专利名称：孔板差压的天然气气液两相在线计量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及油田采油采气计量技术领域，特别涉及一种孔板差压的天然气气 液两相在线计量装置，用于天然气生产过程中单井产气量、产液量的实时在线计量，并具有 数据自动采集及远传功能。
背景技术：
天然气生产过程中，气井产气量、产液量是气田生产、管理的重要数据之一，既是 制定生产工艺、确定生产流程和生产管理方式的重要依据，也是优化气田配产、确保气藏合 理开采的基础数据。现有天然气单井气、液计量技术天然气单井产量的计量属于两相或多相流的计 量，湿气计量多采用的是单相仪表组合的测量方法，对工况变化的适应性不强。天然气单井 计量工艺分为站内分离计量和井口在线计量，所采用的计量装置均为单相流计量装置，各 种计量工艺中，最准确的方法仍是采用传统的分离技术，将各相分离后单独计量。天然气单井产量的计量主要分为站内分离计量和井口在线计量。站内分离计量工 艺所采用的装置主要包括分离器、孔板流量计、电动球阀等，单井来气经过节流降压后进入 分离器进行分离，分离后的单相气体经孔板流量计计量，产出液根据分离器排液电动球阀 的开关次数进行估算，气体计量为干气计量，计量精度高。井口在线计量采用的是旋进漩涡 流量计，将气井产出物的计量等效为单相气体的计量，忽略了产出液对计量精度的影响，数 据远传。现有技术的缺点无论是站内分离计量工艺，还是井口在线计量工艺，均不能有效 的计量天然单井的产液量。站内分离计量工艺采用的分离器排液电动球阀开关次数估算产 液量，由于电动球阀每次打开到关闭所排出的液体不同，导致单井产液量计量误差大。井口 在线计量工艺更是忽略了气井产液的计量，由于液相的存在导致气相的实际流速增大，再 加上气液两相之间复杂的相互作用使的气量实际测量差值偏高，导致了单井产气量的计量 误差。随着国内油气田的大规模开发及数字化管理需求，天然气气液两线在线计量装置 的需求正不断增长。在此背景下，我们开展了天然气气液两相在线计量技术研究，研发了基 于孔板差压的天然气气液两相在线计量装置。针对本实用新型，通过互联网进行了查新检索，筛选出了三项相近的专利技术1、 中国专利公开号CN101187660，提供了一种“双槽式孔板型混输计量装置”。由上游连接法 兰、测量直管、上游取压装置、稳压直管、下游取压装置、下游直管和下游连接法兰依次连接 而成，测量直管上设有压力变送器，上游取压装置与下游取压装置内各设有一片槽式孔板， 下游直管上设有温度变送器，各变送器与计算机相连接。基于Murdock计量模型关系式和 人工神经网络技术编制的双槽式孔板型混输计量装置流量处理软件，通过软件处理设定采 样频率，将采集的压力、压差和温度信号转化为气液流量数据，再利用人工神经网络系统对 计算的流量进行修正，得出最终的气液计量值。2、中国专利公开号CN201241692，提供了
3一种“湿天然气多相流量计”。由垂直管段、文丘里管和计算各相流量的计算机构成。在垂 直管段和文丘里管上装有压差传感器、温度和压力传感器，其计算机包括输入组分数据的 存储器、气液相平衡计算软件、多相流动力学模型的计算软件、及输出各相流量数据的显示 部分。在垂直管段测出湿天然气多相混合物平均密度，文丘里管测得湿天然气多相流总流 量，再将各传感器取得的数据送入计算机并与多相流量的流动力学模型比较和计算得出各 相的流量，可输出天然气流量、凝析液流量和含水率。3、中国专利公开号CN2731410，提供 了一种“气液两相交替流动装置”。包括气体连通管、气液分离管、进气管、储液室、虹吸管、 泄流室、压差计，气体连通管与储液室通过气液分离管连通，储液管通过虹吸管与气体连通 管相通，进气管与虹吸管连通，排出管置于泄流管内，在排出管内置有含水仪，气体连通管 上设有进口。
实用新型内容本实用新型的目的是提供一种孔板差压的天然气气液两相在线计量装置，能对 天然气单井进行产气量计量、产液量计量，打破传统的天然气先分离后计量的工艺模式，实 现天然气单井产气量、产液量在线计量，数据自动采集及远传，为生产监控和气藏动态管理 提供可靠的原始资料。本实用新型采用的技术方案是孔板差压的天然气气液两相在线计量装置，由天 然气井口装置、节流阀、阀门、气液两相计量装置、旁通阀和计算机采集传输系统组成；在天 然气井口装置上连接有油管采出管线和油套环空采出管线，油管采出管线与油套环空采出 管线连接总管线，总管线连接外输管线，在总管线上连接有节流阀，在节流阀的下游管线上 并联有旁通阀和气液两相计量装置，在气液两相计量装置的两端管线上分别连接有阀门； 其特征在于气液两相计量装置由孔板节流器、压力变送器、差压变送器组成，在孔板节流 器前端和孔板节流器后端分别有直管段，直管段能对通过的流体进行紊流；在孔板节流器 前端直管段内有压力变送器和温度传感器，压力变送器检测流体的压力；在孔板节流器上 设置有差压变送器，差压变送器用来检测流体经过孔板节流器时形成的差压；压力变送器 和差压变送器通过数据线与计算机采集传输系统连接，计算机采集系统用来采集各类数 据、计算单井产出气体及液体的流量，并通过GPRS进行数据远传。单井产出的气液两相流 体经紊流直管段紊流后在通过孔板节流器，在孔板前后形成压差，差压变送器、压力变送器 将采集的信息数据传输至计算机采集系统，计算机采集系统对信息数据进行分析、并通过 软件计算出流经孔板节流器的气体和液体两相流量。气体和液体两相通过孔板节流器时，在孔板节流器的孔板两侧中存在着差压噪 声，即差压脉动。这种噪声是两相流动的固有特性，与两相流的流量质量含气率密切相关。 在借鉴国内外大量理论研究和实验数据的基础上，经过气-液两相流测量工程试验，应用 一块标准节流孔板配以差压变送器、压力变送器、温度传感器，能根据差压测量平均值，计 算出天然气和凝析液两种介质的流量。本实用新型的有益效果本实用新型孔板差压的天然气气液两相在线计量装置，1、能解决目前天然气单井计量工艺中产出液无法准确计量的问题，实现了天然气 单井产气量、产液量的实时在线计量；2、计量精度高，在线计量产气量误差士5%，产液量误差士 10%，满足行业天然气单井计量标准(计量精度士 10% )；3、单井日产气量、产液量自动运算，数据显示M小时自动循环清零、储存，解决了 目前气田单井分离计量工艺需要人工切换计量流程和计算报表的问题。
附图1是孔板差压的天然气气液两相在线计量装置结构示意图。图中，1.天然气井口装置，2.油管采出管线，3.油套环空采出管线，4.节流阀， 5.阀门，6.气液两相计量装置，7.旁通阀，8.外输管线。
具体实施方式
实施例1 孔板差压的天然气气液两相在线计量装置，由天然气井口装置1、节流 阀4、阀门5、气液两相计量装置6、旁通阀7和计算机采集传输系统组成。在天然气井口装 置1上连接有一条油管采出管线2和一条油套环空采出管线3。油管采出管线2与油套环 空采出管线3连接总管线，总管线连接外输管线8。在总管线上连接有一个节流阀4，在节 流阀4的下游管线上并联有旁通阀7和气液两相计量装置6。在气液两相计量装置6的两 端管线上分别连接有一个阀门5。气液两相计量装置6由孔板节流器、压力变送器、差压变送器组成，在孔板节流器 前端和孔板节流器后端分别有直管段；在孔板节流器前端直管段内有压力变送器和温度传 感器；在孔板节流器上设置有差压变送器；压力变送器和差压变送器通过数据线与计算机 采集传输系统连接，来自压力变送器和差压变送器的4 20mA直流信号经I/V转换变成1 5V直流 电压信号，再经A/D变换成数字量；机内设有实时时钟，定时采样得到的信号经过数字滤波 和统计估计获得计量参数的值，按照实用数学模型便可算得汽水两相流的质量流量。
权利要求1. 一种孔板差压的天然气气液两相在线计量装置，由天然气井口装置(1)、节流阀 、阀门( 、气液两相计量装置(6)、旁通阀(7)和计算机采集传输系统组成；在天然气井 口装置(1)上连接有油管采出管线(2)和油套环空采出管线(3)，油管采出管线O)与油 套环空采出管线(3)连接总管线，总管线连接外输管线(8)，在总管线上连接有节流阀0)， 在节流阀的下游管线上并联有旁通阀(7)和气液两相计量装置(6)，在气液两相计量 装置(6)的两端管线上分别连接有阀门(5)；其特征在于气液两相计量装置(6)由孔板节 流器、压力变送器、差压变送器组成，在孔板节流器前端和孔板节流器后端分别有直管段； 在孔板节流器前端直管段内有压力变送器和温度传感器；在孔板节流器上设置有差压变送 器；压力变送器和差压变送器通过数据线与计算机采集传输系统连接。
专利摘要孔板差压的天然气气液两相在线计量装置，应用于油田采气计量。在天然气井口装置上连接有油管采出管线和油套环空采出管线，在总管线上连接有节流阀，在节流阀的下游管线上并联有旁通阀和气液两相计量装置；气液两相计量装置由孔板节流器、压力变送器、差压变送器组成；在孔板节流器前端直管段内有压力变送器和温度传感器；在孔板节流器上设置有差压变送器；压力变送器和差压变送器通过数据线与计算机采集传输系统连接。效果是能解决目前天然气单井计量工艺中产出液无法准确计量的问题，实现了天然气单井产气量、产液量的实时在线计量；产气量误差±5％，产液量误差±10％，满足天然气单井计量标准。
文档编号E21B47/00GK201908645SQ20102062361
公开日2011年7月27日 申请日期2010年11月23日 优先权日2010年11月23日
发明者付钢旦, 季伟, 张军, 张春源, 李强, 李莲明, 杨仓海, 杨海楠, 程世东, 穆谦益, 魏小林, 龙运辉 申请人:中国石油天然气股份有限公司