一种多相流计量检测系统技术方案

本发明专利技术提供一种多相流计量检测系统，系统包括文丘里管、取压模块、微波传感器模块、电磁层析成像模块以及数据采集与处理单元，文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有上述模块，相邻取压模块之间连接有差压变送器，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值；数据采集与处理单元与上述模块以及所述差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。本发明专利技术可同时适用于竖直与水平管道安装，具有结构简单，信号提取稳定，响应频率高等优点，且传感器全部采用模块化设计，易于根据工况调整其位置。

【技术实现步骤摘要】
一种多相流计量检测系统
本专利技术涉及油气工业中油-气-水等多相流计量测量设备的
，特别是涉及一种多相流计量检测系统。
技术介绍
根据中国海洋石油总公司介绍，整个南海盆地群石油地质资源量约在230亿至300亿吨之间，天然气总地质资源量约为16万亿立方米，占中国油气总资源量的三分之一，其中70％蕴藏于153.7万平方公里的深海区域。随着陆上油气剩余资源的不断消耗，工业界对海洋油气开采的需求日益提高，水下多相流计量技术也成为业界关注的焦点。而我国的陆上与海上油气工业中，长期使用传统的计量站对井口产出介质(油-气-水三相)进行分离，再采用单相流量仪表对分离后的介质进行计量。这一做法虽可保证一定计量精度，但其弊端也十分明显。分离计量站的建设不仅费用昂贵，更重要的是一个开采区块一般仅能搭建一个分离计量站，该区块中的众多油气井的产量只能定期轮流进行计量，进而无法满足石油公司对每一口井的产量信息进行实时监测的需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种多相流计量检测系统，能够实现对工业现场水平和竖直管道中多相流体介质的实时计量。为解决上述技术问题，本专利技术采用的一个技术方案是：提供一种多相流计量检测系统，所述系统包括文丘里管、取压模块、微波传感器模块、电学层析成像模块以及数据采集与处理单元；所述文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电学层析成像模块，相邻所述取压模块之间连接有差压变送器，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值；所述数据采集与处理单元与所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电磁层析成像模块以及所述差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。其中，所述系统还包括含水率检测模块，所述含水率检测模块设置在所述文丘里管的下游。其中，所述检测系统还包括设于文丘里管上游的压力变送器，所述压力变送器用于检测文丘里管上游位置处的压力值。其中，所述检测系统还包括设于文丘里管下游的温度变送器，所述温度变送器用于检测文丘里管下游位置处的温度值。其中，所述文丘里管的喉部设有两个取压模块。其中，所述文丘里管的上游管路与喉部之间设有收缩段，喉部与下游管路之间设有扩张段；所述上游管路、所述收缩段、所述喉部、所述扩张段以及所述下游管路之间通过法兰结构连接。其中，上游设置的取压模块与所述收缩段的起始端距离大于等于0.5D；下游设置的取压模块与所述扩张段的末端距离大于等于6D，其中，D为所述上游管路或者所述下游管路的内直径。其中，所述微波传感器模块、所述电磁层析成像模块以及所述取压模块均采用法兰结构与所述文丘里管的上游管路、喉部以及下游管路连接。其中，所述文丘里管的上游、下游分别设置有截止阀；所述文丘里管下游的上部、上游的下部分别设置有旁通阀，用于微波传感器模块的静态标定。其中，各功能模块测量的参数满足以下方程式：其中，WG为气相质量流量，A为气相流通面积，AG是气相流通面积，AL是液相流通面积，UG为气相真实流速，τGW为气相与管壁间的剪切应力，τi为气相与液膜间的剪切应力，τLW是液相与管壁间的剪切应力，SGW为管道截面上气相与管壁接触的长度，SLW是液相与管壁的接触长度，si为管道截面上气相与液膜接触的长度，角度θ是指管道与水平面间所成的锐角；x是流体的流向长度，dx是流向空间步长；g是重力加速度；ρ是密度，下标(G\L)表示气相或液相。其中，所述文丘里管的内径在50-250mm之间；喉部与上游管路或者下游管路的直径比在0.4-0.75之间；收缩段的收缩角范围为16-25°；扩张段的扩张角在7-15°之间；喉部的长度范围在300-600mm。本专利技术的有益效果是：区别于现有技术的情况，本专利技术提供的多相流计量检测系统，将电学层析成像技术、微波传感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进行求解；并将各传感器设计为标准化模块形式，使其在文丘里上的位置可灵活变动，通过调整测量位置对不同流型的多相流动提供精确测量；具有结构简单，信号提取稳定，响应频率高等优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术多相流计量检测系统一优选实施例的结构示意图；以及图2是图1实施例中多相流计量检测系统的工作原理图。具体实施方式下面结合附图和实施例，对本专利技术作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本专利技术，但不对本专利技术的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本专利技术的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，图1是本专利技术多相流计量检测系统一优选实施例的结构示意图，该检测系统包括但不限于以下结构组成：文丘里管100、取压模块(2、5、8、9)、电学层析成像模块(或者也可以叫作电学传感器检测模块)，包含有电容、电阻、电磁传感器(4、7、11)、微波传感器模块(3、6、10)以及数据采集与处理单元24。具体而言，文丘里管100包括上游管路25、收缩段1、喉部26、扩张段27以及下游管路28。其中，收缩段1设于上游管路25和喉部26之间，扩张段27设于喉部26和下游管路28之间。上游管路25、收缩段1、喉部26、扩张段27以及下游管路28之间通过法兰结构连接。文丘里管的内径在50-250mm之间；喉部26与上游管路25或者下游管路28的直径比在0.4-0.75之间；收缩段1的收缩角范围为16-25°；扩张段23的扩张角在7-15°之间；喉部的长度范围在300-600mm。文丘里管100的上游、喉部以及下游分别设置有取压模块、微波传感器模块以及电磁层析成像模块。优选地，该取压模块、电学层析成像模块以及微波传感器模块均采用法兰结构与文丘里管的上游管路25、喉部26以及下游管路28连接。需要说明的是，文丘里管100的上游、喉部以及下游分别设置的取压模块、电学层析成像模块以及微波传感器模块的排布形式以及位置关系并不限于图中所示的情况，可以根据需求自由调换位置及排布顺序。也就是说文丘里管喉部26的电学传感器检测模块7，微波传感器模块6以及取压模块(5、8)可相互交换位置，用以选取合适的稳定的取压位置与成像位置。同样，在文丘里的上游与下游的各模块也可互换位置。同时，还可将上游的模块移至下游从而使用信号的相关数据计算流体的流速。相邻取压模块之间连接有差压变送器(15、16、17)，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值。数据采集与处理单元24与取压模块(2、5、8、9)、电学层析成像模块(4、7、11)、微波传感器模块(3、6、10)以及差压变送器(15、16、17)电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。文丘里管喉部26位置处优选设置两个取压模块(5、8)，且两个取压模块(5、8)之间的间距不小于200mm。优选地，上游设置的取压模块2与收缩段1的起始端距离大于0.5D；下游设置的取压模块9与扩张段27的末端距离大于6D，其中，D为上游管路25或者下游管路28的内直径。其中，作为一种优选的实现方案，本专利技术的检测系统还本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多相流计量检测系统，其特征在于，所述系统包括文丘里管、取压模块、微波传感器模块、电学层析成像模块以及数据采集与处理单元；所述文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电学层析成像模块，相邻所述取压模块之间连接有差压变送器，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值；所述数据采集与处理单元与所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电学层析成像模块以及所述差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。

【技术特征摘要】
1.一种多相流计量检测系统，其特征在于，所述系统包括文丘里管、取压模块、微波传感器模块、电学层析成像模块以及数据采集与处理单元；所述文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电学层析成像模块，相邻所述取压模块之间连接有差压变送器，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值；所述数据采集与处理单元与所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电学层析成像模块以及所述差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。2.根据权利要求1所述的多相流计量检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括含水率检测模块，所述含水率检测模块设置在所述文丘里管的下游。3.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括设于文丘里管上游的压力变送器，所述压力变送器用于检测文丘里管上游位置处的压力值。4.根据权利要求3所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括设于文丘里管下游的温度变送器，所述温度变送器用于检测文丘里管下游位置处的温度值。5.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述文丘里管的喉部设有两个取压模块。6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述文丘里管的上游管路与喉部之间设有收缩段，喉部与下游管路之间设有扩张段；所述上游管路、所述收缩段、所述喉部、所述扩...

【专利技术属性】
技术研发人员：李轶，于培宁，张茂懋，
申请(专利权)人：深圳市联恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44