本发明专利技术公开了一种油气水三相流量在线测量系统及方法，涉及多相流量参数测量技术领域。该测量系统包括差压流量测量装置及相含率测量装置，其中，差压流量测量装置包括：文丘里节流元件、压力传感器、第一差压传感器、第二差压传感器和温度传感器。本发明专利技术通过相含率测量装置得到水相含率，通过差压流量测量装置得到测量管道内的来流压力、测量管道内的流体温度、文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间的差压和文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间的压损，进而根据上述参数在线确定油、气、水三相流量，具有结构简单、体积小、精度高、低成本等优点。低成本等优点。低成本等优点。
【技术实现步骤摘要】
一种油气水三相流量在线测量方法及系统
[0001]本专利技术涉及多相流量参数测量
，特别是涉及一种油气水三相流量在线测量方法及系统。
技术介绍
[0002]多相流动广泛存在于动力、化工、石油、制冷、航空等领域中，如果不能实现对其流动过程中的参数的准确测量，就无法保证有关设备的可靠运行。随着智慧油气田概念的提出，多相流量参数在线测量的研究工作迫在眉睫，各国研究学者均给予极大关注。由于多相流动的复杂特性，目前对于其参数在线测量存在着难度大、准确度差、测量成本高等难点，目前缺乏相关可直接测量油气水三相流量的仪表。
[0003]目前对于油气水三相流量的测量方法主要有分离法和在线测量两大类，分离法即是使多相流量流通过三相分离器装置，分成油气水三相，再通过单相流量计分别对三相流体进行计量，这种方法准确度高，但是不能够实现在线测量，且相关分离器装置体积庞大，费时费力。在线测量法一般将相含率测量装置与总流量测量装置相结合，通过数学模型对各相流量进行计算。目前各国流量计制造厂家推出的多相流量计，如挪威FRAMO公司的MPMF三相流量计、Fluent公司的MPFM1900型三相流量计、Muti
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Fluid公司的FR型三相流量计、挪威ROXAR公司的MFI三相流量计、海默科技MFM2000三相流量计等均有使用放射性装置测量多相密度或者相含率，存在结构复杂、后续维护管理难度大、且价格昂贵等问题。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种油气水三相流量在线测量方法及系统，以实现对油气水三相流量的在线测量，且简化系统结构。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了如下方案：
[0006]一种油气水三相流量在线测量系统，所述测量系统包括：差压流量测量装置和相含率测量装置；所述差压流量测量装置包括：文丘里节流元件、压力传感器、第一差压传感器、第二差压传感器和温度传感器；
[0007]所述文丘里节流元件位于测量管道内，且沿多相流体的流动方向设置；所述压力传感器位于所述文丘里节流元件的上游；所述温度传感器位于所述文丘里节流元件的下游；所述第一差压传感器位于所述文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间；所述第二差压传感器位于所述文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间；所述相含率测量装置位于所述差压流量测量装置的上游，且与所述测量管道的入口端连接；
[0008]所述压力传感器用于测量所述测量管道内的来流压力；所述温度传感器用于测量所述测量管道内的流体温度；所述第一差压传感器用于测量所述文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间的差压；所述第二差压传感器用于测量所述文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间的压损；所述相含率测量装置用于测量所述多相流体的水相含率；
[0009]所述来流压力、所述流体温度、所述差压、所述压损及所述水相含率用于确定所述多相流体的气相质量流量、气相含率、油相含率、油相质量流量和水相质量流量。
[0010]可选地，所述相含率测量装置包括：电容探针传感器和电容探针基座；
[0011]所述电容探针基座位于所述差压流量测量装置的上游，且与所述测量管道的入口端连接；所述电容探针传感器位于所述电容探针基座上；
[0012]所述电容探针传感器用于测量所述多相流体的水相含率。
[0013]可选地，所述测量系统还包括：处理器；
[0014]所述处理器分别与所述压力传感器、所述第一差压传感器、所述第二差压传感器、所述温度传感器和所述相含率测量装置连接；
[0015]所述处理器用于根据所述来流压力、所述流体温度、所述差压、所述压损及所述水相含率确定所述多相流体的气相质量流量、气相含率、油相含率、油相质量流量和水相质量流量。
[0016]可选地，所述压力传感器位于距离所述文丘里节流元件的入口端第一设定长度处；所述第一设定长度等于所述测量管道的管径；所述温度传感器位于距离所述文丘里节流元件的出口端第二设定长度处；所述第二设定长度等于所述测量管道的管径的九倍。
[0017]一种油气水三相流量在线测量方法，所述测量方法应用于上述测量系统，所述测量方法包括：
[0018]获取测量管道内的来流压力、测量管道内的流体温度、文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间的差压、文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间的压损和多相流体的水相含率；
[0019]根据所述来流压力、所述流体温度及所述多相流体中气相和油相的组分，确定所述多相流体的油相密度、气相密度和水相密度；
[0020]根据所述差压和所述压损确定所述文丘里节流元件的压损比；
[0021]根据所述差压、所述气相密度和所述文丘里节流元件的结构参数，确定所述多相流体的气相表观理论流量；所述文丘里节流元件的结构参数包括：文丘里节流元件的喉部截面积、测量管道的管径和测量管道的横截面积；
[0022]根据多相流体中各相流量、密度和相含率的关系确定所述多相流体的液相混合密度的定义式、气液密度比的定义式、气相密度弗劳德数的定义式和气液质量流量乘子的定义式；
[0023]采用实验标定法确定所述气液密度比、所述气相密度弗劳德数、洛玛参数与所述气液质量流量乘子的拟合关联式，作为第一拟合关联式；
[0024]采用实验标定法确定所述气液密度比、所述气相密度弗劳德数、所述压损比与所述洛玛参数的拟合关联式，作为第二拟合关联式；
[0025]根据所述第一拟合关联式、所述第二拟合关联式、所述液相混合密度的定义式、所述气液密度比的定义式、所述气相密度弗劳德数的定义式和所述气液质量流量乘子的定义式，构建气相质量流量计算模型；
[0026]根据所述油相密度、所述气相密度、所述水相密度、所述压损比和所述气相表观理论流量，以相邻两次求解得到的气相质量流量的差值满足设定条件为目标，对所述气相质量流量计算模型进行迭代求解，确定气相质量流量；
[0027]根据所述气相质量流量和所述第二拟合关联式，确定气相含率、油相含率、油相质量流量和水相质量流量。
[0028]可选地，所述气相质量流量计算模型为：
[0029][0030]其中，m
g
为气相质量流量，X
LM
为洛玛参数，m
g,th
为气相表观理论流量，K为气液质量流量乘子，ρ
l
为液相混合密度，ρ
g
为气相密度。
[0031]可选地，所述第一拟合关联式为：
[0032][0033]其中，K为气液质量流量乘子，Fr
g
为气相密度弗劳德数，X
LM
为洛玛参数，DR为气液密度比，a1为第一系数，a2为第一指数，a3为第二指数，a4为第三指数。
[0034]可选地，所述第二拟合关联式为：
[0035][0036]其中，X
LM
为洛玛参数，δ为压损比，Fr
g
为气相密度弗劳德数，DR为气液密度比，b1为第本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种油气水三相流量在线测量系统，其特征在于，所述测量系统包括：差压流量测量装置和相含率测量装置；所述差压流量测量装置包括：文丘里节流元件、压力传感器、第一差压传感器、第二差压传感器和温度传感器；所述文丘里节流元件位于测量管道内，且沿多相流体的流动方向设置；所述压力传感器位于所述文丘里节流元件的上游；所述温度传感器位于所述文丘里节流元件的下游；所述第一差压传感器位于所述文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间；所述第二差压传感器位于所述文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间；所述相含率测量装置位于所述差压流量测量装置的上游，且与所述测量管道的入口端连接；所述压力传感器用于测量所述测量管道内的来流压力；所述温度传感器用于测量所述测量管道内的流体温度；所述第一差压传感器用于测量所述文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间的差压；所述第二差压传感器用于测量所述文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间的压损；所述相含率测量装置用于测量所述多相流体的水相含率；所述来流压力、所述流体温度、所述差压、所述压损及所述水相含率用于确定所述多相流体的气相质量流量、气相含率、油相含率、油相质量流量和水相质量流量。2.根据权利要求1所述的油气水三相流量在线测量系统，其特征在于，所述相含率测量装置包括：电容探针传感器和电容探针基座；所述电容探针基座位于所述差压流量测量装置的上游，且与所述测量管道的入口端连接；所述电容探针传感器位于所述电容探针基座上；所述电容探针传感器用于测量所述多相流体的水相含率。3.根据权利要求1所述的油气水三相流量在线测量系统，其特征在于，所述测量系统还包括：处理器；所述处理器分别与所述压力传感器、所述第一差压传感器、所述第二差压传感器、所述温度传感器和所述相含率测量装置连接；所述处理器用于根据所述来流压力、所述流体温度、所述差压、所述压损及所述水相含率确定所述多相流体的气相质量流量、气相含率、油相含率、油相质量流量和水相质量流量。4.根据权利要求1所述的油气水三相流量在线测量系统，其特征在于，所述压力传感器位于距离所述文丘里节流元件的入口端第一设定长度处；所述第一设定长度等于所述测量管道的管径；所述温度传感器位于距离所述文丘里节流元件的出口端第二设定长度处；所述第二设定长度等于所述测量管道的管径的九倍。5.一种油气水三相流量在线测量方法，其特征在于，所述测量方法应用于如权利要求1
‑
4中任意一项所述的测量系统，所述测量方法包括：获取测量管道内的来流压力、测量管道内的流体温度、文丘里节流元件的上游取压点与喉部取压点之间的差压、文丘里节流元件的上游取压点与下游取压点之间的压损和多相流体的水相含率；根据所述来流压力、所述流体温度及所述多相流体中气相和油相的组分，确定所述多相流体的油相密度、气相密度和水相密度；根据所述差压和所述压损确定所述文丘里节流元件的压损比；根据所述差压、所述气相密度和所述文丘里节流元件的结构参数，确定所述多相流体
的气相表观理论流量；所述文丘里节流元件的结构参数包括：文丘里节流元件的喉部截面积、测量管道的管径和测量...
【专利技术属性】
技术研发人员：李珊珊，白博峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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