一种罐式三相流量计的制作方法

1.本发明涉及流体的分相流量及密度测量技术领域，具体为一种罐式三相流量计。


背景技术：

2.现代工业很多场合需要测量流量，但是在三相流体或两相分相流量测量方面，技术还不成熟，比如对油田生产井产出的油气水三相分相测量方面，准确度还不能满意，因为目前我国的大部分油井产油量很低，在每天1至3吨以内，产水却很多在每天10至30吨之间，同时还有多少不一的产气量，产出的油水部分乳化在一起，乳化液还会和气体形成泡沫状的絮状物，而我们希望了解的是油的准确的产量，在这种水多油少还有气体混杂的苛刻条件下，现有的三相流量计还难以胜任。
3.在湿蒸汽中气相与水相各自的流量测量方面，还没有准确方便低成本的测量方法。总之，在三相流体或两相分相流量测量方面还没有较成熟的技术，还需要进一步提升。
4.目前在三相流体或两相分相流量测量方面有很多方式，如通过电容法或者放射性法测量流体的混合密度，同时测量多相流体的总流量，然后计算各相流体各自的流量，这种方法对乳化液准确，但在各相分离状态下，各相在流动状态流速不一样，很难测准混合密度。还有采用先将各相分离，然后分别对各相单独测量流量，这种方法一般装置复杂体积大，计量成本过高。还有采用孔板流量计，同时通过汽水两相流体，通过压差的波动判断汽水各自的流量，这种方法需要大量的实验数据作为判断的基础，但是现场的压力与汽水各自的流量变化很大，因此由于基础数据不足，判断准确性不高。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种罐式三相流量计，包括立式计量罐、压差计、流量计和自动控制系统，所述计量罐的侧壁上方设置有上进口管道和上出口管道，所述计量罐的侧壁下方设置有下进口管道和下出口管道，所述上进口管道设置有第一阀门，所述上出口管道设置有第二阀门，所述下进口管道设置有第三阀门，所述下出口管道设置有第四阀门，设置有压差计，连接在上出口管道与下出口管道，测量上下出口管道之间的压差。所述上出口管道与下出口管道的输出端连通至同一管道中，且该管道设置有流量计；
6.所述自动控制系统用于计算各相的流量与密度，根据控制程序以及压差计与流量计的测量数据控制电动阀门的打开与关闭。
7.可选的，所述第一阀门和第三阀门为手工阀门或电动阀门其中的一种。
8.可选的，所述第二阀门和第四阀门为电动阀门。
9.一种罐式三相流量密度计的测量方法，包括以下步骤：
10.s1、混输的多相流体，进入罐内后，由于重力作用，会有某相流体如气或水分离出来聚集在罐内的上部或下部，通过进出口阀门的配合，可以形成只有一相流体流出罐体，而另外两相或者一相或者三相(天然气生产井加入泡沫剂后，形成的油水与天然气组成的泡沫)留存在罐内。或者只有一相流体存留在罐内，另外两相或者一相或者三相(天然气生产
井加入泡沫剂后，形成的油水与天然气组成的泡沫)流出罐体。
11.s2、在第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，气体从上部流出罐体，油水两相存留罐内状态下，在出口只是流出气体的时间内，选时间t1到t2，从t1到t2之间，压差变化了δp，压差的变化与其它两相同时间进入罐内的总体积，与进入罐内的油水两相的平均密度以及气体密度有关，如下式，
[0012][0013]
其中δv
ow
是在t1到t2之间进入罐内的油水两相总体积，ρ
ow
是以上体积油水的平均密度。ρg是气体的密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0014]
取压差的平均变化速率取油水平均总流量得出下式，
[0015][0016]
s3、在第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，油水两相从下部流出罐体，气相存留罐内的情况下，要把油水两相当做一相处理，但是油水两相也要重力分离，水先流出，油后流出。因此要把油水两相从进入罐内，到全部流出罐体的全程作为一个时间段。过程开始第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，气体已经充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从底部管道流出罐体，记录此刻的压差为p1。然后打开第二阀门，打开后关闭第四阀门。油水开始存留在罐内，只有气体一相流出罐体。在油水接近上部出口时，记录此刻的压差为p2，同时打开下部第四阀门，打开后记录此时的时间为t1，然后关闭上部第二阀门，油水两相流出罐体，气体存留罐内，当压差下降到p1时，记录此时的时间t2。在t1与t2之间压差变化量与同时间内气体流入罐内体积的关系如下，
[0017][0018]
其中δvg是在t1到t2之间进入罐内的气相总体积，ρ
ow
是同时间流出罐体的油水的平均密度。ρg是气体的密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0019]
取压差的平均变化速率取气体平均总流量得出下式，
[0020][0021]
s4、与s2同理，在第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，水从下部流出罐体，油气两相存留罐内状态下，在出口只是流出水的时间内，选时间t1到t2，，从t1到t2之间，压差变化了δp，压差的变化与其它两
相同时间进入罐内的总体积，与进入罐内的油气两相的平均密度以及水密度有关，如下式，
[0022][0023]
其中δv
og
是在t1到t2之间进入罐内的油气两相总体积，ρ
og
是以上体积油气的平均密度。ρw是水的密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0024]
取压差的平均变化速率取油气平均总流量得出下式，
[0025][0026]
s5、与s3同理，在第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，油气两相从上部流出罐体，水相存留罐内的情况下，这种情况要把油气两相当做一相处理，但是油气两相也要重力分离，气先流出，油后流出。因此要把油气两相从进入罐内，到全部流出罐体的全程作为一个时间段。过程开始第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，水已经充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从上部管道流出罐体，记录此刻的压差为p1，然后打开下部第四阀门，打开后关闭上部第二阀门。油气开始存留在罐内，只有水一相流出罐体。在油气接近下部出口时，记录此刻的压差为p2，同时打开上部第二阀门，打开后记录此时的时间为t1，然后关闭下部第四阀门。油气两相流出罐体，水存留罐内，当压差上升到p1时，记录此时的时间t2。压差变化与水流入体积的关系如下，
[0027][0028]
其中δvw是在t1到t2之间进入罐内的水相总体积，ρw是水的密度。ρ
og
是t1到t2之间流出罐内的油气两相平均密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0029]
取压差的平均变化速率取水平均总流量，得出下式，
[0030][0031]
s6、在第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，气体充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从底部管道流出罐体的状态下，压差计测量的是气体的压差，通过下式可以求出气体的密度ρg，
[0032]
pg/g/h＝ρg[0033]
其中pg是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离。g是重力加速度。
[0034]
在第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，水充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从上部管道流出罐体的状
态下的状态下，压差计测量的是水的压差，通过下式可以求出水的密度ρw，
[0035]
pw/g/h＝ρw[0036]
其中pw是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离。g是重力加速度。
[0037]
流量计随时都在计量油气水的总体积流量，我们可以求出油气水三相总平均体积流量q
ogw
。
[0038]
我们可以得到以下关于压差与流量的6个基本公式，
[0039][0040][0041][0042][0043]qogw
＝q
ow
+qg[0044]qogw
＝q
og
+qw[0045]
加上可以测出的气体密度与水密度，以及油气水的总体积流量。作为三相流量计量的基础，通过变换进口管道阀门与出口管道阀门的组合，解决三相流量计量与密度计量的一系列问题。
[0046]
s7、如果进入罐内的是两相流而不是三相流，采用以下的计量方法。在第一阀门关闭，第三阀门打开，两相流体从计量罐下部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，流出是较轻的一相，在出口只是流出较轻的-相的时间内，选时间t1与t2，在时间t1到t2之间压差的变化δp与较重的另一相的流入体积与密度以及流出的这相密度有关，如下式，
[0047][0048]
其中δv
重
是在t1到t2之间进入罐内的较重一相体积，ρ
重
是较重一相密度，ρ
轻
是较轻一相密度，s是罐内截面积，g是重力加速度；
[0049]
取压差的平均变化速率取较重一相的平均总流量得出下式，
[0050][0051]
s8、在第一阀门打开，第三阀门关闭，两相流体从计量罐上部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，流出是较重的一相，在出口只是流出较重的一相的时间内，选时间t1
与t2，在时间t1到t2之间压差的变化δp与较轻的另一相的流入体积与密度以及流出的这相密度有关，如下式，
[0052][0053]
其中δv
轻
是在t1到t2之间进入罐内的较轻一相体积，ρ
重
是较重一相密度，ρg是较轻一相密度，s是罐内截面积，g是重力加速度，
[0054]
取压差的平均变化速率取较轻一相的平均总流量得出下式，
[0055][0056]
s9、在第一阀门关闭，第三阀门打开，两相流体从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，较轻一相充满罐内压差计测量范围的空间，两相流体都从底部管道流出罐体的状态下，压差计测量的是较轻一相的压差，通过下式可以求出较轻一相的密度ρ
轻
，
[0057]
p
轻
/g/h＝ρ
轻
[0058]
其中p
轻
是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离，g是重力加速度；
[0059]
在第一阀门打开，第三阀门关闭，两相流体从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，较重一相流体充满罐内压差计测量范围的空间，两相流体都从上部管道流出罐体的状态下，压差计测量的是较重一相的压差，通过下式可以求出较重一相的密度ρ
重
，
[0060]
p
重
/g/h＝ρ
重
[0061]
其中p
重
是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离，g是重力加速度；
[0062]
流量计随时都在计量两相流体的总体积流量，我们可以求出两相流体总平均体积流量q
总
，
[0063]q总
＝q
轻
+q
重
[0064]
我们可以得到以下关于压差与流量的3个基本公式，
[0065][0066][0067]q总
＝q
轻
+q
重
。
[0068]
加上可以测出的两相流体各自的密度。作为两相流量计量的基础，通过变换进口管道阀门与出口管道阀门的组合，解决两相流量计量与密度计量的一系列问题。
[0069]
如果进入罐内的是单相流而不是三相流，采用以下的计量方法。
[0070]
在进入罐内的是单相流时，压差计测量的是这相流体的压差，通过下式可以求出这相流体的密度，
[0071]
p/g/h＝ρ
[0072]
其中p是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离。g是重力加速度。ρ是这相流体的密度。用此密度乘以流量计测出的流量值可以得出瞬时的质量流量。
附图说明
[0073]
图1为本发明的结构示意图；
[0074]
图2至图9是用第一种模式进行三相流计量过程中不同阶段的示意图；
[0075]
图10至图17是用第二种模式进行三相流计量过程中不同阶段的示意图。
[0076]
附图标号说明：
[0077]
1、计量罐；2、上进口管道；3、上出口管道；4、下进口管道；5、下出口管道；6、第一阀门；7、第二阀门；8、第三阀门；9、第四阀门；10、压差计；11、流量计；12、进口管道；13、出口管道。
[0078]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图作进一步说明。
具体实施方式
[0079]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0080]
请参阅图1-图17，本发明提供一种罐式三相流量计，包括立式计量罐1、压差计10、流量计11和自动控制系统，计量罐1的侧壁上方设置有上进口管道2和上出口管道3，计量罐1的侧壁下方设置有下进口管道4和下出口管道5，上进口管道2设置有第一阀门6，上出口管道3设置有第二阀门7，下进口管道4设置有第三阀门8，下出口管道5设置有第四阀门9，上出口管道3与下出口管道5之间设置有压差计10，连接在上出口管道3与下出口管道5，测量上下出口管道之间的压差。上出口管道3与下出口管道5的输出端连通至同一管道中，且该管道设置有流量计11；自动控制系统用于计算各相各自的流量与密度，根据控制程序以及压差计与流量计的测量数据控制电动阀门的打开与关闭；其中上进口管道2和下进口管道4其中的一端相连通且连接部位构成一个进口管道12，上出口管道3和下出口管道5其中的一端相连通且连接部位构成一个出口管道13。
[0081]
参阅图1，第一阀门6和第三阀门8为手工阀门或电动阀门其中的一种，第二阀门7和第四阀门9为电动阀门；可以根据所适用的环境选择不同型号的阀门。
[0082]
参阅图1-图17，本发明还提供了一种罐式三相流量密度计的测量方法，包括以下步骤：
[0083]
s1、混输的多相流体，进入罐内后，由于重力作用，会有某相流体如气或水分离出来聚集在罐内的上部或下部，通过进出口阀门的配合，可以形成只有一相流体流出罐体，而另外两相或者一相或者三相(天然气生产井加入泡沫剂后，形成的油水与天然气组成的泡沫)留存在罐内。或者只有一相流体存留在罐内，另外两相或者一相或者三相(天然气生产井加入泡沫剂后，形成的油水与天然气组成的泡沫)流出罐体。
[0084]
s2、在第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀
门打开，第四阀门关闭，气体从上部流出罐体，油水两相存留罐内状态下，在出口只是流出气体的时间内，选时间t1到t2，从t1到t2之间，压差变化了δp，压差的变化与其它两相同时间进入罐内的总体积，与进入罐内的油水两相的平均密度以及气体密度有关，如下式，
[0085][0086]
其中δv
ow
是在t1到t2之间进入罐内的油水两相总体积，ρ
ow
是以上体积油水的平均密度。ρg是气体的密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0087]
取压差的平均变化速率取油水平均总流量得出下式，
[0088][0089]
s3、在第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，油水两相从下部流出罐体，气相存留罐内的情况下，要把油水两相当做一相处理，但是油水两相也要重力分离，水先流出，油后流出。因此要把油水两相从进入罐内，到全部流出罐体的全程作为一个时间段。过程开始第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，气体已经充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从底部管道流出罐体，记录此刻的压差为p1。然后打开第二阀门，打开后关闭第四阀门。油水开始存留在罐内，只有气体一相流出罐体。在油水接近上部出口时，记录此刻的压差为p2，同时打开下部第四阀门，打开后记录此时的时间为t1，然后关闭上部第二阀门，油水两相流出罐体，气体存留罐内，当压差下降到p1时，记录此时的时间t2。在t1与t2之间压差变化量与同时间内气体流入罐内体积的关系如下，
[0090][0091]
其中δvg是在t1到t2之间进入罐内的气相总体积，ρ
ow
是同时间流出罐体的油水的平均密度。ρg是气体的密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0092]
取压差的平均变化速率取气体平均总流量得出下式，
[0093][0094]
s4、与s2同理，在第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，水从下部流出罐体，油气两相存留罐内状态下，在出口只是流出水的时间内，选时间t1到t2，，从t1到t2之间，压差变化了δp，压差的变化与其它两相同时间进入罐内的总体积，与进入罐内的油气两相的平均密度以及水密度有关，如下式，
[0095][0096]
其中δv
og
是在t1到t2之间进入罐内的油气两相总体积，ρ
og
是以上体积油气的平均密度。ρw是水的密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0097]
取压差的平均变化速率取油气平均总流量得出下式，
[0098][0099]
s5、与s3同理，在第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，油气两相从上部流出罐体，水相存留罐内的情况下，这种情况要把油气两相当做一相处理，但是油气两相也要重力分离，气先流出，油后流出。因此要把油气两相从进入罐内，到全部流出罐体的全程作为一个时间段。过程开始第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，水已经充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从上部管道流出罐体，记录此刻的压差为p1，然后打开下部第四阀门，打开后关闭上部第二阀门。油气开始存留在罐内，只有水一相流出罐体。在油气接近下部出口时，记录此刻的压差为p2，同时打开上部第二阀门，打开后记录此时的时间为t1，然后关闭下部第四阀门。油气两相流出罐体，水存留罐内，当压差上升到p1时，记录此时的时间t2。压差变化与水流入体积的关系如下，
[0100][0101]
其中δvw是在进入罐内的水相总体积，ρw是水的密度。ρ
og
是t1到t2之间流出罐内的油气两相平均密度。s是罐内截面积，g是重力加速度。
[0102]
取压差的平均变化速率取水平均总流量，得出下式，
[0103][0104]
s6、在第一阀门关闭，第三阀门打开，油气水三相从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，气体充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从底部管道流出罐体的状态下，压差计测量的是气体的压差，通过下式可以求出气体的密度，
[0105]
pg/g/h＝ρgꢀꢀ⑨
[0106]
其中pg是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离。g是重力加速度。
[0107]
在第一阀门打开，第三阀门关闭，油气水三相从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，水充满罐内压差计测量范围的空间，油气水都从上部管道流出罐体的状
态下的状态下，压差计测量的是水的压差，通过下式可以求出水的密度，
[0108]
pw/g/h＝ρwꢀꢀ⑩
[0109]
其中pw是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离。g是重力加速度。
[0110]
流量计随时都在计量油气水的总体积流量，我们可以求出油气水三相总平均体积流量q
ogw
。
[0111]
我们可以得到以下关于压差与流量的6个基本公式，
[0112][0113][0114][0115][0116][0117][0118]
加上可以测出的气体密度与水密度，以及油气水的总体积流量。作为三相流量计量的基础，通过变换进口管道阀门与出口管道阀门的组合，解决三相流量计量与密度计量的一系列问题。
[0119]
如果进入罐内的是两相流而不是三相流，采用以下的计量方法。
[0120]
s7、在第一阀门关闭，第三阀门打开，两相流体从计量罐下部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，流出是较轻的一相，在出口只是流出较轻的一相的时间内，选时间t1与t2，在时间t1到t2之间压差的变化δp与较重的另一相的流入体积与密度以及流出的这相密度有关，如下式，
[0121][0122]
其中δv
重
是在t1到t2之间进入罐内的较重一相体积，ρ
重
是较重一相密度，ρ
轻
是较轻一相密度，s是罐内截面积，g是重力加速度；
[0123]
取压差的平均变化速率取较重一相的平均总流量
[0124]
得出下式，
[0125][0126]
s8、在第一阀门打开，第三阀门关闭，两相流体从计量罐上部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，流出是较重的一相，在出口只是流出较重的一相的时间内，选时间t1与t2，在时间t1到t2之间压差的变化δp与较轻的另一相的流入体积与密度以及流出的这相密度有关，如下式，
[0127][0128]
其中δv
轻
是在t1到t2之间进入罐内的较轻一相体积，ρ
重
是较重一相密度，ρg是较轻一相密度，s是罐内截面积，g是重力加速度，
[0129]
取压差的平均变化速率取较轻一相的平均总流量，得出下式，
[0130][0131]
s9、在第一阀门关闭，第三阀门打开，两相流体从计量罐下部进入罐内，第二阀门关闭，第四阀门打开，较轻一相充满罐内压差计测量范围的空间，两相流体都从底部管道流出罐体的状态下，在压差计测量的是较轻一相的压差，通过下式可以求出较轻一相的密度，
[0132][0133]
其中p
轻
是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离，g是重力加速度；
[0134]
在第一阀门打开，第三阀门关闭，两相流体从计量罐上部进入罐内，第二阀门打开，第四阀门关闭，较重一相流体充满罐内压差计测量范围的空间，两相流体都从上部管道流出罐体的状态下，压差计测量的是较重一相的压差，通过下式可以求出较重一相的密度，
[0135][0136]
其中p
重
是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离，g是重力加速度；
[0137]
流量计随时都在计量两相流体的总体积流量，我们可以求出两相流体总平均体积流量q
总
，
[0138][0139]
我们可以得到以下关于压差与流量的3个基本公式，
[0140]
[0141][0142][0143]
加上可以测出的两相流体各自的密度以及两相的总体积流量。作为两相流量计量的基础，通过变换进口管道阀门与出口管道阀门的组合，解决两相流量计量与密度计量的一系列问题。
[0144]
如果进入罐内的是单相流而不是三相流，采用以下的计量方法。
[0145]
在进入罐内的是单相流时，压差计测量的是这相流体的压差，通过下式可以求出这相流体的密度，
[0146][0147]
其中p是此刻的压差值，h是压差计上下测点的距离。g是重力加速度。ρ是这相流体的密度。用此密度乘以流量计测出的流量值可以得出瞬时的质量流量。
[0148]
在三相流测量中，有两种计量模式，第一种计量模式将密度最小的流体作为一相，其余两相作为一相，计量罐1采用下进口管道4，关闭上进口管道2；第二种计量模式将密度最大的流体作为一相，其余两相作为一相，计量罐1采用上进口管道2，关闭下进口管道4。
[0149]
在两相流测量中，亦采取这两种计量模式。
[0150]
实施例一
[0151]
其中，第一种模式，以油气水为例，计量罐1采用下进口管道4，首先打开出口下部阀门关闭出口上部阀门，形成在下出口管道5上沿以上，压差计10上下测压点之间的测量空间内全部存留的是气体，油气水三相全部从下部管道上沿以下空间通过罐体，如图2所示。形成这种状态后，进入第一步计量的过渡阶段，打开出口上部阀门如图3，同时记录此时的压差值p1，上部阀门打开后，关闭出口下部阀门如图4所示，关闭完成后记录关闭时间t1。此时正式进入第一步计量，气体从上部管道流出罐体，进入的油水两相流体沉积在罐内如图5所示。
[0152]
这种状况下，持续到时间t2，此时间内，油水两相流体不能流出罐体，如图6所示，因此确定这个时间t2很关键。在第一次计量时，没有油水两相的流量数据，可以根据流量数据与压差数据帮助确定这个时间。从t1算起，当三相流体累计进入罐内的体积等于罐内压差计10两测点之间体积时，看压差的数值，如果压差值大于压差计10两测点之间80％是油20％是气的压差值时，以这个时间为t2值。如果压差值小于压差计10两测点之间80％是油20％是气的压差值时，继续等待，直到等于压差计10两测点之间80％是油20％是气的压差值时，以这个时间为t2值。
[0153]
有了第一个t2值，就可以完成一次完整的计量，求出第一个油水两相的流量，确定第二个t2值时，将压差计10两测点之间罐内的空间体积乘以0.9后，除以第一个油水两相的流量，得到的数值加上t1值就是第二个t2值。以后以此类推获得后续的t2值。
[0154]
计录时间值t2与t2时的压差值p2，先求出压差变化速率的绝对值
然后列出下式，
[0155][0156]
s是计量罐截面积，g是重力加速度，q
ow
是时间t1到时间t2之间进入罐内的油水两相流体的平均总体积流量，ρ
ow
是进入罐内的油水两相的混合密度，ρg是气体的密度。
[0157]
从时间t2开始第二步计量过渡阶段，打开出口下部阀门如图7所示，打开后关闭出口上部阀门如图8所示。关闭完成正式进入第二步计量，油水两相从下部管道流出罐体，进入的三相流体中的气体存留在罐内如图9所示，这种状况下，持续到在下出口管道5上沿以上，压差计10上下测压管之间的测量空间内全部存留的是气体，压差值又恢复到p1，记录此时间t3。先求出压差变化速率的绝对值然后列出下式，
[0158][0159]
s是计量罐截面积，g是重力加速度，qg是时间t3到时间t2之间进入罐内的气体的平均体积流量，ρ
ow
是进入罐内的油水两相的混合密度，ρg是气体的密度。t3时刻与图2的状态相同，又开始上述的计量过程，循环往复进行计量。
[0160]
流量计11随时都在进行油气水三相总流量测量，我们求出在t1到t3时间内油气水的平均总流量q
gwo
，结合以上油水总流量与气体流量的计算公式得到以下方程组，
[0161][0162][0163]qogw
＝q
ow
+qgꢀꢀꢀ
(3)
[0164]qwo
＝qw+qoꢀꢀ
(4)
[0165][0166]
其中油平均体积流量qo、水平均体积流量qw、气平均体积流量qg、油水两相平均总体积流量q
wo
、进入罐内的油水的混合密度ρ
wo
共5个未知数。方程组中的其他参数，三相总平均体积流量q
gwo
、油密度ρo、水密度ρw、气密度ρg、计量罐1截面积s、单位时间内压差变化量pu与p
u1
、重力加速度g都是已知的。因此通过这5个方程可以解出上述5个未知数，我们需要的气体平均体积流量、油平均体积流量、水平均体积流量就可以得到了。体积流量乘以密度就可以得到各自的质量流量。
[0167]
其中气密度ρg随压力温度变化而变化，一般是根据压力与温度值计算得出，但是在本装置可以通过压差值计算出，在t1与t3时刻，压差计10显示是气体形成的压差值，用这个压差值通过以下计算得出气体密度。
[0168]
pg/g/h＝ρgꢀꢀꢀꢀ
(6)
[0169]
其中pg是此刻的压差值，h是压差计10上下测点的距离。
[0170]
其中，第二种模式，以油气水为例，计量罐1采用上进口管道2，首先打开出口上部阀门关闭出口下部阀门，形成在上出口管道3下沿以下，压差计10上下测压点之间的测量空间内全部沉积的是水，油气水三相全部从上部管道下沿以上空间通过罐体，如图10所示。形成这种状态后，进入第一步计量的过渡阶段，打开出口下部阀门如图11，同时记录此时的压差值p1，下部阀门打开后，关闭出口上部阀门如图12所示，关闭完成后记录关闭时间t1。此时正式进入第一步计量，水从下部管道流出罐体，进入的三相流体中其它两相存留在罐内如图13所示。
[0171]
这种状况下，持续到时间t2，此时间内，油气两相流体不能流出罐体，如图14所示，因此确定这个时间t2很关键。在第一次计量时，没有油气两相的流量数据，可以根据流量数据与压差数据帮助确定这个时间。从t1算起，当三相流体累计进入罐内的体积等于罐内压差计10两测点之间体积时，看压差的数值，如果压差值小于压差计10两测点之间80％是油20％是水的压差值时，以这个时间为t2值。如果压差值大于压差计10两测点之间80％是油20％是水的压差值时，继续等待，直到等于压差计10两测点之间80％是油20％是水的压差值时，以这个时间为t2值。有了第一个t2值，就可以完成一次完整的计量，求出第一个油气两相的总流量，确定第二个t2值时，将压差计10两测点之间罐内的空间体积乘以0.9后，除以第一个油水两相的总流量，得到的数值加上t1值就是第二个t2值。以后以此类推获得后续的t2值。
[0172]
计录时间值t2与t2时的压差值p2，先求出压差变化速率的绝对值然后列出下式，
[0173][0174]
s是计量罐截面积，g是重力加速度q
og
是时间t1到时间t2之间进入罐内的油气两相流体的平均总体积流量，ρ
og
是进入罐内的油气两相的混合密度，ρw是水的密度。
[0175]
从时间t2开始第二步计量过渡阶段，打开出口下部阀门如图15所示，打开下部阀门后关闭出口上部阀门如图16所示。关闭完成正式进入第二步计量，油气两相从上部管道流出罐体，进入的三相流体中的水沉积在罐内如图17所示，这种状况下，持续到在上出口管道3下沿以下，压差计10上下测压管之间的测量空间内全部存留的是水，压差值又恢复到p1，记录此时间t3。先求出压差变化速率的绝对值然后列出下式，
[0176][0177]
s是计量罐截面积，g是重力加速度，qw是时间t3到时间t2之间进入罐内的水的平均体积流量，ρ
og
是进入罐内的油气两相的混合密度，ρw是水的密度。t3时刻与图10的状态相同，又开始上述的计量过程，循环往复进行计量。
[0178]
流量计11随时都在进行油气水三相总流量测量，我们求出在t1到t3时间内油气水
总流量的平均值q
gwo
，结合以上油气总流量与水流量的计算公式得到以下方程组，
[0179][0180][0181]qogw
＝q
og
+qwꢀꢀꢀꢀ
(9)
[0182]qog
＝qg+qoꢀꢀꢀ
(10)
[0183][0184]
其中油平均体积流量qo、水平均体积流量qw、气平均体积流量qg、油气两相平均总体积流量q
og
、进入罐内的油气的混合密度ρ
og
共5个未知数。方程组中的其他参数，三相总平均体积流量q
gwo
、油密度ρo、水密度ρw、气密度ρg、计量罐1截面积s、单位时间内压差变化量p
u-1
与p
u1-1
、重力加速度g都是已知的。因此通过这5个方程可以解出上述5个未知数，我们需要的气体平均体积流量、油平均体积流量、水平均体积流量就可以得到了。体积流量乘以密度就可以得到各自的质量流量。
[0185]
在t1与t3时刻，压差计10显示是水形成的压差值，用这个压差值通过以下计算得出水密度。
[0186]
pw/g/h＝ρwꢀꢀ
(12)
[0187]
其中pw是此刻的压差值，h是压差计10上下测点的距离，g是重力加速度，ρw是水密度。
[0188]
以上介绍了两种测量模式，我们可以利用以上两种测量模式的结果一起进行计算，即使油气水三相的密度值未知，亦可以计算出油气水分相流量。
[0189]
方法如下：
[0190]
第一种模式得出以下方程，
[0191][0192][0193]qogw
＝q
ow
+qgꢀꢀ
(3)
[0194]
以上三式可以解出q
ow
，qg，(ρ
wo-ρg)三个未知数。同理第二种模式得出以下方程，
[0195][0196][0197]qogw
＝q
og
+qwꢀꢀ
(9)
[0198]
以上三式可以解出q
og
，qw，(ρ
w-ρ
og
)三个未知数。
[0199]
至此已经求出水相平均体积流量qw和气相平均体积流量qg，而油气水三相平均体积总流量是已知的，因此，油相平均体积流量qo也可以求出，这样就完成了油气水分相流量的计量。知道油气水各自流量后，还可以计算出油密度ρo水密度ρw，如下式
[0200][0201][0202]
其中(ρ
w-ρ
og
)，(ρ
wo-ρg)，qo，qw，qg，q
wo
，q
og
和ρg(通过测量已得出)都是已知，因此油密度ρo和水密度ρw也可计算出来。
[0203]
以上的计量需要在计量罐1进口设置上下两个管道，通过电动或手动控制阀门，如图1，计量时可以先用第一种模式计量，打开下进口管道4，流体从下部进入，完成第一种模式的计量得出测量数据。然后打开上进口管道2，关闭下进口管道4，进行第二种模式计量，流体从上部进入，完成第二种模式的计量得出测量数据。取得以上两次测量数据后，计算出油密度ρo、水密度ρw和气密度ρg。获得这些密度值后，可以根据现场情况采用单一的下部管道模式(第一种模式)或者上部管道模式(第二种模式)，进行三相流量计量。一般来说如果三相流中气体含量较大采用第一种模式，三相流中水含量较大采用第二种模式。如果被测流体的密度值经常变化，可以隔一段时间进行上下两种模式的计量，求出当时的油密度ρo、水密度ρw和气密度ρg，然后改为单一的上部管道模式或者下部管道模式。
[0204]
还有一种复杂的三相流体，由于加入泡沫剂，部分的气体与油水形成泡沫，还有部分气体与部分油水处于游离状态，对于这种三相流体依然可以计量三相各自流量。在第一种模式下计量，
[0205][0206][0207]
在第一步测量时得到以上方程，q
wo
是油水两相的总平均流量，pu是第一步测量时的压差变化速率，q
g2
是泡沫中气体的平均流量，ρ
og2w
是泡沫中的气体与进入罐内的油水两相流体三者的平均密度。ρ
wo
是进入罐内的油水两相的平均密度。ρg是气体密度。
[0208][0209]
在第二步测量时得到以上方程，q
g1
是未进入泡沫的游离气体的平均体积流量。p
u1
是第二步测量时的压差变化速率，
[0210]qogw
＝q
ow
+qgꢀꢀ
(3)
[0211]qow
＝qw+qoꢀꢀ
(17)
[0212]qg1
＝q
g-q
g2
ꢀꢀ
(18)
[0213][0214][0215]
以上5个方程是关系式，与前面三个方程((1)，(15)，(16))共8个方程组成方程组，共有q
wo
，ρ
wo
，ρ
og2w
，qg，qw，qo，q
g1
，q
g2
八个未知数，在水密度ρw，油密度ρo，气体密度ρg已知情况下，可以解出qg，qw，qo即气体平均体积流量，水平均体积流量和油平均体积流量，在第一步计量时可以通过压差计10测出气体密度ρg。
[0216]
实施例二：
[0217]
进行两相流计量时，可以直接测出两相流体各自的密度。
[0218]
计量罐1采用下进口管道4，首先打开出口下部阀门关闭出口上部阀门，形成在下出口管道5上沿以上，压差计10上下测压点之间的测量空间内全部存留的是密度较小的流体，进入计量罐的流体全部从下部出口管道上沿以下空间通过罐体，如图2所示。用此时的压差值通过以下计算得出密度小的一相的密度。
[0219]
p
轻
/g/h＝ρ
轻
ꢀꢀ
(21)
[0220]
其中p
轻
是此刻的压差值，ρ
轻
是密度小的一相的密度，h是压差计10上下测点的距离。g是重力加速度。
[0221]
计量罐1采用上进口管道2，首先打开出口上部阀门关闭出口下部阀门，形成在上出口管道3下沿以上，压差计10上下测压点之间的测量空间内全部存留的是密度较大的流体，进入计量罐的流体全部从上部出口管道下沿以上空间通过罐体，如图10所示。用此时的压差值通过以下计算得出密度大的一相的密度。
[0222]
p
重
/g/h＝ρ
重
ꢀꢀ
(22)
[0223]
其中p
重
是此刻的压差值，ρ
重
是密度大的一相的密度，h是压差计10上下测点的距离。g是重力加速度。
[0224]
在已知进入计量罐的两相流体各自的密度后，对两相流的计量可以实现某种意义上的瞬时流量测量。
[0225]
在第一模式，在第一步计量中，较轻一相从上部流出罐体，较重一相沉积在罐内，任意取某一时间段δt内压差的变化量δp，求出压差变化速率的绝对值后，得出下式，
[0226][0227]
s是计量罐截面积，g是重力加速度，q
重
是δt时间内进入罐内的密度大一相流体的平均体积流量，ρ
重
就是密度大一相的密度，ρ
轻
是密度小一相的密度，由于ρ
重
与ρ
轻
已知，因此
可以立即求出q
重
。
[0228]
求出在δt时间内的总流量的平均值q
总
。通过下式可以求出另外一相在δt时间内的平均体积流量q
轻
。
[0229]q轻
＝q
总-q
重
ꢀꢀ
(24)
[0230]
在δt足够小的情况下，可以认为求出的q
重
与q
轻
是瞬时流量值。
[0231]
如上述，在从第一步计量转换到第二步计量时要计算t2时间值，我们在第一步过程中得到了较重一相流量，将压差计10两测点之间罐内的空间体积乘以0.9后，除以这个流量，得到的数值加上t1值就是第二个t2值。从而转换到第二步计量。在第二步正式计量时，较重-相从下部流出罐体，较轻一相沉积在罐内，任意取某一时间段δt内压差的变化量δp，求出压差变化速率的绝对值后，得出下式，
[0232][0233]
s是计量罐截面积，g是重力加速度，，q
轻
是δt时间内进入罐内的密度小一相流体的平均体积流量，ρ
重
就是密度大一相的密度，ρ
轻
是密度小一相的密度。由于ρ
重
与ρ
轻
已知，因此可以立即求出q
重
。
[0234]
求出在δt时间内的总流量的平均值q
总
。通过下式可以求出另外一相在δt时间内的平均体积流量q
重
。
[0235]q重
＝q
总-q
轻
ꢀꢀ
(26)
[0236]
在δt足够小的情况下，可以认为求出的q
重
与q
轻
是瞬时流量值。
[0237]
在已知进入计量罐的两相流体各自的密度后，在不要求瞬时流量测量的情况下，可以省去流量计依然可以测量出两相各自的流量。
[0238]
如上述，在第一步计量中，较轻一相从上部流出罐体，较重一相沉积在罐内，我们可以求出较重的一相的瞬时流量q
重
，在没有流量计的情况下，在第一步计量中不能求出较轻一相的流量q
轻
。根据求出的q
重
可以计算出第一步计量转换到第二步计量时的时间t2，达到时间t2后，转入第二步计量中，较轻一相存留在罐内，较重一相从下部流出罐体，在第二步计量中可以求出较轻的一相的瞬时流量q
轻
，在没有流量计的情况下，在第二步计量中不能求出较重一相的流量q
重
。因此两步计量中分别求出了两相流体各自的流量，可以不需要流量计，这样在现场实施时大大减少计量的复杂性，实用大大提升。
[0239]
以上是两相流测量第一模式下的计量方法，在第二模式下，计量方式与第一模式类似。进行两相流量计量，一般来说如果两相流中较轻的流体含量较大采用第一种模式，两相流中较重的流体含量较大采用第二种模式。
[0240]
实施例三：
[0241]
如果测量的是单相流体，压差计10显示的压差始终不变，通过下式可以求出瞬时质量流量，
[0242]
[0243]
qm＝q
×
ρ
ꢀꢀ
(28)
[0244]
其中直接测出的压差值pk、上下测压点之间的距离h，重力加速度g，体积流量q都是已知的。通过这2个方程，求出2个未知数，即此流体的密度ρ、质量流量qm(单位公斤/秒)，单相流体在任意时刻，求出瞬时的密度ρ乘以此时的体积流量就可以得到此时的瞬时质量流量。
[0245]
以上内容是结合具体实施方式对本发明作进一步详细说明，不能认定本发明具体实施只局限于这些说明，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定的保护范围。