[其他]智能化多相流量计

说明书

本发明属于流量计量仪表类。

迄今为止，国内外都没有多相在线检测的工业型仪表。在油井井口的原油计量中，传统的测量方法是采用三相分离器将油、气、水三相分开；或采用两相分离器将气、液两相分开，然后分相进行计量。采用两相分离器的计量过程见图1。由油井来的原油经伐C进入两相分离器〔5〕，其中伴生气向上流经孔板〔6〕、伐B，油水混合物向下流经伐E与伴生气重新汇合后进入伐D后的总管。在测量产液量时，关闭伐E，分离器内液面将不断上升，通过玻璃管液位计〔2〕记下分离器内液面上升一定高度H所需的时间t，然后根据H、t以及罐径D换算出油井的日产液量。再利用含水仪测出油水混合物的含水率，进而求得日产油量。产液量计量完毕后，打开伐E放出分离器所累积的油水混合物。在测量产气量时，人工调节伐E将分离器内液面维持在一定的高度，通过水银差压计〔1〕测出孔板〔6〕两端压差△P，然后换算出日产气量。这种测量方法的主要缺点是计量不连续、计量工作繁琐、人为因素大，且选择不同的时间量油，估计产量高低相差很大，因此造成很大的测量误差，甚至使油井计量基本上失去意义。

本实用新型的目的是提供一种在线检测的工业型多相流量计。当它用于油井井口的原油计量时，可在取消分离器的条件下，对原油的油、气、水分相流量进行在线的连续测量。

本实用新型的流量计包括专用微机〔5〕，容积式流量传感器〔3〕、〔8〕，压力传感器〔2〕、〔7〕，温度传感器〔9〕，降压装置〔4〕，其连接方式如图2所示。降压装置可采用阻力伐、孔板或浮动伐，其前后压降只需大于0.3kgf／cm²。图2中，在容积式流量传感器〔3〕、〔8〕之前可安装有混相器〔1〕、〔6〕，以使气相和液相混合比较均匀，从而减小容积式流量传感器的测量误差。混相器可采用隔片式静态搅拌器或叶片式旋流搅拌器。在油井井口的原油计量时，还可安装有含水仪（图2中〔10〕），用以测出原油的含水率。

本实用新型的流量计是基于PVT法原理工作的。气／液两相混合流体在管道中流动时，气相的体积流量与流动状态下的压力、温度密切相关，而液相的体积流量却与流动状态下的压力、温度基本无关。据此，如图2所示，由容积式流量传感器〔3〕、〔8〕和压力传感器〔2〕、〔7〕分别测出同一管道的上、下游两个测量点1和2处的混合流体总体积流量（V₁、V₂）和压力（P₁、P₂），用温度传感器〔9〕和含水仪〔10〕分别测出混合流体的温度〔T〕和含水率（Wr）。根据这些测量参数和被测介质的热力学性质，即可计算出原油中油、气、水各相的分相体积流量和分相的班产量、日产量、月产量以及分相总产量。

为进行PVT法的理论推导并建立分相流量数学模型，假定：

1.气／液两相流体的总体积流量为气、液各相体积流量之和，即

V₁＝q_L1＋q_g1（1）

V₂＝q_L2＋q_g2（2）

式中：V₁、V₂——测量点1和2处两相总体积流量；

q_L1、q_L2——测量点1和2处液相体积流量；

q_g1、q_g2——测量点1和2处气相体积流量。

2.气相满足理想气体状态方程，即

(p₁q_g1)/(T₁) ＝ (p₂q_g2)/(T₂) ＝ (p₀q_go)/(T_o) （3）

式中：P₀、T₀——标准状态下压力、温度，取P₀＝1atm，

T₀＝293°K；

q_g0——P₀、T₀条件下的气相体积流量；

P₁、P₂——测量点1和2处压力；

T₁、T₂——测量点1和2处温度，设

T₁＝T₂＝T；