[发明专利]分流分相式两相流体流量测量方法

说明书

本发明属于流量测量技术领域，更进一步涉及一种管道内气液两相流体流量及组份的测量方法。

在油田热采中，注入油井内的蒸汽为蒸汽—水两相流体混合物，采油工艺上要求准确计量和控制注入每口井的蒸汽流量和组份，同时也需要检测和合理分配注汽管网中各支管的蒸汽流量及组份。在采油和输油管中一般为天然气—油水混合物，油气产量的计量和输油管的检测都需要两相流体流量计。另外在其它工业和民用管道中也常常出现各种气液两相流体的流动工况，只有使用两相流体流量计才能准确计量其流量及组份。

林宗虎在《气液固多相流测量》(中国计量出版社，1988年)一书第三章、第四章和第六章第三、四、五节中，总结了各利两相流体流量及组份测量方法。这些方法都将测量仪表直接置于两相流体中进行测量。R Thorn“Recent developments in three-phase flowmeasurement”(Measurement Science & Technology，Vol 8，N07，1997，pp691-701)一文中，综述了各种气—油水混合物测量方法的最新进展。同样，这些方法也都将测量仪表直接置于两相流体中进行测量。由于两相流体的一个显著特征是流动具有强烈的波动性，并且随着两相流体组份的变化，流型也在不断地变化。因此，直接工作在两相流体中的仪表，其输出信号的质量普遍较差，波动性大，测量精度低，测量范围小。

解决这一问题的常规做法是，首先采用分离器将两相流体分离成单相气体和单相液体，然后分别用单相流量计计量。林宗虎在《气液固多相流测量》(中国计量出版社，1988年)一书第六章第六节介绍了这种方法。但是它的最大缺点是分离器的体积过于庞大，造价高，阻力大。因而不宜做成仪表广泛应用。

本发明的目的在于解决以上现有技术的缺陷，提供一种分流分相式两相流体流量测量方法。采用这种方法既可以使两相流体的计量转化成单相流体的计量，同时又不使分离器的体积过大，以便于做成仪表成广泛应用。

本发明通过分流分相的方法，首先通过分配器成比例地分流出一部分两相流体，接着使用分离器将这部分两相流体分离成单相气体和单相液体，然后分别用单相气体流量计和单相液体流量计进行计量并根据比例关系换算成被测两相流体的流量及组份，最后再分别将这部分单相气体和单相液体返回两相流体的流动管道中。

图1是本发明的测量方法示意图。

图2是发明主题的一种简化方法示意图。

图3是发明主题的另一种简化方法示意图。

现在参照图1、图2、图3，对本发明加以详细阐述。在图1中，1表示被测两相流体的流动管道。2表示分配器。被测两相流体首先进入分配器，在分配器内两相流体被分成若干份(5～50份)，每一份都单独地占有一个互不相通的空间单元，并且保证每一单元内的流量和组份都相同；流过分配器后紧接着进行分流，选择分配器中的少数单元通向分离器3，其余仍通向管道1；在分离器中，所选单元内的两相流体被分离成单相气体和单相液体；单相气体通过气体测量管道4进入气体流量计5进行计量；单相液体通过液体测量管道6进入液体流量计7进行计量；经过计量后的单相气体和单相液体分别返回管道1中。最后，根据比例关系将气体流量计和液体流量计的读数换算成被测两相流体的流量及组份。8表示阻力件。比例关系的特性取决于阻力件的特性和通向分离器的单元数目。

在图2中，1表示被测两相流体的流动管道，9表示分流分离器，它是分配器和分离器的合并体。通过分流分离器可以从被测两相流体中分出一部分单相气体，这部分单相气体经过气体测量管道4进入气体流量计5进行计量，计量后的单相气体返回管道1中。最后，根据比例关系将气体流量计的读数换算成被测两相流体的流量或组份。8表示阻力件，它的特性决定了比例关系的特性。该方法是一种简化方案，适用于两相流体中流量或组份其中一个参数为已知并且含气量相对较高的场合。

在图3中，1表示被测两相流体的流动管道，9表示分流分离器，它是分配器和分离器的合并体。与图2相对称，通过分流分离器可以从被测两相流体中分出一部分单相液体，这部分单相液体经过测量管道6进入液体流量计7进行计量，计量后的单相液体返回管道1中。最后，根据比例关系将液体流量计的读数换算成被测两相流体的流量或组份。8表示阻力件，它的特性决定了比例关系的特性。该方法也是一种简化方案，适用于两相流体中流量或组份其中一个参数为已知并且含气量相对较小的场合。