

本发明涉及一种组合式多相流流体测量系统。

背景技术

自二十世纪八十年代早期，如何计量油水气三相流混合物已成为石油工业感兴趣的问题。油气水多相流中的油相是指油井产出液中的液烃相，气相是指天然气、轻烃、非轻烃气体，水相主要是指矿化水，同时还有极少量的固相(砂、蜡和水合物等)。多相流测量在石油生产、输送过程中具有重要意义。

为了实现最佳化的油田/气田生产能力和寿命，操作者需要能够定期监测油田中每一口井的输出，从而进行最优化生产操作。石油工业对储油层的最优化生产操作依赖于油井流出液的流量和组分(各相的比例)的参数获取。然而，如何测量石油流出液流量和组分的问题是复杂的，这是由于石油流出液通常由三相(油相，气相和水相)组成，并且由于流量、流体摩擦力、压力、上游管的几何形状等因素造成采出液的流动状态发生改变，包括某些极不均匀和不稳定特性的状况，在流动的方向上和垂直于流动的方向上，流体混合物中各相比例可能会有相当大的变化，这种对于测量带来了极大的挑战。

传统的流量计量方式是使用计量分离器，计量分离器昂贵，占用较大空间，该区块的众多油/气井的产量只能定期轮流进行计量，不能用于单井连续的监测，对于指导优化生产操作，提高油井寿命效果微弱。

为了解决传统分离器计量带来的问题，在上世纪八十年代，油田现场工程师提出了多相流量计(Multi-Phase Flow Meter,简称MPFM)的概念。多相流量计按照工作原理可分为两大类：基于预分离的流量计和无需任何预处理的流量计。

基于预分离的流量计尺寸仍然较大，结构复杂，分离后大多采用传统单相流量表进行计量方式，存在分离不完全时单相流量表计量误差大的问题，计量效率低，如专利202252857U中提出，通过对多相流体进行混合和加速，形成对称的环状流后，再对其进行两级分流：将环状流分成十六个对称分布的独立流道，取其中间隔均匀的四股为一路，然后再分离、分别计量的方法。由于其技术的核心还是分离计量，因此存在结构复杂压损较大以及计量效率有限等弱点。

无需任何预处理的流量计是在不作任何分离的情况下直接在线测量，实现油、气、水多相流量计量，具有线实时检测、体积小等优点，是多相流量计发展的主要方向。

目前具有成熟的不分离的多相流量计的国内外公司主要有艾默生、海默、联恒星科技等。其中艾默生、海默都使用了gamma射线用于油-气-水多相的含水率分析，结合文丘里管、V锥、孔板等节流装置进行气液流量计量。如专利103076057B中提出一种通过X射线的衰减信息对油-气-水多相进行含水率分析的计量方法。该方法虽可对多相流中的液相有较高的识别率，但其缺陷在于所使用的放射性方案是存在较大的安全隐患，在我国的工业界还鲜有运用。

发明内容

为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提出一种组合式多相流流体测量系统，该测量系统将电磁层析成像技术、微波检测技术与文丘里相结合，利用各传感器的信号联合对多相流量和含水率进行求解；整个测量系统无侵入管道内部的零部件，无放射源，具有实现安全环保，非侵入非接触式，不影响流型，不受结垢影响的特点。

本发明解决上述问题的技术方案是：一种组合式多相流流体测量系统，其特殊之处在于: