一种地热井口两相流干度和流量测量系统的制作方法

本发明涉及地热开发利用技术领域，尤其是一种地热井口两相流干度和流量测量系统。

背景技术：

我国地热资源丰富，开发利用地热能进行发电和供暖，可提高我国可再生能源的占比，对缓解雾霾具有重要的作用。在地热开发利用过程中，弄清井口地热流体的流量和干度十分必要，可为后续开发利用规模，装机容量和供暖面积等的确定提供科学依据。目前气液两相流流量和干度的测试设备比较复杂，价格昂贵，不太适用于利润较薄的地热领域。

技术实现要素：

本发明的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种地热井口两相流干度和流量测量系统。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种地热井口两相流干度和流量测量系统，包括测温线、测温固定管、潜水泵、泵管、井管、压力表、气液分离器、蒸汽管线、测温装置、流量计和液体管线；所述测温固定管沿着所述井管壁下入所述井管内，所述测温线固定在所述测温固定管上并顺着所述测温固定管下入所述井管内；所述潜水泵位于所述井管内的液面以下，所述泵管一端与所述潜水泵连接，其另一端与所述气液分离器连接；所述气液分离器上部与所述蒸汽管线连接，其中部位置与所述液体管线连接，所述测温装置连接在所述液体管线上；所述气液分离器和所述液体管线位于地表上。

测温线固定在测温固定管上，防止液体的流动导致测温线摇晃和摆动而造成破坏。

进一步地，所述测温固定管下入深度在闪蒸点以下。

进一步地，所述测温线下入深度在闪蒸点以下。测温线下入深度在闪蒸点以下，目的是测试未闪蒸前液体的问题。

进一步地，所述测温固定管下入深度与所述测温线下入深度一致。

进一步地，所述流量计安装在所述液体管线上。由于液体的流量便于计量，因此，通过气液分离器将蒸汽和液体分开，位于液体管线上的流量计可便于计量液体的流量。

进一步地，地热井口两相流的干度通过闪蒸前液体的焓值以及井口两相流的气液焓值进行计算；闪蒸前液体的焓值通过温度求取，而温度通过下入闪蒸点以下的测温线获取；井口两相流蒸汽和液体的焓值，通过安装在液体管线上的测温装置获取温度然后求取。

进一步地，两相流中蒸汽的流量，通过液体的流量和两相流的干度来求取。

与现有技术对比，本发明的优点在于：本测量系统井口气液分离器将两相流分为蒸汽和液体，液体流量通过流量计测量，两相流的干度通过闪蒸点以下及地表液体管线的温度计算；本测量系统结构简单，易于操作，开发及维护费用低。

附图说明

图1为本发明实施例的结构示意图。

图中附图标记含义：1、测温线；2、测温固定管；3、潜水泵；4、泵管；5、井管；6、压力表；7、气液分离器；8、蒸汽管线；9、测温装置；10、流量计；11、液体管线。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明的内容做进一步详细说明。

实施例

参阅图1，为一种地热井口两相流干度和流量测量系统，包括测温线1、测温固定管2、潜水泵3、泵管4、井管5、压力表6、气液分离器7、蒸汽管线8、测温装置9、流量计10和液体管线11；所述测温固定管2沿着所述井管5壁下入所述井管5内，所述测温线1固定在所述测温固定管2上并顺着所述测温固定管2下入所述井管5内；所述潜水泵3位于所述井管5内的液面以下，所述泵管4一端与所述潜水泵3连接，其另一端与所述气液分离器7连接；所述气液分离器7上部与所述蒸汽管线8连接，其中部位置与所述液体管线11连接，所述测温装置9连接在所述液体管线11上；所述气液分离器7和所述液体管线11位于地表上。

测温线1固定在测温固定管2上，防止液体的流动导致测温线1摇晃和摆动而造成破坏。

进一步地，所述测温固定管2下入深度在闪蒸点以下。

进一步地，所述测温线1下入深度在闪蒸点以下。测温线1下入深度在闪蒸点以下，目的是测试未闪蒸前液体的问题。

进一步地，所述测温固定管2下入深度与所述测温线1下入深度一致。

进一步地，所述流量计10安装在所述液体管线11上。由于液体的流量便于计量，因此，通过气液分离器7将蒸汽和液体分开，位于液体管线11上的流量计10可便于计量液体的流量。

进一步地，地热井口两相流的干度通过闪蒸前液体的焓值以及井口两相流的气液焓值进行计算；闪蒸前液体的焓值通过温度求取，而温度通过下入闪蒸点以下的测温线1获取；井口两相流蒸汽和液体的焓值，通过安装在液体管线11上的测温装置9获取温度然后求取。

进一步地，两相流中蒸汽的流量，通过液体的流量和两相流的干度来求取。

本实施例中，泵室对应的井管5直径406mm，深度500m。潜水泵3下入深度300米，泵管4直径159mm。闪蒸位置位于井下120m。

测温线1和测温固定管2下入深度为450m，在闪蒸位置以下。

潜水泵3启动两天后，整个地热系统的温度和压力基本稳定。测温线1测得的井下流体温度稳定在130℃。地热流体经气液分离器7后，液体管线11的流量计10显示的流量为100m³/h，液体管线11上的测温装置9显示的温度为115℃。气液分离器7上的压力表6显示的表压为68kpa。

130℃时，液体的焓值为h1＝546.38kj/kg。

115℃时，液体的焓值为h2＝482.59kj/kg，蒸汽的焓值为h3＝2698.6kj/kg。液体的密度为947.08kg/m³，饱和压力为169.18kpa(绝压)。

气液分离器7上的表压为68kpa，其绝压在169kpa左右，与物性表基本一致。

两相流干度＝(h1-h2)/(h3-h2)＝2.88％；

液体质量流量＝100m³/h×947.08kg/m³＝94.708t/h；

蒸汽质量流量＝2.88％×94.708÷(1-2.88％)＝2.8085t/h；

气液两相流总质量流量＝液体质量流量+蒸汽质量流量＝97.5165t/h。

上列详细说明是针对本发明可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本案的专利范围中。

技术特征：

1.一种地热井口两相流干度和流量测量系统，其特征在于：包括测温线、测温固定管、潜水泵、泵管、井管、压力表、气液分离器、蒸汽管线、测温装置、流量计和液体管线；所述测温固定管沿着所述井管壁下入所述井管内，所述测温线固定在所述测温固定管上并顺着所述测温固定管下入所述井管内；所述潜水泵位于所述井管内的液面以下，所述泵管一端与所述潜水泵连接，其另一端与所述气液分离器连接；所述气液分离器上部与所述蒸汽管线连接，其中部位置与所述液体管线连接，所述测温装置连接在所述液体管线上；所述气液分离器和所述液体管线位于地表上。

2.根据权利要求1所述的地热井口两相流干度和流量测量系统，其特征在于：所述测温固定管下入深度在闪蒸点以下。

3.根据权利要求1所述的地热井口两相流干度和流量测量系统，其特征在于：所述测温线下入深度在闪蒸点以下。

4.根据权利要求1所述的地热井口两相流干度和流量测量系统，其特征在于：所述测温固定管下入深度与所述测温线下入深度一致。

5.根据权利要求1所述的地热井口两相流干度和流量测量系统，其特征在于：所述流量计安装在所述液体管线上。

技术总结
本发明公开了一种地热井口两相流干度和流量测量系统，包括测温线、测温固定管、潜水泵、泵管、井管、压力表、气液分离器、蒸汽管线、测温装置、流量计和液体管线；测温固定管沿着井管壁下入井管内，测温线固定在测温固定管上并顺着测温固定管下入井管内；潜水泵位于井管内的液面以下，泵管一端与潜水泵连接，其另一端与气液分离器连接；气液分离器上部与蒸汽管线连接，其中部位置与液体管线连接，测温装置连接在液体管线上；气液分离器和液体管线位于地表上。本测量系统井口气液分离器将两相流分为蒸汽和液体，液体流量通过流量计测量，两相流的干度通过闪蒸点以下及地表液体管线的温度计算；本测量系统结构简单，易于操作，开发及维护费用低。

技术研发人员：卜宪标;王令宝;李华山
受保护的技术使用者：中国科学院广州能源研究所
技术研发日：2020.12.08
技术公布日：2021.03.30