气液两相计量装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种气液两相计量装置，包括气液通管（1）、第一压差变送器（4）和第二压差变送器（5），所述气液通管（1）管内间距地设置有V锥节流件（2）和文丘里节流件（3），所述第一压差变送器（4）与所述V锥节流件（2）连接，所述第二压差变送器（5）与所述文丘里节流件（3）连接，所述V锥节流件（2）设置在所述气液通管（1）的上流段，所述文丘里节流件（3）设置在所述气液通管（1）的下流段。本发明通过在气液通管内设置V锥节流件和文丘里节流件，并且V锥节流件和文丘里节流件分别与一个差压变送器连接，从而解决了天然气单井计量工艺中气液计量需要分离后单独计量的问题，实现了天然气单井产气量、产液量的不分离在线连续计量。
【专利说明】气液两相计量装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及计量设备领域，特别涉及一种气液两相计量装置，主要用于天然气生产过程中气液不分离情况下的产气量、产液量的实时在线测量。
【背景技术】
[0002]在天然气生产过程中，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。
[0003]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。目前，天然气单井计量工艺分为站内分离计量和井口在线计量工艺两种，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。
[0004]以国内某气田的实践为例，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智能旋进漩涡流量计，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。
[0005]在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题: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气井的产液量。其中，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尽相同，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。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种气液两相计量装置，主要用于天然气单井产气量、产液量计量的在线计量，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、产液量的不分离在线连续计量。所述技术方案如下:
[0007]本发明提供了一种气液两相计量装置，包括气液通管、第一压差变送器和第二压差变送器，所述气液通管管内间距地设置有V锥节流件和文丘里节流件，所述第一压差变送器与所述V锥节流件连接，所述第二压差变送器与所述文丘里节流件连接，所述V锥节流件设置在所述气液通管的上流段，所述文丘里节流件设置在所述气液通管的下流段。在气液通管管内设置V锥节流件即可以基于流动连续性原理和伯努利方程来计算流经气液通管内的气体和液体的流量，测量的精确度和稳定性很高。在气液通管管内设置文丘里节流件解决了低压、大管径、低流速的气液混合流体测量的精确度，该文丘里节流件为内藏式文丘里管。
[0008]进一步地，所述V锥节流件悬设在所述气液通管的管芯处，所述V锥节流件外周与所述气液通管内壁之间为间隙设置。
[0009]进一步地，所述文丘里节流件外周为圆柱形，所述文丘里节流件外周与所述气液通管内壁之间紧贴设置。
[0010]进一步地，所述第一压差变送器具有第一气管和第二气管，所述第一气管与所述气液通管连通，所述第二气管与所述V锥节流件的内管连通。
[0011]进一步地，所述第二压差变送器具有第三气管和第四气管，所述第三气管与所述气液通管连通，所述第四气管与所述文丘里节流件的内管连通。
[0012]进一步地，所述V锥节流件与所述气液通管的第一端之间为第一紊流直管段，所述V锥节流件与所述文丘里节流件之间为第二紊流直管段，所述文丘里节流件与所述气液通管的第二端之间为第三紊流直管段。
[0013]进一步地，所述第一紊流直管段处设置有压力变送器，所述压力变送器与所述气液通管连通。
[0014]进一步地，所述第三紊流直管段处设置有温度变送器，所述温度变送器有探头伸入到所述气液通管内。
[0015]进一步地，所述气液两相计量装置还包括计算机处理系统，所述V锥节流件、所述文丘里节流件、所述压力变送器和所述温度变送器与所述计算机处理系统通过数据线连接。
[0016]本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是:
[0017]通过在气液通管内设置V锥节流件和文丘里节流件，并且V锥节流件和文丘里节流件分别与一个差压变送器连接，从而解决了天然气单井计量工艺中气液计量需要分离后单独计量的问题，实现了天然气单井产气量、产液量的不分离在线连续计量；实现了单井日产气量、产液量自动运算，能够二十四小时自动循环清零、储存，解决了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。另一方面，该气液两相计量装置的计量精度高，经试验检验，在线计量产气量误差±5%，产液量误差±10%。最后，该气液两相计量装置结构简单、操作方便、成本低。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1是本发明实施例提供的气液两相计量装置流程示意图；
[0020]图2是本发明实施例提供的气液两相计量装置结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。[0022]实施例
[0023]本实施例提供了一种气液两相计量装置,参见图1和图2,该气液两相计量装置包括气液通管1、第一压差变送器4和第二压差变送器5，该气液通管I为圆筒状的管体，气液通管I具有进气液流体的第一端11和排出气液流体的第二端12，在第一端11和第二端12的端缘上分别设置有安装法兰，使用时，将该气液两相计量装置通过安装法兰固定在集气站内加热炉出口的天然气管线上即可。
[0024]在气液通管I管内间距地设置有V锥节流件2和文丘里节流件3，该V锥节流件2和文丘里节流件3均为单相流量计，即在气液通管I管内串联单相流量计V锥节流件2和文丘里节流件3。V锥节流件2设置在气液通管I的上流段，文丘里节流件3设置在气液通管I的下流段。这样，可以利用这两个单相流量计在相同条件下对湿气的响应特性不同，从而建立相应的湿气关联式，联立求解得到气液两相的流量。
[0025]第一压差变送器4和第二压差变送器5均设置在气液通管I的外部，并且均具有气管与气液通管I连通，其中，第一压差变送器4与V锥节流件2连接，第二压差变送器5与文丘里节流件3连接。具体地，第一压差变送器4具有第一气管41和第二气管42，第一气管41与气液通管I连通，第二气管42与V锥节流件2的内管连通，第一气管41设置在第二气管42之前，即第一气管41离气液通管I的第一端11的距离比第二气管42离气液通管I的第一端11的距离近。V锥节流件2通过第二气管42设置在气液通管I的轴芯处。当气液混合流体在流经V锥节流件2时，气液混合流体在V锥节流件2的前后形成压强差，第一压差变送器4即用于测量气液混合流体在流经V锥节流件2前后处的压差。第二压差变送器5具有第三气管51和第四气管52，第三气管51与气液通管I连通，第四气管52与文丘里节流件3的内管连通，第三气管51设置在第四气管52之前，当气液混合流体流经文丘里节流件3时，在文丘里节流件3的前方和文丘里节流件3的喉道处形成压差，第二压差变送器5即用于测量该两处的压差大小。
[0026]优选地，V锥节流件2悬设在气液通管I的管芯处，V锥节流件2外周与气液通管I内壁之间为间隙设置。具体地，第二气管42穿过气液通管I的管壁，并且第二气管42的一端深入到气液通管I的轴心处，V锥节流件2固定于第二气管42的深入到气液通管I轴心处的那一端上。文丘里节流件3外周为圆柱形，文丘里节流件3的外周直径稍微大于或者等于气液通管I的内径，文丘里节流件3外周与气液通管I内壁之间紧贴设置。
[0027]V锥节流件2与气液通管I的第一端11之间为第一紊流直管段13，V锥节流件2与文丘里节流件3之间为第二紊流直管段14，文丘里节流件3与气液通管I的第二端12之间为第三紊流直管段15。即气液混合流体进入到气液通管I内后，经过第一紊流直管段13后通过V锥节流件2，再经过第二紊流直管段14后通过文丘里节流件3，这样使得气液混合流体在通过V锥节流件2和文丘里节流件3之前经过充分的紊流，使气液更充分的混合，即气液分布更加均匀。
[0028]在第一紊流直管段13处的气液通管I外部设置有压力变送器6，该压力变送器6通过气管与气液通管I连通，从而压力变送器6测量流经气液通管I该处的气液混合流体的压力。在第三紊流直管段15处设置有温度变送器7，该温度变送器7有探头伸入到气液通管I内，温度变送器7测量流经气液通管I内的气液混合流体的温度。
[0029]在该气液两相计量装置的控制室或者操控处设置有计算机处理系统8，V锥节流件2、文丘里节流件3、压力变送器6和温度变送器7均与计算机处理系统8通过数据线连接。V锥节流件2、文丘里节流件3、压力变送器6和温度变送器7通过数据线将采集到的信号传输到计算机处理系统8，计算机处理系统8通过专业软件进行数据处理，能够自动地计算出被测井的瞬时产气量、瞬时产液量、累计产气量和累计产液量。
[0030]以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种气液两相计量装置，包括气液通管(I)，其特征在于，所述气液通管(I)管内间距地设置有V锥节流件(2)和文丘里节流件(3)； 所述气液两相计量装置还包括第一压差变送器(4)和第二压差变送器(5)，所述第一压差变送器(4 )与所述V锥节流件(2 )连接，所述第二压差变送器(5 )与所述文丘里节流件(3)连接； 所述V锥节流件(2 )设置在所述气液通管(I)的上流段，所述文丘里节流件(3 )设置在所述气液通管(I)的下流段。
2.根据权利要求1所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述V锥节流件(2)悬设在所述气液通管(I)的管芯处，所述V锥节流件(2)外周与所述气液通管(I)内壁之间为间隙设置。
3.根据权利要求1所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述文丘里节流件(3)外周为圆柱形，所述文丘里节流件(3)外周与所述气液通管(I)内壁之间紧贴设置。
4.根据权利要求1所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述第一压差变送器(4)具有第一气管(41)和第二气管(42)，所述第一气管(41)与所述气液通管(I)连通，所述第二气管(42)与所述V锥节流件(2)的内管连通。
5.根据权利要求1所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述第二压差变送器(5)具有第三气管(51)和第四气管(52)，所述第三气管(51)与所述气液通管(I)连通，所述第四气管(52)与所述文丘里节流件(3)的内管连通。
6.根据权利要求1所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述V锥节流件(2)与所述气液通管(I)的第一端(11)之间为第一紊流直管段(13)，所述V锥节流件(2)与所述文丘里节流件(3)之间为第二紊流直管段(14)，所述文丘里节流件(3)与所述气液通管(I)的第二端(12)之间为第三紊流直管段(15)。
7.根据权利要求6所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述第一紊流直管段(13)处设置有压力变送器(6 )，所述压力变送器(6 )与所述气液通管(I)连通。
8.根据权利要求6所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述第三紊流直管段(15)处设置有温度变送器(7 )，所述温度变送器(7 )有探头伸入到所述气液通管(I)内。
9.根据权利要求7或者8所述的气液两相计量装置，其特征在于，所述气液两相计量装置还包括计算机处理系统(8)，所述V锥节流件(2)、所述文丘里节流件(3)、所述压力变送器(6)和所述温度变送器(7)与所述计算机处理系统(8)通过数据线连接。
【文档编号】E21B47/00GK103670368SQ201210348340
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月18日 优先权日:2012年9月18日
【发明者】张春涛, 朱天寿, 穆谦益, 黄天虎, 徐梅赞, 白晓红, 赵晓龙, 于世春, 邱奇, 李明江, 李珍, 邱亮 申请人:中国石油天然气股份有限公司