[发明专利]一种全量程计量稠油中油气水三相流量的装置和方法

摘要

本发明的第一方面提供了一种全量程计量稠油中油气水三相流量的装置，其包括以下构件文丘里流量计3；布置在所述文丘里流量计上下游的竖直圆管处或文丘里管的喉部处的双能伽马射线相分率仪2，其包含双能伽马射线发生器与伽马射线检测器，二者的布置方式使得所述双能伽玛射线发生器发出的伽玛射线能够沿径向穿过所述文丘里管3的喉部处的管道横截面，达到所述伽玛射线检测器；罐体5，其位于所述文丘里管3的下游，用于积累或排放稠油，其顶部设有气体出口，其底部设有液体出口；差压变送器6，其布置方式使得其能够测量罐体5内因稠油积累导致的下取压口与液面之间的差压△P。本发明还涉及一种全量程计量稠油中油气水三相流量的方法。

主权项

一种全量程测量稠油中油气水三相流量的方法，包括使稠油流过文丘里流量计，该文丘里流量计包括竖直放置的文丘里管、用于测量该文丘里管入口与喉部处压差的第一差压变送器以及用于测量稠油温度和压力的温度变送器和压力变送器；并利用设置在该文丘里流量计上下游的竖直圆管处或布置在所述文丘里管喉部处的双能伽马射线相分率仪测量该稠油的含气率GVF和液相含水率WLR，然后，根据情况选择以下步骤之一：(1)当稠油体积流量处于所述文丘里流量计的流量计量范围之内时，用该文丘里流量计计量其总体积流量Qt，然后利用以下公式计算所述稠油中油气水各相的流量：(1‑1)利用该文丘里流量计测量该稠油的总体积流量Qt；Qt=C*K*Δpρmix]]>ρmix＝(1‑GVF)[ρ0+WLR(ρw‑ρ0)]+ρgGVF其中，Qt为总体积流量，ρmix为流体的工况混合密度，ρo是稠油中油相的工况密度，ρw是稠油中水相的工况密度，ρg是稠油中气相的工况密度，Δp为文丘里管入口与喉部处的差压值，C为流出系数，是一个和稠油中油相粘度相关的量，K为系统参数；其中流出系数C的计算采用以下公式：当Re≤2000，C＝0.0785ln(Re)+0.2945当2000＜Re≤100000，C＝0.017ln(Re)+0.7859当Re＞100000，C＝0.995其中雷诺数Re算法如下：Re=354qmDμmix]]>其中：qm流体质量流量，kg/hD文丘里入口管线内径，mmμmix流体混合粘度，mPa.S此处计算雷诺数Re和流出系数C需要进行迭代运算，先给一个流出系数C初值，确定流体质量流量qm初值，然后计算得到雷诺数Re初值，通过C与Re相关算法可计算得到第一次迭代C值，然后使用该第一次迭代C值再依次类推进行上述计算，直到最后两次迭代C值的差别小于设定阈值，此时，计算得到的C值为最终C值；(1‑2)计算油气水各自的流量Qg＝Qt×GVFQl＝Qt×(1‑GVF)Qw＝Ql×WLRQo＝Ql×(1‑WLR)其中Qg为气相工况体积流量，Qo为油相工况体积流量，Qw为水相工况体积流量，Ql为液相工况体积流量；(2)当稠油体积流量低于所述文丘里流量计的流量计量下限时，或者稠油的流型处于间歇流时，则使该稠油进一步流入位于该文丘里流量计下游的罐体中，该罐体用于积累或排放稠油，其顶部设有气体出口，其底部设有液体出口，在积累稠油的过程中，气体出口打开，但液体出口关闭，并用第二差压变送器测量罐体内因稠油积累导致的该第二差压变送器的下取压口与液面之间的差压ΔP；该差压ΔP事先经过标定已经与罐体内累积的稠油质量相关联；并在任意两个不同的时刻t1和t2测得该差压ΔP1和ΔP2；然后依据以下公式计算油气水各自的体积流量：(2‑1)计算稠油中的液体的质量流量Qm_lQm_l＝(ΔP2‑ΔP1)*M/(t2‑t1)其中M是单位差压变化所对应的罐体中累积液体的质量变化；(2‑2)计算液相的工况混合密度ρmix_l：ρmix_l＝ρo(1‑WLR)+ρwWLR其中ρo是稠油中油相的工况密度，ρw是稠油中水相的工况密度，WLR是由所述双能伽玛射线相分率仪测得的液相含水率；(2‑3)计算液相的工况体积流量Ql和油水各相的工况体积流量Qo、Qw：Ql=Qm_lρmix_l]]>Qw＝Ql×WLRQo＝Ql×(1‑WLR)(2‑4)计算气相工况体积流量Qg：Qg=Ql*GVF1-GVF]]>其中GVF是由所述双能伽玛射线相分率仪测得的含气率。