一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计及测量方法技术

本发明专利技术提供了一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，包括气液分离部分、天然气湿气计量部分、油水两相流计量部分；气液分离部分包括旋流器、缓冲罐、疏水阀；天然气湿气计量部分包括定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；计量管的两头各接两个电磁阀控制进排气换向；计量管上还安装有温度和压力变送器；油水两相流计量部分包括垂直的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；计量管的两头各接两个电动阀控制进排液换向；计量管上还安装有温度和压差变送器。本发明专利技术可以实现在线油气水三相流量计量，由于使用了容积型的计量手段，因此具有较高的精度且不含放射线。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法
本专利技术属于原油油井采出液多相流量测量
，涉及一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法。
技术介绍
原油油井采出液主要含有油、天然气、水等介质，它在管道中输送时，不论是油气水三相混输还是油水两相输送或者是天然气湿气输送都是属于典型多相流问题。油气水多相流量计是油田开采的原油在管道中输送时进行油、气、水三相介质流量计量的仪表，可以广泛应用于陆上油田和海上石油工业中。由于多相流动的复杂性，油气水多相流量计的研制有较大的难度，目前存在多种多相流量计的研制技术路线。油气水多相流量计的研究工作始于1980年左右，到目前为止有不少研究机构致力于研究开发适用于油井采出液的三相流量计。但由于多相流动的复杂性和应用条件的多变性，使得多相流量计的研究难度很大，至今仍然没有商业化的多相流量计能完全满足工业应用的要求。而且，由于油田油层储量管理和开采技术的发展需要，对水下甚至井下应用的多相流量计的需求也日益迫切。近年来，随着相关研究工作的进展，多相检测的新技术不断出现，这使得未来多相流量计的性能有可能得到很大改善，出现更好的商业化的多相流量计产品。一个理想的多相流量计应具有合理的精度(典型值±5％/每相流体)、可靠、不受流态影响及适用于宽相含率变化范围。目前已经商业化了的三相流量计，其中大多数系统都拥有相密度、相含率和相速度测量部件以利于各相流体的质量流量的测量，但针对油井采出液这种流量和相含率波动范围大和流动复杂的场合，现有技术的应用依然有很大困难。目前多相流量计的有效相含率测量主要依赖放射线技术，但是我国近年来大幅度提高了对放射线的使用监管，不鼓励放射线的使用，同时在放射技术应用的工业领域也对放射线的使用持有相当的戒心，普遍持不欢迎的态度。因此，对于多相流量计的研发思路而言，不含放射线的测量技术是目前的首选。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种油水两相流计量部分不含放射线的、具有合理的精度、可靠、不受流量、流态波动影响及适用于宽相含率变化范围；天然气湿气计量部分能克服天然气中所含少量液滴的雾状流体对天然气湿气流量计量影响的油气水三相流量计的测量方法。为了解决上述问题，本专利技术提供一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法，其中，所述流量计包括气液分离部分、天然气湿气计量部分、油水两相流计量部分；所述气液分离部分包括旋流器、缓冲罐、疏水阀；所述旋流器将进入的油气水进行气液分离；天然气湿气经过所述缓冲罐进入所述天然气湿气计量部分；油水两相经过所述疏水阀进入所述油水两相流计量部分；所述天然气湿气计量部分包括定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排气换向，可以控制所述计量管分别实现下进气、上排气计量以及上进气、下排气计量；所述计量管上还安装有温度和压力变送器，实现天然气湿气的体积流量计量；所述油水两相流计量部分包括垂直的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排液换向，可以控制所述计量管分别实现下进液、上排液计量以及上进液、下排液计量；所述计量管上还安装有温度和压差变送器，由压差信号实现油水两相含率的计算，进而实现油水两相的各相流量计算,温度信号可以对原油和水在工况温度下的密度进行修正计算,包括如下步骤：将油气水三相进行分离，分别进入天然气湿气计量部分和油水两相流计量部分；测量柱塞筒容积V、柱塞筒压力P1、柱塞筒温度T1、活塞上下止点间的运动时间t；在高温、低压，即小于2.5Mpa的工况下按下述公式计算气体流量:在压力较大时，即大于2.5Mpa的工况下按下述公式计算气体流量:其中：标准大气压PS＝101.325kpa，标准大气压温度TS＝0℃；Z通过方程Z3-Z2-(B2+B-A)Z-AB＝0确定，其中TCR，PCR分别为气体的临界温度和临界压力，其值取决于天然气的成分组成；测量得到活塞由下止点到达上止点或由上止点到达下止点用时t、差压信号ΔP和温度信号TL、20℃时的原油密度ρ20；通过公式计算此时的原油密度ρOT；其中，当0.78≤ρ20≤0.86时：α＝(3.083-2.638×10-3ρ20)10-3；当0.86≤ρ20≤0.96时：α＝(2.513-1.975×10-3ρ20)10-3；查表得出水在该温度下的密度ρWT；确定圆柱计量管容积V，有效长度为L；通过方程可以确定出油的等效高度为ho和水的等效高度为hW；最终计算出活塞每行程的流量为：水流量油流量相对于现有技术，本专利技术具有下列技术效果：由于该油气水三相流量计的天然气湿气流量计量部分是基于容积测量的流量计，能克服天然气中所含少量液滴的雾状流体对天然气湿气流量计量影响，因而测量过程和被测天然气湿气的物性参数和流速、流态等流动参数无关，测量流量比大不易受流量波动影响，具有较高的精度；油水两相流计量部分也是基于容积测量的流量计，因而测量过程和被测油水混合液的物性参数和流速、流态等流动参数无关，具有较高的精度且不含放射线。附图说明图1为本专利技术实施例的基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的结构示意图。图2为本专利技术实施例的基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计油水两相流计量部分下进液、上排液行程时的结构示意图。图3为本专利技术实施例的基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计油水两相流计量部分上进液、下排液行程时的结构示意图。图4为本专利技术实施例的基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计天然气湿气流量计量部分下进气、上排气行程时的结构示意图。图5为本专利技术实施例的基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计天然气湿气流量计量部分上进气、下排气行程时的结构示意图。具体实施方式下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。实施例一：本专利技术提供了如附图1所示的一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，包括气液分离部分、天然气湿气计量部分、油水两相流计量部分；气液分离部分包括旋流器2、缓冲罐1、疏水阀4；旋流器2将进入的油气水分离；天然气湿气经过缓冲罐1进入天然气湿气计量部分13；油水两相经过疏水阀4进入油水两相流计量部分14；天然气湿气计量部分13包括采用任意角度安装的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；计量管的两头各接两个电动阀控制进排气换向，可以控制计量管分别实现下进气、上排气计量以及上进气、下排气计量；计量管上还安装有温度和压力变送器，实现天然气湿气的体积流量计量；油水两相流计量部分14包括垂直安装的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；计量管的两头各接两个电动阀控制进排液换向，可以控制计量管分别实现下进液、上排液计量以及上进液、下排液计量；计量管上还安装有温度和压差变送器，由压差信号实现油水两相含率的计算，进而实现油水两相的各相流量计算,温度信号可以对原油和水在工况温度下的密度进行修正计算。活塞和管壁间是滑动紧配合，活塞两侧流体密封。天然气湿气计量部分13的换向由可编程控制器控制4个电动阀的开闭顺序来控制流动方向，分别实现天然气湿气的下进气、上排气行程和上进气、下排气行程；如此往本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计，其特征在于：包括气液分离部分、天然气湿气计量部分、油水两相流计量部分；所述气液分离部分包括旋流器、缓冲罐、疏水阀；所述旋流器将进入的油气水进行气液分离；天然气湿气经过所述缓冲罐进入所述天然气湿气计量部分；油水两相经过所述疏水阀进入所述油水两相流计量部分；所述天然气湿气计量部分包括定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排气换向，可以控制所述计量管分别实现下进气、上排气计量以及上进气、下排气计量；所述计量管上还安装有温度和压力变送器，实现天然气湿气的体积流量计量；所述油水两相流计量部分包括垂直的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排液换向，可以控制所述计量管分别实现下进液、上排液计量以及上进液、下排液计量；所述计量管上还安装有温度和压差变送器，由压差信号实现油水两相含率的计算，进而实现油水两相的各相流量计算,温度信号可以对原油和水在工况温度下的密度进行修正计算。

【技术特征摘要】
1.一种基于气液预分离的定容管活塞式油气水三相流量计的测量方法，其中，所述流量计包括气液分离部分、天然气湿气计量部分、油水两相流计量部分；所述气液分离部分包括旋流器、缓冲罐、疏水阀；所述旋流器将进入的油气水进行气液分离；天然气湿气经过所述缓冲罐进入所述天然气湿气计量部分；油水两相经过所述疏水阀进入所述油水两相流计量部分；所述天然气湿气计量部分包括定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排气换向，可以控制所述计量管分别实现下进气、上排气计量以及上进气、下排气计量；所述计量管上还安装有温度和压力变送器，实现天然气湿气的体积流量计量；所述油水两相流计量部分包括垂直的定容积的圆柱计量管，内置可上下移动的活塞；所述计量管的两头各接两个电动阀控制进排液换向，可以控制所述计量管分别实现下进液、上排液计量以及上进液、下排液计量；所述计量管上还安装有温度和压差变送器，由压差信号实现油水两相含率的计算，进而实现油水两相的各相流量计算,温度信号可以对原油和水在工况温度下的密度进行修正计算,其特征在于，包括如下步骤：将油气水三相进行气液分离，气液分别进入所述天然气湿气计量部分和所述油水两相流计量部分；测量柱塞筒容积V、柱塞筒压力P...

【专利技术属性】
技术研发人员：张向文，李东晖，许德禹，吴应湘，李开兴，
申请(专利权)人：中国科学院力学研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11