一种气井井口气液两相计量装置的制作方法

本实用新型属于流量测量的技术领域，具体涉及一种应用于气田井口气液两相不分离计量装置，尤其适用于井口段塞流的流量测量。

背景技术：

气井产量计量是天然气生产领域重要的技术问题之一，产气量、产液量等生产资料是监控地层出水、优化气田配产、确保气藏合理开采的基础数据，是进行开发地质分析和制定生产决策的重要依据。目前，主要应用的测量方法为分离计量和井口在线计量，最成熟的天然气单井计量方法是采用分离器将各相分离后单独计量，气相计量精度高，但生产流程复杂，工艺建设成本高、设备庞大，不能在线计量。

近年来，国内气田应用了各类气液两相不分离计量装置，直接用于气井井口气液两相计量，如锥形孔板气液两相流量计、双节流件双差压式气液两相流量计等，这些流量计在测量连续稳定出液气井时准确度较高，但低产气井在开采过程中，为带出井底积液，保证气井正常生产，常采用泡沫排水采气或柱塞气举采气措施，该类措施井气液出液规律为间歇出液，出液时井口气液混合流体流态主要为段塞流，给井口不分离气液两相在线计量带来困难。

专利号为201010208042.6，申请了“锥型孔板流量计”，包括锥型孔板、压力变送器、差压变送器、温度传感器和流量计算机，其特征是在锥型孔板前端设置有压力变送器，在锥型孔板上方设置有差压变送器，在锥型孔板后端设置有温度传感器，压力变送器、差压变送 器和温度传感器通过数据线与流量计算机连接。但该专利所涉及的锥形孔板流量计容易使气井井口流动不规则性增大，进而增大误差，且该专利中的锥形孔板密封方式只适合中低压气井计量，使用范围较窄；另外，该流量计结构采用分体式，即将一次仪表采集压力、差压、温度信号通过信号线传输至独立的流量计算仪，结构分散复杂。

比如中国专利ZL201220380321.5，公开了一种天然气单井气液产量在线计量装置，包括与管径匹配的法兰A连接前计量直管，前计量直管前端设有整流器、取压控制阀L和压力传感器，后端连接计量装置本体法兰C；与本体法兰C相对应的本体法兰D连接后计量直管，后计量直管后端设有温度传感器，并连接与管径匹配的法兰B；本体法兰C通过取压控制阀M连接一体化仪表，本体法兰D通过取压控制阀N连接一体化仪表，本体法兰C端面连接径向的密封垫E，本体法兰D端面连接径向的密封垫F；带双喇叭孔的节流孔板设在密封垫E和密封垫F之间，以突出孔板一侧端面的中心柱体连接于本体法兰C孔内，中心柱体内设有两个方向相反的、缩径口同径且相通的喇叭孔，前向喇叭孔的扩径口与本体法兰C内孔同径；节流孔板上设有检查操作手柄。

本实用新型计量装置通过法兰A、B安装于输气管线。天然气井产物先通过整流器整流，将流体频繁变换的单井管输流态整理简化为雾状流和段塞流流态，被整流后的流体再经前计量直管紊流和节流孔板节流，形成差压，压差数据由弱电与低功率的一体化仪表内的流量计算模块通过取压控制阀M和N控制并采集；通过前计量直管上的压 力传感器和取压控制阀控制采集压力；通过后计量直管上的温度传感器控制采集温度，将数据传入一体化仪表计算出的工况气、液产量，再转化为标况下单井的产气量及产液量。

该流量计实现气井生产数据的自动采集及远传，在测量连续稳定出液气井时准确度较高，但对于气井间歇出液，流态为段塞流时误差大。

技术实现要素：

本实用新型提供了一种气井井口气液两相计量装置，在气液两相流量计前段增设小型缓冲罐，使段塞流来液在缓冲罐滞留后缓慢流经气液两相流量计，解决了现有气液两相流量计适用于气井相对平稳出液工况的计量，对突然出液的段塞流无法计量的问题。

本实用新型采用的技术方案如下：

一种气井井口气液两相计量装置，包括缓冲罐和气液两相流量计，所述的气液两相流量计包括上游计量管段和下游计量管段，上游计量管段和下游计量管段之间安装有锥形孔板，所述的缓冲罐安装在上游计量管段上，缓冲罐罐内设有导流板，导流板将缓冲罐隔离成上游腔室和下游腔室，上游腔室和下游腔室在缓冲罐底部连通。

所述的锥形孔板上端分别通过第一导压管连接有差压传送器，通过第二导压管连接有流量计量仪。

所述的上游计量管段内设置有流动调整器，下游计量管段内设置有温度变送器，且温度变送器与流量计量仪电联接。

所述的锥形孔板的入口端和出口端均为倒锥形敞口，出口端的开 口角度小于入口端的开口角度。

所述的流动调整器上设置有过流孔。

所述的上游计量管段的两端分别设置有第一连接法兰和第二连接法兰，下游计量管段的两端分别设置有第三连接法兰和第四连接法兰。

所述的第一导压管设置在第二连接法兰的顶端，第二导压管设置在第三连接法兰的顶端。

所述的第一导压管、第二导压管上分别设置有导压控制阀。

所述的导流板安装在靠近缓冲罐罐出口1/5罐直径处。

所述的缓冲罐底部侧壁上设有排污口。

当气井突然带液，出现段塞流时，气液混合流体首先流入缓冲罐上腔室，因容积突然增大，流体流速突然降低，液体通过重力作用沉降在罐内，当气流从罐底部上游腔室流向下游腔室后，流体通道突然变小，气流流速增大，下游腔室向上流动的气流将下游腔室液体逐渐携带出缓冲罐，上游腔室液体逐渐流向下游腔室补充，这样就避免了段塞流直接流经气液两相流量计出现计量误差大的问题。

本实用新型的有益效果：

本实用新型在气液两相流量计前端设置缓冲罐，使井口段塞流中的大量液体首先在缓冲罐沉降滞留，然后逐渐被气流带出流经气液两相流量计计量，避免段塞流直接流经气液两相流量计，解决了气井出现段塞流时计量误差大的问题。

附图说明

图1为气井井口气液两相计量装置结构示意图；

图2为气液两相流量计的结构示意图；

图3为气井井口气液两相计量装置安装流程图；

图4为锥形孔板的结构示意图。

附图标记说明：

a-流体流动方向

1-缓冲罐，2-导流板，3-排污口，4-气液两相流量计，5-流量计量仪，6-差压传送器，7-锥形孔板，701-入口端，702-出口端，703-钢圈，8-流动调整器，9-温度变送器，10-导压管路系统，101-第一导压管，102-第二导压管，11-上游计量管段，12-下游计量管段，13-第一连接法兰，14-第二连接法兰，15-第三连接法兰，16-第四连接法兰，17-导压控制阀，18-气井井口，19-截断阀，20-气液两相计量装置，21-闸阀，22-采气管线。

具体实施方式

实施例1：

如图1所示，一种气井井口气液两相计量装置，包括缓冲罐1和气液两相流量计4，所述的气液两相流量计4包括上游计量管段11和下游计量管段12，上游计量管段11和下游计量管段12之间安装有锥形孔板7，所述的缓冲罐1安装在上游计量管段11上，缓冲罐1罐内设有导流板2，导流板2将缓冲罐1隔离成上游腔室和下游腔室，上游腔室和下游腔室在缓冲罐1底部连通。

本实用新型在气液两相流量计前端设置缓冲罐1，罐内设有导流 板2，导流板2将缓冲罐隔离成上、下游两个腔室，上、下游两个腔室在罐底部连通，流体的流向如图1中箭头a所示的方向，流体从缓冲罐上部进入罐上游腔室后沿导流板流向罐底部，然后从罐底部流向缓冲罐下游腔室，从下游腔室底部上流至罐出口，然后流经气液两相流量计进行计量，导流板安装位置靠近罐出口1/5罐直径处，使流体在下腔室流速远大于上腔室流速。当气井突然带液，出现段塞流时，气液混合流体首先流入缓冲罐上腔室，因容积突然增大，流体流速突然降低，液体通过重力作用沉降在罐内，当气流从罐底部上游腔室流向下游腔室后，流体通道突然变小，气流流速增大，下游腔室向上流动的气流将下游腔室液体逐渐携带出缓冲罐，上游腔室液体逐渐流向下游腔室补充，这样就避免了段塞流直接流经气液两相流量计出现计量误差大的问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，图2所示，所述的气液两相流量计4为锥形孔板式气液两相流量计，其包括上游计量管段11和下游计量管段12，上游计量管段11和下游计量管段12之间安装有锥形孔板7，锥形孔板7的上端通过导压管路系统10连接有差压传送器6和流量计量仪5，所述的导压管路系统10包括第一导压管101和二导压管102，锥形孔板7的上端通过第一导压管101连接有差压传送器6，通过第二导压管102连接有流量计量仪5。所述上游计量管段11内设置有流动调整器8，下游计量管段12内设置有温度变送器9，且温度变送器9与流量计量仪5电联接。

如图4所示，所述的锥形孔板7与上游计量管段11和下游计量管段12分别通过钢圈703紧密配合，钢圈703具有密封功能，可满足高压气井井口计量，所述的锥形孔板7的入口端701和出口端702均为倒锥形敞口，出口端702的开口角度小于入口端701的开口角，在遇到井口非洁净流体时，可以利用气流冲刷作用进行清洁。

所述的流动调整器8上设置有过流孔，可降低井口流体扰动，调整气液两相流动的不规则性，进而使气液两相均匀混合，提高气液两相流量计的计量精度，实现气液两相不分离在线计量。

所述的上游计量管段11的两端分别设置有第一连接法兰13和第二连接法兰14，下游计量管段12的两端分别设置有第三连接法兰15和第四连接法兰16。所述的导压管路系统10包括设置在第二连接法兰14顶端的第一导压管101和设置在第三连接法兰15顶端的第二导压管102。所述的第一导压管101、第二导压管102上分别设置有导压控制阀。第一导压管101和第二导压管102将气液流体引入管内，通过差压传送器6检测差压、压力信号，导压控制阀17起到截断气源目的，当对流量计量仪5或差压传送器6需要拆下维护时，可关闭导压控制阀17，还可通过导压控制阀17吹扫导压管线。

实施例3：

在上述实施例的基础上，如图3所示，从气井井口18出来的气液两相流体经一系列弯头、阀门(如截断阀19)后进入气液两相计量装置20，然后经闸阀21进入去采气管线22。

从气井井筒出来的气液两相流体经一系列弯头、阀门后进入气液 两相计量装置，首先通过缓冲罐1，当流体为段塞流时，流体进入缓冲罐后与导流板2发生碰撞，加上容积突然增加，流体流速急剧降低，大部分液体通过重力沉降至罐底，从而避免段塞流流经气液两相流量计4而无法计量，气流根据倒流板作用改变流动方向，将沉降至罐底的液体逐渐携带出罐内流经气液两相流量计计量，实时采集气液两相流量计测得的总质量流量、混合流体工况密度、温度参数，压力传感器测得的压力参数，输入的气液单相密度参数，计算出气液各相体积流量，计量完成后，气液流体经过闸阀等进入去采气管线。