一种基于科氏力的两相流质量流量计及两相流量测量方法技术

本发明专利技术涉及质量流量计技术领域，提供了一种基于科氏力的两相流质量流量计，包括换能器和变送器，换能器包括传感器和工况测量模块，变送器包括计算模块，传感器和工况测量模块分别与计算模块通信连接。此外，本发明专利技术还提供了一种两相流量测量方法。本发明专利技术提供的质量流量计能够有效测量气液两相流中的气相质量流量和液相质量流量，同时该质量流量测量方法能够提高测量结果的准确性，从而提高测量精度。从而提高测量精度。从而提高测量精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于科氏力的两相流质量流量计及两相流量测量方法


[0001]本专利技术涉及质量流量计
，具体而言，涉及一种基于科氏力的两相流质量流量计及两相流量测量方法。

技术介绍

[0002]油气田开采过程中，需要对油气田每一口单井的产量进行计量，同时需对单井的气相、液相产量进行计量。现场工作人员通过这些数据结合单井的压力、温度等采集到的生产参数对单井的生产状况予以客观评价，最终管理人员对各单井数据进行汇总分析，优化单井配产，为油气田生产方案的制定提供了数据支撑。
[0003]然而，在油气采集开采过程中，介质的含气率往往飘忽不定，时而全是气，时而全是液，且受潮汐影响。且输送管线输送距离不同，则使用不同的管道压力进行输送。一年四季，昼夜交替温度多变。总而言之，油气井口计量，工况复杂多变。
[0004]科氏质量流量计，用于流体质量流量的直接测量，测量精度高，重复性好，基本不受温度、流速、压力、粘度等因素影响，而且还能同时实现流体的体积流量、密度、温度等多参数和不同流体状况下的测量。基于科氏力的质量流量计广泛用于单一介质的流体测量，为流体的输送计量提供了重要的手段，但目前还没有在油气、油气水等多相流计量方面中得到广泛应用。对于天然气、油气水混合物外输管线来说，由于其温度、压力不稳定，特别是在油气生产井外输管线里面，不仅压力、温度不稳定，杂质的含量经常变换，密度在不同生产状况下也有所不同，这给输送计量带来了很大的麻烦。因此，亟需一种能够在气液两相流的工况下准确测量气相质量流量和液相质量流量的质量流量计。
[0005]申请内容
[0006]本专利技术的第一个目的在于提供一种基于科氏力的两相流质量流量计，其设计合理，结构更加简单，能够有效测量气液两相流中气相质量流量和液相质量流量。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种基于科氏力的两相流质量流量计，包括换能器和变送器，所述换能器包括传感器和工况测量模块，所述变送器包括计算模块，所述传感器和所述工况测量模块分别与所述计算模块通信连接；
[0008]其中，所述传感器用于测量流体的原始总质量流量Q
m
和原始混合密度ρ
min
，并将测得的原始总质量流量Q
m
和原始混合密度ρ
min
传输给计算模块；
[0009]所述工况测量模块用于测量工况压力P和工况温度T，并将测得的工况压力P和工况温度T传输给计算模块；
[0010]所述计算模块用于接收所述传感器和所述工况测量模块传输的数据，并计算得到液相质量流量Q1和气相质量流量Q
g
。
[0011]可选的，所述换能器还包括测量管，所述传感器安装于所述测量管上；
[0012]所述工况测量模块包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器设于所述测量管的进口端，所述温度传感器紧贴于所述测量管的外壁。
[0013]可选的，所述传感器包括线圈和磁钢，所述线圈的匝数为1500，所述磁钢为强磁磁
钢。
[0014]可选的，所述压力传感器为绝对压力传感器，所述温度传感器为铂电阻温度传感器。
[0015]本专利技术的第二个目的在于提供一种两相流量测量方法，其能够实现更加精确的测量气液两相流中气相质量流量和液相质量流量，提高测量精度，减小测量误差。
[0016]为实现上述目的，本专利技术提供一种两相流量测量方法，使用上述所述的基于科氏力的两相流质量流量计，包括如下步骤:
[0017]S1.利用所述传感器测量流体的原始总质量流量Q
m
和原始混合密度ρ
min
，利用所述工况测量模块测量工况压力P以及工况温度T；
[0018]S2.利用所述计算模块计算得到工况气相密度ρ
g
，同时对原始混合密度ρ
min
进行修正，得到修正后的混合密度ρ
min
'；
[0019]S3.所述计算模块根据液密度ρ1、工况气相密度ρ
g
以及修正后的混合密度ρ
min
'计算流体的质量含液率LMF和质量含气率GMF；
[0020]S4.所述计算模块根据质量含气率GMF对测量出的原始总质量流量Q
m
进行修正，得到修正后的总质量流量Q
m
'；
[0021]S5.所述计算模块根据修正后的总质量流量Q
m
'、质量含气率GMF和质量含液率LMF计算得到液相质量流量Q1和气相质量流量Q
g
。
[0022]可选的，步骤S2中利用所述计算模块对原始混合密度ρ
min
进行修正的步骤包括：
[0023]所述计算模块结合工况压力P、工况温度T以及原始混合密度ρ
min
拟合修正公式，建立工况压力P、工况温度T、原始混合密度ρ
min
以及修正后的混合密度ρ
min
'的数据模型，得到修正后的混合密度ρ
min
',修正公式为：
[0024]ρ
min
'＝A(P,T)
×
ρ
min
+B(P,T)；
[0025]其中，A为修正系数，B为修正常数。
[0026]可选的，步骤S2中利用所述计算模块计算工况气相密度ρ
g
的步骤包括：
[0027]所述计算模块结合工况压力P、工况温度T和气体PVT方程，利用公式：
[0028]计算得到工况气相密度；
[0029]其中,ρ0为气相标方密度，P0为标准大气压，T0为绝对温度。
[0030]可选的，步骤S3中所述计算模块计算流体的质量含液率LMF和质量含气率GMF的步骤包括：
[0031]利用公式：计算得到质量含液率LMF；
[0032]利用公式：GMF＝1-LMF，计算得到质量含气率GMF。
[0033]可选的，步骤S4中所述计算模块根据质量含气率GMF对测量出的原始总质量流量Q
m
进行修正的步骤包括：
[0034]结合质量含气率GMF、原始总质量流量Q
m
和修正后的总质量流量Q
m
'，拟合修正公式，建立质量含气率GMF、原始总质量流量Q
m
与修正后的总质量流量Q
m
'的数学模型，得到修正总质量流量Q
m
'，修正公式为：
[0035]Q
m
'＝Q
m
×
(C
×
GMF2+D
×
GMF+E)；
[0036]其中，C为二阶修正系数，D为一阶修正系数，E为修正常数。
[0037]可选的，步骤S5中所述计算模块根据修正后的总质量流量Q
m
'、质量含气率GMF和质量含液率LMF计算得到液相质量流量Q1和气相质量流量Q
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于科氏力的两相流质量流量计，包括换能器和变送器，其特征在于，所述换能器包括传感器和工况测量模块，所述变送器包括计算模块，所述传感器和所述工况测量模块分别与所述计算模块通信连接；其中，所述传感器用于测量流体的原始总质量流量Q
m
和原始混合密度ρ
min
；所述工况测量模块用于测量工况压力P和工况温度T；所述计算模块用于接收所述传感器和所述工况测量模块传输的数据，并计算得到液相质量流量Q1和气相质量流量Q
g
。2.根据权利要求1所述的基于科氏力的两相流质量流量计，其特征在于，所述换能器还包括测量管，所述传感器安装于所述测量管上；所述工况测量模块包括压力传感器和温度传感器，所述压力传感器设于所述测量管的进口端，所述温度传感器紧贴于所述测量管的外壁。3.根据权利要求1所述的基于科氏力的两相流质量流量计，其特征在于，所述传感器包括线圈和磁钢，所述线圈的匝数为1500，所述磁钢为强磁磁钢。4.根据权利要求2所述的基于科氏力的两相流质量流量计，其特征在于，所述压力传感器为绝对压力传感器，所述温度传感器为铂电阻温度传感器。5.一种两相流量测量方法，使用如权利要求1-4任一项所述的基于科氏力的两相流质量流量计，其特征在于，包括如下步骤:S1.利用所述传感器测量流体的原始总质量流量Q
m
和原始混合密度ρ
min
，利用所述工况测量模块测量工况压力P以及工况温度T；S2.利用所述计算模块计算得到工况气相密度ρ
g
，同时对原始混合密度ρ
min
进行修正，得到修正后的混合密度ρ
min
'；S3.所述计算模块根据液密度ρ1、工况气相密度ρ
g
以及修正后的混合密度ρ
min
'计算流体的质量含液率LMF和质量含气率GMF；S4.所述计算模块根据质量含气率GMF对测量出的原始总质量流量Q
m
进行修正，得到修正后的总质量流量Q
m
'；S5.所述计算模块根据修正后的总质量流量Q
m
'、质量含气率GMF和质量含液率LMF计算得到液相质量流量Q1和气相质量流量Q
g
。6.根据权利要求5所述的两相流量测量方法，其特征在于，步骤S2中利用所述计算模块对原始混合密度ρ
min
进行修正的步骤包括：所述计算模块结合工况压力P、工况温度T以及原始混合密度ρ
...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗存益，蒋青青，唐浩倬，唐佳杰，孙建章，倪周博，陈哲，曾学兵，李广，
申请(专利权)人：成都安迪生精测科技有限公司，
类型：发明
国别省市：