一种基于立管差压的多相流流体测量系统技术方案

本申请属于流量测量技术领域，特别是涉及一种基于立管差压的多相流流体测量系统。现有的油气水三相流量计，对环境和人体均有一定的危害性，后期成本较高。本申请提供了一种基于立管差压的多相流流体测量系统，包括流量计模块、密度计模块和数据采集处理模块，所述流量计模块与所述密度计模块连接，所述流量计模块与所述数据采集处理模块进行数据通讯，所述密度计模块与所述数据采集处理模块进行数据通讯；所述流量计模块，用于测量流体的虚高流量；所述密度计模块，用于测量流体的混合密度以及体积含液率；所述数据采集处理模块，用于采集数据后计算得到各相流量。避免了误差间的相互耦合，提高了检测精度。提高了检测精度。提高了检测精度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于立管差压的多相流流体测量系统


[0001]本申请属于流量测量
，特别是涉及一种基于立管差压的多相流流体测量系统。

技术介绍

[0002]石油和天然气作为支撑国计民生的重要战略资源，其勘探、开采、输送和加工等技术工艺都涉及到多相流量的计量问题，因此能够准确的对多相流进行计量具有十分重要的意义。
[0003]目前，油田常用的多相流量计量方法多采用测试井分离器进行油气水三相分离，然后利用单相仪表进行分别计量。这种模式虽然可以保证一定的精度，但由于分离器的体积一般较大、价格也较昂贵，而且分离过程十分耗时，因此，这种方法无法实现每一口油井的实时在线测量。此外，随着大部分陆上油田的开采进入稳产期，人们把更多的目光投向海洋。而寸土寸金的海上平台更是对多相流量计的尺寸提出了更高的要求。
[0004]现有的采用文丘里管和伽马密度计的组合形式的油气水三相流量计。伽马密度计利用伽马射线在不同密度介质中衰减速率不同这一特点来估算流体的混合密度，该技术方案的缺点是：放射源对环境和人体均有一定的危害性，且其生产、使用多需经过监管部门的批准，导致后期成本较高。

技术实现思路

[0005]1.要解决的技术问题
[0006]基于现有的采用文丘里管和伽马密度计的组合形式的油气水三相流量计。伽马密度计利用伽马射线在不同密度介质中衰减速率不同这一特点来估算流体的混合密度，该技术方案的缺点是：放射源对环境和人体均有一定的危害性，且其生产、使用多需经过监管部门的批准，导致后期成本较高。针对上述问题，本申请提供了一种基于立管差压的多相流流体测量系统。
[0007]2.技术方案
[0008]为了达到上述的目的，本申请提供了一种基于立管差压的多相流流体测量系统，包括流量计模块、密度计模块和数据采集处理模块，所述流量计模块与所述密度计模块连接，所述流量计模块与所述数据采集处理模块进行数据通讯，所述密度计模块与所述数据采集处理模块进行数据通讯；所述流量计模块，用于测量流体的虚高流量；所述密度计模块，用于测量流体的混合密度以及体积含液率；所述数据采集处理模块，用于采集数据后计算得到各相流量。
[0009]本申请提供的另一种实施方式为：所述流量计模块为差压式流量计模块，所述差压式流量计模块包括文丘里管，所述文丘里管上设置有差压传感器、压力传感器和温度传感器，所述差压传感器与所述数据采集处理模块连接，所述压力传感器与所述数据采集处理模块连接，所述温度传感器与所述数据采集处理模块连接。
[0010]本申请提供的另一种实施方式为：所述文丘里管包括依次连接的上游管路、收缩段、喉部、扩张段和下游管路，所述差压传感器设置于所述收缩段入口处与所述喉部之间，所述压力传感器设置于所述上游管路，所述温度传感器设置于所述下游管路。
[0011]本申请提供的另一种实施方式为：还包括含水率模块，所述含水率模块，用于测量体积含水率WVF或液中含水率WLR，测量所述体积含水率WVF时利用微波相位的平均值，测量所述液中含水率WLR时则利用微波相位的最大值；所述含水率模块包括若干微波传感器，每个所述微波传感器空间位置方向和角度不同。
[0012]本申请提供的另一种实施方式为：所述微波传感器包括传输线、密封圈和绝缘介质，所述传输线设置于所述密封圈内，所述密封圈设置于所述绝缘介质内，所述绝缘介质设置于管体内。
[0013]本申请提供的另一种实施方式为：所述传输线间隔布置或者交错布置。
[0014]本申请提供的另一种实施方式为：所述密度计模块为立管差压密度计模块，所述立管差压密度计模块包括立管，所述立管上设置有立管差压传感器，所述立管差压传感器用于获得三相流体流经该长度立管所产生的重力压降和摩擦压降。
[0015]本申请提供的另一种实施方式为：还包括集液器和或混流器，所述集液器为旋风分离器结构或者盲T型混流器结构。
[0016]本申请提供的另一种实施方式为：所述密度计模块、所述流量计模块、所述集液器和所述含水率模块依次连接。
[0017]本申请提供的另一种实施方式为：还包括显示模块，所述显示模块与所述数据采集处理模块连接，所述显示模块，用于显示输出所述数据采集处理模块的流量计算结果。
[0018]3.有益效果
[0019]与现有技术相比，本申请提供的基于立管差压的多相流流体测量系统的有益效果在于：
[0020]本申请提供的基于立管差压的多相流流体测量系统，可用来测量一般采油井、采气井中的油气水三相各自的流量，也可以省去微波含水率模块而对高含气采气井中的气、液两相流量进行测量。
[0021]本申请提供的基于立管差压的多相流流体测量系统，通过结构简单、价格低廉的差压式流量计模块、立管差压密度计模块和微波含水率模块采集得到的文丘里差压信号、立管差压信号和微波幅值相位信号，并通过数据处理模块计算得到油气水三相流的气相虚高流量Q
tp
、体积含液率LVF，体积含水率WVF或液中含水率WLR，进而联立求解得到油气水三相各自的流量，是一种非分离、非放射的三相流检测系统，相比现有的分离式检测技术，本申请具有可以实时在线检测且检测结果准确、检测效率高的优点；相比现有的文丘里+伽马密度计的组合形式，本申请具有无放射性，不会对环境和人体造成危害，且审批程序简单的优点。
[0022]本申请提供的基于立管差压的多相流流体测量系统，利用了气的密度远低于油、水，而水的介电常数远高于气、油这一特点，尽可能直接地求得了体积含液率LVF和体积含水率WVF(或液中含水率WLR)等关键参数，避免了误差间的相互耦合，提高了检测精度。
[0023]本申请提供的基于立管差压的多相流流体测量系统，差压式流量计模块、立管差压密度计模块、数据采集处理模块和显示模块均可以较为容易地由现场已有的设备替代，
同时含水率数据也可由现场化验取得，因此本申请中提及的油气水三相流量计可以较为容易地改装为虚拟流量计，从而降低硬件成本和安装成本。
[0024]本申请提供的基于立管差压的多相流流体测量系统，混流器能够将油气水三相流充分混合均匀，从而将复杂的多相流转换为简单的均相流，也可以通过集液器模块将油气水三相流转换为油水两相流进行处理，从而提高设备的适用性。
附图说明
[0025]图1为本申请的油气水三相流实时在线检测系统的结构示意图；
[0026]图2为本申请的油气水三相流实时在线检测系统的工作原理示意图；
[0027]图3为本申请微波含水率模块的传感器空间位置示意图；
[0028]图4为本申请微波含水率模块的传感器安装角度示意图；
[0029]图5为本申请微波含水率模块的工作原理示意图；
[0030]图6为本申请差压式流量计模块的气相虚高系数φ
g
拟合效果示意图；
[0031]图7为本申请立管差压密度计模块的体积含液率LVF以合效果示意图；
[0032]图8为本申请油气水三相流实时在线检测系统的气、液本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于立管差压的多相流流体测量系统，其特征在于：包括流量计模块、密度计模块和数据采集处理模块，所述流量计模块与所述密度计模块连接，所述流量计模块与所述数据采集处理模块进行数据通讯，所述密度计模块与所述数据采集处理模块进行数据通讯；所述流量计模块，用于测量流体的虚高流量；所述密度计模块，用于测量流体的混合密度以及体积含液率；所述数据采集处理模块，用于采集数据后计算得到各相流量。2.如权利要求1所述的系统，其特征在于：所述流量计模块为差压式流量计模块，所述差压式流量计模块包括文丘里管，所述文丘里管上设置有差压传感器、压力传感器和温度传感器，所述差压传感器与所述数据采集处理模块连接，所述压力传感器与所述数据采集处理模块连接，所述温度传感器与所述数据采集处理模块连接。3.如权利要求2所述的系统，其特征在于：所述文丘里管包括依次连接的上游管路、收缩段、喉部、扩张段和下游管路，所述差压传感器设置于所述收缩段入口处与所述喉部之间，所述压力传感器设置于所述上游管路，所述温度传感器设置于所述下游管路。4.如权利要求1所述的系统，其特征在于：还包括含水率模块，所述含水率模块，用于测量体积含水率WVF或液中含水率WLR，测量所述体...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂懋，薛皓白，伍国柱，万昌智，
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：