专利名称：多相流计量系统及计量方法
技术领域：
本发明涉及一种油气集输系统的多相流计量系统及计量方法。
背景技术：
多相流计量是油气工业的关键技术之一，从上世纪八十年代至今，多相流计量的研究和开发已取得了较大进展。目前我国现有油气田集输系统大多数都采用在集输厂、站对站场上各个井进行轮换计量方法，而不是对各个井进行实时计量。多相流计量能对多个单井进行油、气、水进行实时计量，它不仅满足了油气田开发部门对油田地下状态油、气、水流动状态要求，而且可以简化集输流程、节省大量资金。目前，多相流计量还处于成长阶段。早期的多相流计量大都采用先分离再分相计量的方法，这种分离计量方法太不经济。目前国内外不同的多相流计量基于不同的理论和实验成果，例如先进行总体计量然后按个相上的体积比(或含量)来计量。也有按个相上的相速度和体积比来计量，无论测相速度，还是体积比其测量仪器复杂、精度要求高。而且多相流态复杂千变万化，上述测量方法精度也不高。
发明内容
为了克服现有技术的上述缺点，本发明提供了一种多相流计量系统及计量方法。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是一种多相流计量系统，在多相流体流经下游管路的主管路上依次串接有混合器、一级分流器、一级节流器、第一汇合器、二级节流器、第二汇合器和渐扩喷嘴；在一级分流器之后还分离出一支管路，在该支管路上依次串接有二级分流器和分离器，在分离器之后分离出液体和气体两支管路，两支管路分别接入主管路上的第二汇合器，在两支管路上分别设置有液体流量计和气体流量计；在二级分流器之后还分离出一支管路接入主管路上的第一汇合器。所述液体流量计为液体文丘里流量计；所述气体流量计为气体文丘里流量计。所述混合器为渐缩喷嘴。所述一级节流器和二级节流器均为节流孔板。所述第一汇合器和第二汇合器均为汇合三通。本发明还提供了一种多相流计量方法，包括如下步骤
1 )通过混合器对多相流体进行混合和加速，形成对称的环状流；
2)一级分流
对称的环状流进入一级分流器，被分流器内包含的十六个对称分布的独立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中间隔均勻的四股为一路，使其流经二级分流器；另外十二股为一路，使其依次流经一级节流器、第一汇合器、二级节流器和第二汇合器，经渐扩喷嘴到下游管路；
3)二级分流
流经二级分流器的流体被分流器内包含的十六个对称分布的独立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中间隔均勻的四股为一路，使其流经分离器，被分离器分离成液体流和气体流，再分别被液体流量计和气体流量计计量后，流入主管路上的第二汇合器与主管路上的流体汇合后，经渐扩喷嘴到下游管路；另外十二股为一路，使其流经第一汇合器与主管路上的流体汇合。与现有技术相比，本发明的积极效果是采用本发明的计量系统及计量方法，通过分流式取样法来对多相流进行分离计量，所需分离器和计量器具结构简单，而且计量精度较高。
本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是多相流计量系统的结构原理图。
具体实施例方式如图1所示，多相流计量系统包括混合器2、一级分流器3、一级节流器4、第一汇合器5、二级分流器6、分离器7、液体流量计8、气体流量计9、二级节流器10、第二汇合器11、 渐扩喷嘴12等。在多相流体1流经下游管路13的主管路上依次串接有混合器2、一级分流器3、一级节流器4、第一汇合器5、二级节流器10、第二汇合器11和渐扩喷嘴12 ；在一级分流器3 之后还分离出一支管路，在该支管路上依次串接有二级分流器6和分离器7，在分离器7之后分离出液体和气体两支管路，两支管路分别接入主管路上的第二汇合器11，在两支管路上分别设置有液体流量计8 (比如液体文丘里流量计等)和气体流量计9 (比如气体文丘里流量计等)；在二级分流器6之后还分离出一支管路接入主管路上的第一汇合器5。所述混合器2为一渐缩喷嘴，可以使两相流体在其中加速和混合，流速升高后就形成对称的环状流。多相流计量方法包括如下步骤
1 )通过混合器2对多相流体1进行混合和加速，形成对称的环状流； 2)一级分流
对称的环状流进入一级分流器3，被分流器内包含的十六个对称分布的独立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中间隔均勻的四股为一路(占总流量的4/16，即25%)，使其流经二级分流器6 ；另外十二股为一路(占总流量的12/16，即75%)，使其依次流经一级节流器4、第一汇合器5、二级节流器10和第二汇合器11，经渐扩喷嘴12到下游管路13 ；
一级节流器4和二级节流器10均为节流孔板，作用是产生一定的压力降，以调节回路的阻力；第一汇合器5和第二汇合器11均为汇合三通。3) 二级分流
流经二级分流器6的流体被分流器内包含的十六个对称分布的独立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中间隔均勻的四股为一路，使其流经分离器7，被分离器7分离成液体流和气体流，再分别被液体流量计8和气体流量计9计量后，流入主管路上的第二汇合器11与主管路上的流体汇合后，经渐扩喷嘴12到下游管路13 ；另外十二股为一路，使其流经第一汇合器5与主管路上的流体汇合。
权利要求
1.一种多相流计量系统，其特征在于在多相流体流经下游管路的主管路上依次串接有混合器、一级分流器、一级节流器、第一汇合器、二级节流器、第二汇合器和渐扩喷嘴；在一级分流器之后还分离出一支管路，在该支管路上依次串接有二级分流器和分离器，在分离器之后分离出液体和气体两支管路，两支管路分别接入主管路上的第二汇合器，在两支管路上分别设置有液体流量计和气体流量计；在二级分流器之后还分离出一支管路接入主管路上的第一汇合器。
2.根据权利要求1所述的多相流计量系统，其特征在于所述液体流量计为液体文丘里流量计；所述气体流量计为气体文丘里流量计。
3.根据权利要求1所述的多相流计量系统，其特征在于所述混合器为渐缩喷嘴。
4.根据权利要求1所述的多相流计量系统，其特征在于所述一级节流器和二级节流器均为节流孔板。
5.根据权利要求1所述的多相流计量系统，其特征在于所述第一汇合器和第二汇合器均为汇合三通。
6.一种利用权利要求1所述的多相流计量系统进行多相流计量的方法，其特征在于 包括如下步骤~1 )通过混合器对多相流体进行混合和加速，形成对称的环状流；~2)一级分流对称的环状流进入一级分流器，被分流器内包含的十六个对称分布的独立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中间隔均勻的四股为一路，使其流经二级分流器；另外十二股为一路，使其依次流经一级节流器、第一汇合器、二级节流器和第二汇合器，经渐扩喷嘴到下游管路；~3)二级分流流经二级分流器的流体被分流器内包含的十六个对称分布的独立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中间隔均勻的四股为一路，使其流经分离器，被分离器分离成液体流和气体流，再分别被液体流量计和气体流量计计量后，流入主管路上的第二汇合器与主管路上的流体汇合后，经渐扩喷嘴到下游管路；另外十二股为一路，使其流经第一汇合器与主管路上的流体汇合。
全文摘要
本发明公开了一种多相流计量系统及计量方法，通过对多相流体进行混合和加速，形成对称的环状流后，再对其进行两级分流将环状流分成十六个对称分布的独立流道，取其中间隔均匀的四股为一路，然后再分离、分别计量。本发明的积极效果是采用本发明的计量系统及两级分流方法，通过分流式取样法来对多相流进行分离计量，所需分离器和计量器具结构简单，而且计量精度较高。
文档编号F17D3/18GK102392939SQ201110261099
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者冯崎, 刘劲松, 周克万, 曾文, 朱丽静, 杨勇, 段明亮, 焦建国, 王栋, 王磊, 邹应勇, 郭艳林, 陈彰兵, 院振刚, 黄和, 黄翼翔 申请人:中国石油集团工程设计有限责任公司