本发明专利技术属于计量技术类。为克服已有测量装置机构庞大
结构复杂及难以实现在线即时测量的问题特提出本方案。
该油气水混合流体的测量装置是由垂直管段、文丘里管及
含水率测量装置所构成，在垂直管段上接有压差传感器Δ
P2和压力传感器P，压差传感器ΔP1，在含水率测量装置
处设有旋流器、取样装置，使用微波式或压差式含水率测
量仪，旋流器将流体抛向管壁，能顺利地经取样环缝分流
出部分液体，因引流管的压差作用能使测量完含水率的液
体顺利地回归到主管，形成稳定的液流就实现了即时的在
线测量。测得的数据按公式进一步计算得出油气水各相的
流量。本装置及其测量方法具有精度高、工作范围广、运
行成本低、性能稳定的特点，能可靠地实现即时在线测量。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于计量技术类，它具体涉及一种用于原 油 -天然气-水三相混合物或天然气-凝析液-水三相混合物各相 流量的计量方法及其装置。
技术介绍
在原油的生产过程中，原油通常是与伴生天然气 和地层水或注水一起开采出来，在井口和输运管道中形成油气水 三相流动。同样，在天然气的生产过程中，从天然气井中流出来 的天然气也经常含有凝析液和冷凝水或地层水。油气水各相流量 的计量是对各油气井及区块进行产量核算、优化油气藏管理、及 提高采收率的重要生产环节。现在常用的计量方法是先用气液分 离器将天然气和液体(油和水混合物)分离开来，然后用单相流 量计分别测出气相和液相的流量，再用含水率仪测出油水比率， 从而得到油气水混合物各相的流量。这种计量方法的设备庞大笨 重、需要复杂的液位控制系统、投资费用高、常常不能精确测出 即时流量、并且无法用于对海底油气井口及管道内多相流的计 量。近年来，国内外已研发出几种油气水三相流量计，但它们绝 大多数都采用y射线来测量相比率或混合物密度，而^射线有对 人体造成危害的风险和隐忧，甚至在有的国家和地区受到禁用。
技术实现思路
为克服上述的测量方法对人体有害及不能实现在 线即时测量的问题特提出本方案-油气水三相流量的在线即时计量方法及装置。本专利技术提供了一种可对陆地、海洋平台、 及水下油气井或区块生产出的油气水三相混合物各相流量进行 自动在线计量的方法，用这种方法制成的油气水三相流量的测量 装置具有无放射性、工作范围宽、测量精度高、制造成本低、性 能稳定等特点。按照如上构思，本方案提出的油气水三相流量的在线即时测 量装置，其特征是它由测量油气水三相混合物平均密度的垂直管 段、测量油气水三相流体总流量的文丘里管、及油水混合物含水 率在线测量系统构成，它的含水率测量系统包括在线液体取样装 置、液相含水率测量管、以及安装其上的微波式含水率仪，其中 在线油水混合物取样装置是由焊接在管壁外侧的取样环室、取样 环缝、安装在管内部与取样环缝上沿平齐的导流环、取样孔、排 气孔、以及螺旋叶片式的旋流器构成，其取样环缝是在管壁上与 管内主流方向成45。夹角的多个长孔形成，取样环室内的排气孔 是沿管壁周向均匀分布的与管内主流方向成135。夹角的多个孔形 成，取样环室底部的取样孔经含水率测量管在文丘里管喉口下 游的回流？I射孔连接，回流引射孔与管内主流方向成45。夹角， 在垂直管段上接有压力传感器P，并联着AP2压差传感器，在 垂直管段上端与文丘里管的喉口部分并联着AP1压力传感器， 在液相含水率测量部分的管内接有温度传感器T。本装置中，在含水率测量管内装有压差式含水率仪厶P3测量仪。在入口法兰与垂直管段进口之间安装静态混合器。在取样环室内的排气孔的数量为4 ~ 6个，取样环缝为4 ~ 6个长孔。使用权利要求1所述油气水三相流量的在线即时测量装置的 油气水三相流量在线即时测量方法的特征是在用压差传感器和 分别测量的油气水三相混合物流经具有给定几何尺寸的垂直管 段和文丘里管时产生的压差和ap2后，由基于均相流模型的下式直接得出油气水三相混合物的平均密度&:af2=a^ + ;i^2々4a/j;然后用以下两式分别计算出油气水三相混合物的总流量ew和体积含气率;r:,,一 A . z 一 ,Pi - A;用油水混合物含水率在线测量系统测得含水率-后，方可计算出油气水三相流体的气相流量&、油相流量2。、及水相流量&:附图i兌明图l是本专利技术测量装置的结构原理图，它采用了 微波式含水率测量仪。图2是本专利技术的另一实施例的结构原理图，它采用了压差式 含水率测量仪。.图3为液体采样装置的结构原理图。图4为液体回流引射孔的结构原理图。具体实施例方式下面结合附图对本专利技术的结构原理及工作原理作进一步的说明。如附图说明图1和图2所示，本专利技术由测量油气水三相混合物平均密 度的垂直管段1、测量油气水三相流体总流量的文丘里管2、和 一个液相(油水混合物)含水率在线测量系统所构成。该液相含水 率测量系统是由一个液体取样装置4和一个液相含水率测量管5' 以及安装其上的微波式含水率仪或压差式含水率仪7构成。被测 油气水三相流体首先垂直向上流经与进口法兰12相连接的垂直 管段，由压差传感器9测得油气水三相流体流经垂直管段时的压 降Ai^;被测油气水三相流体然后通过文丘里管，由压差传感器8 测得油气水三相流体通过文丘里管时的压降;当被测油气水 三相流体最后流经与出口法兰13连接的液体(油水混合物)取 样装置4时，少量液体被取出，在流经含水率测量管5并由液相 含水率仪7测得含水率后，再通过位于文丘里管喉口下游的回流 引射孔6返回管道内的主流。油气水三相混合物的压力和温度分 别用压力传感器10和温度传感器11测量。如图3所示，液体(油水混合物)在线取样装置是由焊接在 管壁外侧的取样环室18、管壁上与管内主流方向成45。夹角的取 样环缝15、安装在管内与取样环缝15上沿平齐的导流环19、位 于取样环室底部的取样孔16、沿管壁周向均匀分布的与管内主 流方向成135。夹角的排气孔17、以及安装在取样环缝上游的旋流 器3构成。如图4所示，文丘里管喉口下游的回流引射孔6与管 内主流方向成45。夹角。如图l(或图2)， 3和4所示，当油气水混合物流经在线取样装置时，旋流器将管内大部分液体抛向管 壁，这些液体的一部分经过取样环缝进入取样环室。取出的液体 在环室内作短暂的停留，以便脱去可能夹带的气相。脱出的气体 通过排气孔返回管内主流，而脱气的液体(油水混合物)通过位于取样环室底部的取样孔5流入含水率测量管，然后经过文丘里 管喉口下游的回流引射孔返回管内主流。由于流过含水率测量管 的是油水混合物，而主管内是油气水三相流，含水率测量管内的 重位压头通常比主流管内的重位压头大得多，再加上文丘里管 的f 1射作用，这样就会在含水率测量管与主流管道之间形成了 开式自然循环，为含水率仪7提供连续不断的油水混合物，从 而实现对管内含水率变化的在线实时测量。下面以均相流摸型为例，进一步说明本专利技术的工作原理。根据文丘里管的流量公式，油气水三相混合物的总流量& 和平均流速^可表示为，<formula>formula see original document page 8</formula>(2)其中^是垂直管道的截面积，p是文丘里管的喉部内经与管道内 经之比，是文丘里管的流量系数， 是油气水三相混合物的平 均密度，M是文丘里管的动压差。由于文丘里管两个取压点之 间的距离4艮短，其摩擦压差比文丘里管的动压差小得多，可忽略不计。油气水三相混合物流经垂直向上管段上的总压差AF2是重位压差与摩擦压差之和，可表示为，AP2=A^!* (3)其中g是重力加速度，A是垂直管段上两个取压点之间的距离，义是垂直管段内壁的摩阻系数，D是垂直管段的内径。将式(2)代入式(3)得，油气水三相混合物的体积含气率,可表达为，义= (5)A — A;其中&是气相的密度，A是油水混合物的平均密度。当含水率-已知或已测得时，油水混合物的平均密度^可用式(6)计算，A^(W)A +k (6)这里，p。和/v分别是油相和水相的密度。才艮据有关定义，油气水三本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种油气水三相流量的在线即时测量装置，其特征是它由测量油气水三相混合物平均密度的垂直管段（１）、测量油气水三相流体总流量的文丘里管（２）及油水混合物含水率在线测量系统构成，它的含水率测量系统包括在线液体取样装置（４）、液相含水率测量管（５）、以及安装其上的微波式含水率仪（７），其中在线油水混合物取样装置（４）是由焊接在管壁外侧的取样环室（１８）、取样环缝（１５）、安装在管内部与取样环缝上沿平齐的导流环（１９）、取样孔（１６）、排气孔（１７）、以及螺旋叶片式的旋流器（３）构成，其取样环缝是在管壁上与管内主流方向成４５°夹角的多个长孔形成，取样环室内的排气孔是沿管壁周向均匀分布的与管内主流方向成１３５°夹角的多个孔形成，取样环室底部的取样孔经含水率测量管在文丘里管喉口下游的回流引射孔（６）连接，回流引射孔与管内主流方向成４５°夹角，在垂直管段上接有压力传感器Ｐ（１０），并联着ΔＰ２压差传感器（９），在垂直管段（１）上端与文丘里管的喉口部分并联着ΔＰ１压差传感器（８），在液相含水率测量部分的管内接有温度传感器Ｔ（１１）。
【技术特征摘要】
1. 一种油气水三相流量的在线即时测量装置，其特征是它由测量油气水三相混合物平均密度的垂直管段(1)、测量油气水三相流体总流量的文丘里管(2)及油水混合物含水率在线测量系统构成，它的含水率测量系统包括在线液体取样装置(4)、液相含水率测量管(5)、以及安装其上的微波式含水率仪(7)，其中在线油水混合物取样装置(4)是由焊接在管壁外侧的取样环室(18)、取样环缝(15)、安装在管内部与取样环缝上沿平齐的导流环(19)、取样孔(16)、排气孔(17)、以及螺旋叶片式的旋流器(3)构成，其取样环缝是在管壁上与管内主流方向成45°夹角的多个长孔形成，取样环室内的排气孔是沿管壁周向均匀分布的与管内主流方向成135°夹角的多个孔形成，取样环室底部的取样孔经含水率测量管在文丘里管喉口下游的回流引射孔(6)连接，回流引射孔与管内主流方向成45°夹角，在垂直管段上接有压力传感器P(10)，并联着ΔP2压差传感器(9)，在垂直管段(1)上端与文丘里管的喉口部分并联着ΔP1压差传感器(8)，在液相含水率测量部分的管内接有温度传感器T(11)...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈方非，何琪，
申请(专利权)人：陈方非，何琪，
类型：发明
国别省市：12
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