基于界面波和差压流量计的气液两相流流量测量方法技术

本发明专利技术涉及一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其主要包括以下步骤：1)获取气‑液界面的波动信息和差压波动信息，得到平均液膜厚度δ和差压dP；2)分别建立平均液膜厚度δ和差压dP与气相表观流速u

【技术实现步骤摘要】
基于界面波和差压流量计的气液两相流流量测量方法
本专利技术涉及一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法。
技术介绍
石油作为“工业的血液”，已成为当今世界上举足轻重的战略物资，而天然气作为一种清洁能源，也越来越受到世界各国的重视。我国幅员辽阔，地大物博，每年对石油和天然气的开采量都十分巨大，对油气能源的测量和管理技术提出了很高的要求。实现数字油田，是新时代对油田测量和管理技术提出的新要求，如何以成本低廉、安装方便的测量设备精确测得石油和天然气的流量显得尤为重要。多相流测量技术以是否要对相成分加以分离，可以分为分离式和不分离式两种。目前，油田现场仍然以传统的分离式方法为主要测量手段，其测量精度较高，但体积庞大、价格昂贵的缺点也非常凸显。经过几十年的发展，不分离式测量方法虽然已经得到了长足的发展，基于多种测量原理的在线流量计也已经被研发出来，但是由于多相流本身过于复杂，多相流理论尚不成熟，因而该方法目前仍处于实验室阶段。如何提高不分离式测量方法的测量精度，是目前多相流测量技术研究中亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术提出一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其解决了现有多相流流量测量方法难以同时准确测量气相流量和液相流量的技术问题。本专利技术解决上述问题的技术方案是：一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：1)获取气-液界面的波动信息和差压波动信息，得到两个特征参数，所述两个特征参数为平均液膜厚度δ和差压dP；2)分别建立平均液膜厚度δ和差压dP与气相表观流速usg、液相表观流速usl之间的关系式；3)联立关系式求解，得到气相表观流速usg、液相表观流速usl；4)通过气相表观流速usg、液相表观流速usl计算出气相体积流量Qg、液相体积流量Ql。进一步地，上述步骤1)中：获取气-液界面的波动信息，是指通过界面波测量设备测得气-液界面的瞬时波动信息。获取差压波动信息，是指通过差压流量计测得差压的瞬时波动信息。进一步地，上述步骤2)中：平均液膜厚度δ与气相表观流速usg、液相表观流速usl的关系式为：其中D表示管道内径，g表示重力加速度，aδ～fδ为模型参数，需要根据工况和流型来确定；差压dP与气相表观流速usg、液相表观流速usl的关系式为：其中P0表示标准大气压，ap～fp为模型参数，需要根据工况和流型来确定。进一步地，上述步骤3)中联立关系式求解，得到气相表观流速usg、液相表观流速usl具体为：3.1)联立关系式(1)和(2)：3.2)利用迭代算法求解：3.21)根据经验设定usl的搜索范围[usl0,usl1]，令usl＝usl0；3.22)通过关系式(1)迭代，求得usg收敛值usg1；3.23)通过关系式(2)迭代，求得usg收敛值usg2；3.24)根据测量精度选取步长，在搜索范围内遍历usg，重复3.22)和3.23)两个步骤，计算每一种usg对应的usg1和usg2；3.25)找出usg1和usg2的所有组合中使得|usg1-usg2|最小的那一组，然后将二者的平均值作为usg的估计值，该组对应的usl作为usl的估计值。进一步地，上述步骤4)通过气相表观流速usg、液相表观流速usl计算出气相体积流量Qg、液相体积流量Ql，具体为：Qg＝Ausg(3)Ql＝Ausl(4)其中A表示管道的横截面积。进一步地，上述步骤1)中：测量瞬时气液界面的仪器具体为超声波脉冲发射接收仪，差压流量计具体为文丘里管。本专利技术的优点：本专利技术提出一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，可以同时准确测量气相流量和液相流量，利用本专利技术的方法，只需同时获取气-液界面的波动信息和差压流量计输出的差压波动信息，便可得到气液两相流流量，方法简单，易于实现，并且在相同测量条件下，可以得到较高的流量测量精度。附图说明图1是本专利技术实施例中的基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法原理图。具体实施方式为使本专利技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施方式中的附图，对本专利技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本专利技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本专利技术中的实施方式，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他实施方式，都属于本专利技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施方式。参见图1，一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，包括以下步骤：1)获取气-液界面的波动信息和差压波动信息，得到两个特征参数，所述两个特征参数为平均液膜厚度δ和差压dP；2)分别建立平均液膜厚度δ和差压dP与气相表观流速usg、液相表观流速usl之间的关系式；3)联立关系式求解，得到气相表观流速usg、液相表观流速usl；4)通过气相表观流速usg、液相表观流速usl计算出气相体积流量Qg、液相体积流量Ql。进一步地，上述步骤1)中：获取气-液界面的波动信息，是指通过界面波测量设备测得气-液界面的瞬时波动信息。这里，界面波测量设备可以是任意一种用于测量瞬时气液界面的仪器，最常用的有电导探针、高速摄像头、超声设备等，优选的，为广东汕头超声电子股份有限公司生产的超声波脉冲发射接收仪，产品型号：CTS-8077PR。获取差压波动信息，是指通过差压流量计测得差压的瞬时波动信息。这里，差压流量计可以是任意一种基于差压信号来测量流体流量的单相流量计，最常用的有孔板、文丘里管、内锥等，优选的，为温州市捷达石化仪表有限公司生产的文丘里管，产品型号：FTWP-0.6×300。进一步地，上述步骤2)中：平均液膜厚度δ与气相表观流速usg、液相表观流速usl的关系式为：其中D表示管道内径，g表示重力加速度，aδ～fδ为模型参数，需要根据工况和流型来确定；差压dP与气相表观流速usg、液相表观流速usl的关系式为：其中P0表示标准大气压，ap～fp为模型参数，需要根据工况和流型来确定。进一步地，上述步骤3)中联立关系式求解，得到气相表观流速usg、液相表观流速usl，具体为：3.1)联立关系式(1)和(2)：3.2)利用迭代算法求解：3.21)根据经验设定usl的搜索范围[usl0,usl1]，令usl＝usl0；3.22)通过关系式(1)迭代，求得usg收敛值usg1；3.23)通过关系式(2)迭代，求得usg收敛值usg2；3.24)根据测量精度选取步长本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：/n1)获取气-液界面的波动信息和差压波动信息，得到两个特征参数，所述两个特征参数为平均液膜厚度δ和差压dP；/n2)分别建立平均液膜厚度δ和差压dP与气相表观流速u

【技术特征摘要】
1.一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：
1)获取气-液界面的波动信息和差压波动信息，得到两个特征参数，所述两个特征参数为平均液膜厚度δ和差压dP；
2)分别建立平均液膜厚度δ和差压dP与气相表观流速usg、液相表观流速usl之间的关系式；
3)联立关系式求解，得到气相表观流速usg、液相表观流速usl；
4)通过气相表观流速usg、液相表观流速usl计算出气相体积流量Qg、液相体积流量Ql。


2.根据权利要求1所述的一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其特殊之处在于：步骤1)中：
获取气-液界面的波动信息，是指通过界面波测量仪器测得气-液界面的瞬时波动信息；获取差压波动信息，是指通过差压流量计测得差压的瞬时波动信息。


3.根据权利要求2所述的一种基于界面波和差压流量计相结合的气液两相流流量测量方法，其特殊之处在于：步骤2)中：
平均液膜厚度δ与气相表观流速usg、液相表观流速usl的关系式为：



其中D表示管道内径，g表示重力加速度，aδ～fδ为模型参数，需要根据工况和流型来确定；
差压dP与气相表观流速usg、液相表观流速usl的关系式为：



其中P0表示标准大气压，ap～fp为模型参数，需要根据工况和流型来确定。


4.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈威，李轶，彭黎辉，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，深圳市联恒星科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44