本发明设计流体流量测量，特别是涉及一种小型分流式多相流量计及其调校方法。
背景技术
多相流体是石油、化工、管道输送等领域中常见的流动工况。目前在石油天然气、页岩气、化工领域中，在线非分离多相流量测量装置发展迅速，各种测量原理和结构层出不穷。
对于气液比较高或较低、混合流量较大、液相较小的气液混合流体，多相流量计准确地测量气液两相流量非常困难；而气相较小的气液混合流体，流量混合效果差、波动大，多相流流量测量误差大；现有的多相流量计一般测量范围较小，测量下限较高，在流量较小的情况下，无法测量。
另外，对于新油气井，初期产量比较高，流量较大；而中后期产量急剧下降，流量变小，导致流量变化范围很大，这些情况会迫使用户更换流量计，以适应小流量的测量需要，造成生产成本上升。
长期以来，测量高中压大流量和特大流量的在线非分离多相流量计应用都会遇到两个难题，可信度和调校。由于多相流体的复杂性和多变性，用户总是怀疑它测量的真实性和可靠性，例如，在油气田，当油气井况发生异常时，多相流量计数据也随之变化较大，多相流量计首当其冲被怀疑出了问题，而现场又无法判断多相流量计是否真存在测量超差情况，唯一方法就是用传统大型分离计量设备调校，分离计量设备体积庞大，安装连接工作量大，尤其是高压、大流量油气井，连接管都需要大型吊装设备，要花费很长时间装配。另外，多相流量计本身还需要定期调校，调校成本很高，在中国测量调校一口中高压油气井需要花费近1万多元人民币，而在国外测量调校一口高中压油气井甚至需要花费几万美金，这是长期困扰多相流测量的世界难题。
技术实现要素：
本发明基于多相流流量测量误差在5-10％，多相流流量稳定或变化缓慢或间歇、大波动不频繁的工况，利用本体装置分别同时段，对多相流测量出的气体、液体流量和分离后的单相气体、液体流量或流量平均值，前后进行比对调校。
本发明的一个目的是要提供一种可以利用多相流量计设备本身实现自动调校或者手动调校的小型分流式多相流量计及其调校方法。
本发明一个进一步的目的，是要小型分流式多相流量计同时满足适应大流量和流量变化范围大的工况。
本发明一个进一步的目的，是要小型分流式多相流量计通过调整改变两个分流支路的气液比，同时满足适应较高和较低气液比工况，提高测量精度。
本发明另一个进一步的目的是要使得多相流量计结构更加小型，重量轻。
根据本发明的一个方面，本发明提供了一种小型分流式多相流量计，其包括：
分流管，竖向设置，用于将被测气液两相流体分流成从向上流动的第一流体和向下流动的第二流体；
第一支路，与分流管的上端出口连接，以供第一流体通过，第一支路上设置有第一流量调节阀以及第一流量计；
第二支路，与分流管的下端出口连接，以供第二流体通过，第二支路上串接有第二流量调节阀以及第二流量计，其中在小型分流式多相流量计进行比对调校的过程中，第一流量调节阀和第二流量调节阀被受控调节为使得第一流体为气相状态且第二流体为液相状态，以使得第一流量计测量得到气体流量比对参考值，而第二流量计测量得到液体流量比对参考值；以及流量计算机，配置成将气体流量比对参考值以及液体流量比对参考值分别与小型分流式多相流量计在多相流测量状态测量得到的气体流量测量值以及液体流量测量值进行比较，计算出气体流量测量值的误差和液体流量测量值的误差，由流量计算机计算得出的误差对小型分流式多相流量计进行调校。
可选地，在调校状态，气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为在比对调校状态下设定的调校时间段内的累计值，而气体流量测量值以及液体流量测量值分别为在多相流测量状态下与调校时间段相同的测量时间段内的累计值；或者
在调校状态，气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为比对调校状态及过程中的平均值，而气体流量测量值以及液体流量测量值分别为在进行调校的过程前后在多相流测量状态下设定时间范围内的平均值。
可选地，第一流量计和第二流量计与第二流量计上设置的流量计算机通过通讯线连接，将第一流量计和第二流量计所有测量数据送入流量计算机，通过流量计算机计算分别得到气体和液体总流量，并可进行显示；小型分流式多相流量计存在两个工作状态，即多相流测量状态和气液分离流量调校测量状态(或称为比对调校状态)。
在多相流测量状态下，第一流量调节阀和第二流量调节阀被受控调节为使得第一流体为气相或湿气两相流状态且第二流体为气液两相流测量状态；流量计算机，配置成在多相流测量状态下，分别获取由第一流量计和第二流量计的气液两相流量测量结果，并通过把气相流量和液相流量各自相加，得到小型分流式多相流量计的气体总流量测量值和液体总流量测量值。第一流量计可配置为纯气流量计、湿气流量计或者气液两相流量计
在气液分离流量调校测量状态下，第一流量调节阀和第二流量调节阀被受控调节为使得第一流体为气相测量状态且第二流体为液相测量状态，并在设定的调校时间段内保持上述状态，以及流量计算机，配置成获取由第一流量计和第二流量计在气液分离流量调校测量状态下分别测量的气体流量比对参考值和液体流量比对参考值。
在利用累计值进行比较时，可以将第一流量计在设定的调校时间段内测量的气体流量调校累计值与在多相流测量状态下相同时间段内得到的被测气液两相流体的总气体流量累计值进行比较；将第二流量计在设定的调校时间测量的液体流量调校累计值与在多相流测量状态下相同时间段内得到的液体流量累计值进行比较。
在利用平均值进行调校时，可以使第一流量计工作在比对调校状态，在设定的调校时间内测量的气体流量调校累计值进行平均计算，得到气体流量调校平均值与在多相流测量状态下被测气液两相流体的气体流量在设定时间段内的测量平均值进行比较；并使第二流量计工作在调校状态，在设定的调校时间内测量的液体流量调校累计值进行平均计算，得到液体流量调校平均值与在多相流测量状态下被测气液两相流体的液体流量在设定时间段内的测量平均值进行比较。
计算得到的误差可以对小型分流式多相流量计的测量参数进行手动或自动修正，从而完成调校。
可选地，第一流量调节阀和第二流量调节阀均为电动调节阀，并且分别与流量计算机数据连接；并且流量计算机，还配置成对第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度进行调节。
可选地，在进行比对调校过程中，流量计算机调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度的步骤为：将第一流量调节阀和第二流量调节阀分别调整为预设的初始调校开度；
在第一流量调节阀和第二流量调节阀分别处于各自的初始调校开度状态下，判断第一流体是否为气相状态，若是，调节第二流量调节阀的开度，直至第二流体达到液相状态；
如果在第一流量调节阀和第二流量调节阀分别处于各自的初始调校开度状态下第一流体并非为气相状态的情况下，先调节(例如逐渐减小)逐渐减小第一流量调节阀的开度，以将第一流体调节至气相状态，然后调节第二流量调节阀的开度，直至第二流体达到液相状态。
可选地，第一流量计和第二流量计分别具有流量波动值和密度值测量功能，并且流量计算机判断第一流体为气相状态的依据包括：根据第一流量计测量的第一流体的流量波动值和/或密度值判断第一流体是否在气相到气相临界点状态的设定范围内，也即在第一流体的流量波动值在对应的气相到气相临界点状态的设定流动波动范围内和/或第一流体的密度值对应的在气相到气相临界点状态的设定密度范围内时，判定第一流体为气相状态。
判断第二流体为液相状态的依据包括：根据第二流量计测量的第二流体的流量波动值和/或密度值判断第二流体是否在液相到液相临界点状态的设定范围内，也即在第二流体的流量波动值在对应的液相到液相临界点状态的设定流动波动范围内和/或第二流体的密度值对应的在液相到液相临界点状态的设定密度范围内时，判定第二流体为气相状态。
可选地，上述小型分流式多相流量计还包括液位计，配置成测量分流管的液位；并且
流量计算机调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度的过程为：获取液位计测量的液位值，并根据液位值相应调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，直至液位值达到预设的液位控制目标范围内，其中液位控制目标范围根据第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态的情况下确定的分流管的液位范围，进行设定。
在气液比大，液相流量很小工况下，若出现液相流量小于第二流量计测量的下限值的情况下，流量计算机还可以利用液位计测量的液位值计算液相平均流量，具体计算该液相平均流量的步骤包括：关闭第二流量调节阀，使得液体在分流管内积聚，从而可以根据液位积聚的高度差以及分流管内径，计算液体积聚量，并根据形成液位积聚高度差所需的时间计算出液相平均流量。
例如首先可以将第二流量调节阀全开排空分流管内的液体后，关闭第二流量调节阀，使得液体在分流管内逐渐积聚，在达到液位计测量下限后开始计时，从而可以根据液位增长高度差以及分流管内径计算液体积聚量，并进一步可以根据形成液位增长的液位差所需时间计算出液相的平均流量，因为液相流量很小即使管径100-150mm的分流管，液位计上升也比较慢，此操作可循环进行，液位到上限可打开第二调节阀，让液位低于下限，再关闭第二调节阀，再做液量测量，最后把多次液相流量作累加平均流量计算。
可选地，上述小型分流式多相流量计还包括：流体接入管，用于引入被测气液两相流体；流体接入管的轴向与分流管的轴向的夹角设置为10°至90°，并且该小型分流式多相流量计包括：连接法兰，用于连接流体接入管；扩径管段，与连接法兰相连，并从连接法兰起始管径渐阔；主管段，连接于扩径管段与分流管之间，其外管径与分流管的外管径相适配，主管段的末端内部形成有导流部，导流部从主管段的首端至其末端呈逐渐凸出的楔块状，从而使得主管段与分流管的分相相接处收窄，从而使得被测气液两相流体沿分流管的管壁切向进入分流管，以在分流管内形成旋流。
可选地，上述小型分流式多相流量计还包括：油含水测量仪，串接于第一支路中，并配置成测量第一流体的油含水数据。
根据本发明的另一个方面，还提供了一种小型分流式多相流量计的调校方法，其中小型分流式多相流量计包括：竖向设置且用于将被测气液两相流体分离成从向上流动的第一流体和向下流动的第二流体的分流管，与分流管的上端出口连接以供第一流体通过的第一支路，与分流管的下端出口连接以供第二流体通过的第二支路，其中第一支路上串接有第一流量调节阀以及第一流量计，第二支路上串接有第二流量调节阀以及第二流量计，并且调校方法包括：调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，使得第一流体为气相状态且第二流体为液相状态；
获取第一流量计测量得到的气体流量比对参考值以及第二流量计测量得到液体流量比对参考值；
将气体流量比对参考值以及液体流量比对参考值分别与小型分流式多相流量计在多相流测量状态测量得到的气体流量测量值以及液体流量测量值进行比较，计算出气体流量测量值的误差和液体流量测量值的误差；以及
由流量计算机计算得出的误差对小型分流式多相流量计进行调校，其中
气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为在比对调价状态下设定的调校时间段内的累计值，而气体流量测量值以及液体流量测量值分别为在多相流测量状态下与调校状态时间段相同的测量时间段内的累计值；或者
气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为比对调校状态下及过程中的平均值，而用于调校的气体流量测量值以及液体流量测量值分别为在多相流测量状态下设定时间范围内的平均值。
可选地，调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度的步骤包括：将第一流量调节阀和第二流量调节阀分别调整为预设的初始调校开度；在第一流量调节阀和第二流量调节阀分别处于各自的初始调校开度(例如全开)状态下，判断第一流体是否为气相状态，若是，逐渐减小第二流量调节阀的开度，直至第二流体达到液相状态；如果在第一流量调节阀和第二流量调节阀分别处于各自的初始调校开度状态下第一流体并非为气相状态的情况下，先逐渐减小第一流量调节阀的开度，以将第一流体调节至气相状态，然后逐渐减小第二流量调节阀的开度，直至第二流体达到液相状态。
判断第一流体为气相状态的依据包括：根据第一流量计测量的第一流体的流量波动值和/或密度判断第一流体是否在气相到气相临界点状态的设定范围内；
判断第二流体为液相状态的依据包括：根据第二流体的流量波动值和/或密度判断第二流体是否在液相到液相临界点状态的设定范围内；
如果液相是油水混合，也可用密度和流量波动两种方法综合判断。也即在液相为油水混合的情况下，判断第二流体为液相状态的依据包括：第二流量计测量的第二流体的密度在设定的液相密度临界点的附近范围内并且第二流体的流量波动值在液相到液相临界点状态的设定范围内。
可选地，小型分流式多相流量计还包括：液位计，配置成测量分流管的液位；调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度的步骤包括：获取液位计测量的液位值，并根据液位值相应调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，直至液位值达到预设的液位控制目标范围内，其中液位控制目标范围根据第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态的情况下，再对分流管的液位进行设定，并且
若出现液相流量小于第二流量计测量的下限值的情况下，方法还包括：关闭第二流量调节阀，使得液体在分流管内积聚，从而可以根据液位积聚的高度以及分流管内径计算液体积聚量，并根据液位积聚的的时间计算出液相平均流量。
根据本发明的另一方面，还提供了另一小型分流式多相流量计，其包括：
流体接入管，用于接入气液流体；
分流管，竖向设置，其与流体接入管的后端相连，并用于将被测气液两相流体分流成从向上流动的第一流体和向下流动的第二流体；
第三流量计，连接于流体接入管的前端，用于测量供向流体接入管的气液两相流体的流量；
第一支路，与分流管的上端出口连接，以供第一流体通过，第一支路上设置有第一流量调节阀以及第一流量计；
第二支路，与分流管的下端出口连接，以供第二流体通过，第二支路上串接有第二流量调节阀以及第二流量计；其中在小型分流式多相流量计进行比对调校的过程中，第一流量调节阀和第二流量调节阀被受控调节为使得第一流体为气相状态且第二流体为液相状态，以使得第一流量计测量得到气体流量比对参考值，而第二流量计测量得到液体流量比对参考值；以及
流量计算机，配置成将气体流量比对参考值以及液体流量比对参考值分别与第三流量计测量得到的气体流量测量值以及液体流量测量值进行比较和计算，计算出气体流量测量值的误差和液体流量测量值的误差，并由流量计算机计算得出的误差对第三流量计进行调校。
可选地，第一流量调节阀和第二流量调节阀均为电动调节阀，并且分别与流量计算机数据连接；流量计算机，还配置成对第一流量调节阀和所述第二流量调节阀的开度进行调节。
在进行调校的过程中，流量计算机调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度的步骤为：将第一流量调节阀和第二流量调节阀分别调整为预设的初始调校开度；在第一流量调节阀和第二流量调节阀分别处于各自的初始调校开度状态下，判断第一流体是否为气相状态，若是，再调节第二流量调节阀的开度，直至第二流体达到液相状态；如果在第一流量调节阀和第二流量调节阀分别处于各自的初始调校开度状态下第一流体并非为气相状态的情况下，调节第一流量调节阀的开度，以将第一流体调节至气相状态，然后调节第二流量调节阀的开度，直至第二流体达到液相状态，判断第一流体为气相状态的依据包括：根据第一流量计测量的第一流体的流量波动值和/或密度值判断第一流体是否在气相到气相临界点状态的设定范围内；判断第二流体为液相状态的依据包括：根据第二流量计测量的第二流体的流量波动值和/或密度值判断第二流体是否在液相到液相临界点状态的设定范围内；
可选地，小型分流式多相流量计，还包括：液位计，配置成测量分流管的液位；流量计算机调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度的过程为：获取液位计测量的液位值，并根据液位值相应调节第一流量调节阀和第二流量调节阀的开度，直至液位值达到预设的液位控制目标范围内，其中液位控制目标范围根据第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态的情况下分流管的液位进行设定，并且在比对调校状态下，若出现液相流量小于第二流量计测量的下限值的情况下，流量计算机还配置成利用液位计测量的液位值计算液相平均流量，计算液相平均流量的步骤包括：关闭第二流量调节阀，使得液体在分流管内积聚，从而可以根据液位积聚的高度差以及分流管内径计算液体积聚量，并根据形成液位积聚高度差所需的时间计算出液相平均流量。
该种小型分流式多相流量计，利用第一流量调节阀和第二流量调节阀的单相测量状态对流体接入管中的第三流量计进行调校。其在比对调校过程中对第一流量调节阀和第二流量调节阀的调节，以及判断气相以及液相的依据与之前介绍的小型分流式多相流量计相同。
本发明的小型分流式多相流量计，通过更换流量传感器可适用于气流量在1×104sm3/d至500×104sm3/d范围内，液量在1m3/d至1500m3/d范围内，压力在0.2-42mpa范围内的使用工况中使用，试制样机的尺寸为长1000-1800mm，宽400mm，高1600-1800mm，重量在250至500kg。现有分离计量装置对于高压，大流量，体积庞大，重量在十至几十吨，而能满足相同工况的多相流量计也在一吨以上，本发明的多相流量计，结构显然更加轻巧。
本发明的小型分流式多相流量计及其调校方法，还针对多相流量计大流量测量设备对下限流量测量误差大，调校困难的问题以及气液比大的工况，使用分流式多相流量计结构，改变气液比，利用大口径成本相对低的气体流量计和成本相对高的小口径气液两相流量计组合进行测量，不仅大大降低成本，还可以实现在线调校。
进一步地，本发明的小型分流式多相流量计及其调校方法，通过分离形成单相流体测量工况，利用测量误差在0.15-1.5％的单相流量计，进行调校，相对于测量误差在5-10％的多相流量计，其比对调校可控可信，实现了多相流量计的自调校，无需增加设备和复杂的安装操作，大大降低了调校成本，方便确认井况。
进一步地，本发明的小型分流式多相流量计，改进了流体接入管与分流管的连接结构，在分流管内形成旋流，对被测气液两相流体进行分流，利用小型化设备实现了气液分流、分离的效果。
更进一步地，本发明的小型分流式多相流量计，第一支路和第二支路中的第一流量调节阀和第二流量调节阀被受控调节，实现气液分流和分离，优选地可以采用电动调节阀，自动完成调校过程，并可以定期自动调校。另外由于小型分流式多相流量计结构小巧，还可以用于移动计量调校多相流量计，与小型皮卡车等交通工具即可组成车载计量调校多相流装置，便于移动调校。
根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。
附图说明
后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：
图1是根据本发明一个实施例的小型分流式多相流量计的示意图；
图2是根据本发明一个实施例的小型分流式多相流量计中分流管与流体接入管的示意图；
图3是根据本发明另一实施例的小型分流式多相流量计中分流管与流体接入管的示意图；
图4是图3中的流体接入管的剖切线a-a截取的示意性剖视图；
图5是图4中的流体接入管沿剖切线b-b截取的示意性剖视图；
图6是根据本发明另一实施例的小型分流式多相流量计的示意图；以及
图7是根据本发明一个实施例的小型分流式多相流量计的调校方法的示意图；以及
图8是根据本发明又一实施例的小型分流式多相流量计的示意图。
具体实施方式
图1是根据本发明一个实施例的小型分流式多相流量计10的示意图。该小型分流式多相流量计10通过更换流量传感器可适用于气流量在1×104sm3/d至500×104sm3/d范围内，液量在1m3/d至1500m3/d范围内，压力在0.2-42mpa范围内的工况，其具体的管路结构可以包括：流体接入管200、分流管300、第一支路500、第二支路400、汇流管600。
在上述部件中，流体接入管200，用于接入气液流体。流体接入管200可以包括：连接法兰210、扩径管段220、主管段230。连接法兰210用于连接流体输入管，其与流体输入管相适配。扩径管段220与连接法兰210相连，并从连接法兰210起始管径渐阔。主管段230连接于扩径管段220与分流管300之间，其外管径与分流管300的外管径相适配。
图2是根据本发明一个实施例的小型分流式多相流量计10中分流管300与流体接入管200的示意图，图3是根据本发明另一实施例的小型分流式多相流量计10中分流管300与流体接入管200的示意图，图2与图3所示的方案区别在于流体接入管200相对于分流管300的夹角不同。
图4是图3中的流体接入管200的剖切线a-a截取的示意性剖视图，图5是图4中的流体接入管沿剖切线b-b截取的示意性剖视图。流体接入管200的轴向与分流管300的轴向的夹角θ设置范围可以为10°～90°。具体的夹角可以根据被测气液两相流体的工况进行一次性设计。在一些实施例中，流体接入管200的轴向与分流管300上部的轴向夹角可以设置为锐角，也即流体接入管200斜向下方连接至分流管300，使得被测气液两相流体主要向下方流动。
流体接入管200中主管段230的末端内部形成有导流部240，导流部240配置成使得被测气液两相流体沿分流管300的管壁切向进入分流管300，以在分流管300内形成旋流。
一种可选的结构为，导流部240为从主管段230的首端至其末端呈逐渐凸出的楔块状，从而使得主管段230与分流管300的分相相接处收窄。可替换地，导流部240也可以为与楔块形状相似的导流板。导流部240相对于流体接入管200的轴线的倾斜角度可以设置为α，α的取值范围可以为0～90°，其中优选的取值范围可以为10°～60°，更加优选的范围为25°～45°，尽量使得被测气液两相流体的流向沿分流管300的管壁的切线方向。
导流部240以至少遮挡流体接入管200与分流管300相接界面的一半以上，也即如图4所示，开口h的长度小于主管段230的内管径半径。从而使得被测气液两相流体尽量沿分流管300的管壁切向进入分流管300，沿切向进入分流管300的气液流体旋转。在压力作用下实现气液的分流。另外由于被测气液两相流体中可能含砂，高速气相携载砂粒直接垂直冲击管壁会造成分流管300快速磨损，上述导流部240的结构可以使得被测气液两相流体在分流管300内形成高速旋流。旋流中心部分为气相，由液和砂形成的环状层贴靠于管壁，砂在最靠近管壁，水在砂和气相之间，由于气和液、砂快速分离，使得液携砂旋转速度大大减慢，形成的旋转液砂层保护了后续进入的高速气相携载砂粒直接冲击管壁。
本实施例的小型分流式多相流量计10通过改变被测气液两相流体的流入方向，实现了气液分流，并且避免了快速磨损这一问题。
导流部240使得流体接入管200与分流管300相接界面呈圆缺状、月牙状等，在一些可选实施例中，可以优选设置为圆缺状。
分流管300，竖向设置，其中段与流体接入管200的末端连接，配置成使被测气液两相流体分离成从向上流动的第一流体和向下流动的第二流体。优选地，分流管300可以呈基本竖直，例如竖直设置，或者相对于竖直方向稍有倾斜，在压力作用下，被测气液两相流体中大部分气相成分会作为第一流体，向上流动。大部分气液流体会在压力以及重力的作用下向下流动形成第二流体。
第一支路500，与分流管300的上端出口连接，供第一流体通过，并且第一支路500上串接有第一流量调节阀540以及第一流量计550，其中第一流量调节阀540用于通过自身开度调节第一流体的流量。第一流体流量用于测量第一流体的第一流量计550，第一流量调节阀540可以优先设置于第一支路500靠近于汇流管600的管段上。第一流量计550可以采用纯气流量计、湿气流量计、气液两相流量计。
第二支路400，与分流管300的下端出口连接，供第二流体通过，并且第二支路400上串接有第二流量调节阀440以及第二流量计410。第二流量计410用于测量第二流体流量。第一流量计550和第二流量计410分别测量的气、液流量进行累加可以得到被测流体的气、液总流量。
汇流管600，分别与第一支路500和第二支路400的末端连接，使得第一流体和第二流体汇集以向下游管路供出。
第一流量调节阀540和第二流量调节阀440可以为手动调节阀，也可以为电动调节阀。通过第一流量调节阀540和第二流量调节阀440被受控调节，可以对第一流体和第二流体的相态进行调节。根据流体连续原理，第一流量调节阀540和第二流量调节阀440测量的结果之和仍然与被测多相流流体的总流量一致。
本实施例的小型分流式多相流量计10有两个工作状态，即多相流测量状态和气液分离流量调校测量状态(或称比对调校状态)。
在多相流测量状态下，第一流量调节阀540和第二流量调节阀440被受控调节为使得第一流体为气相或湿气两相流状态且第二流体为气液两相流测量状态；流量计算机416(可设置在第二流量计410处)可以配置成在多相流测量状态下，分别获取由第一流量计550和第二流量计410的气液两相流量测量结果，并通过分别累加计算得到气体总流量测量值和液体总流量测量值。第一流量计550可以配置为纯气测量、湿气测量或者气液两相测量，也即在多相流测量状态下第一流量计550可配置为纯气流量计、湿气流量计或者气液两相流量计。第二流量计410为液相测量或者气液两相测量。
多相流测量状态还可实现上下支路同时测量，也可以关闭第一流量调节阀540，仅由第二流量计410工作，这样可使多相流量测量范围变的很大。
另外当在多相流测量状态时，可以针对具体油气井工况，适当调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，可以改变第一流量计550和第二流量计410测量的气液比，使流量计达到最佳和最适应的工作状况。
例如在气液比大的工况下，可以通过第一流体和第二流体的分流，使第一流体工作在纯气状态，降低第二流体的气液比，尽量保障第二流体工作在比较适应的气液比状态，提高测量精度。
又例如在页岩气开采的初段，气液比低，液量大，流量波动特别大，流量测量误差大，可以通过第一流体和第二流体的分流，使第二流体工作在纯液状态，提高第一流体的气液比，尽量保障第二流体工作在比较适应的气液比状态，提高测量精度
在气液分离流量调校测量状态下，第一流量调节阀540和第二流量调节阀440被受控调节为使得第一流体为气相测量状态且第二流体为液相测量状态，并在设定的调校时间段内保持上述状态，以及流量计算机416配置成获取由第一流量计550和第二流量计410在气液分离流量调校测量状态下分别测量的气体流量比对参考值和液体流量比对参考值。
通过调节第一流量调节阀540的开度或开、关状态和第二流量调节阀440的开度，可以适配于被测气液两相流体的不同气液比、宽范围计量工况，增大了小型分流式多相流量计10的测量适应范围。
随着测量时间增长，流量计可出现测量值的偏移，导致测量误差增大，因此需要定期对流量计进行调校，对其测量参数进行修正。虽然多相流量计上配置的传感器可以单独调校，而本实施例中为在线多相流流量整体调校，由于单相流量计的测量误差一般在0.15-1.5％，而多相流量计测量误差可在5-10％，通过调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440可以使第一支路500和第二支路400恰好有一个流态平衡小范围，第一流体为气相，第二流体为液相，第一流量计550和第二流量计410均处于单相高精度测量状态。本实施例的小型分流式多相流量计利用给上述第一流量计550和第二流量计410均处于单相高精度测量状态的工况，实现自调校。也即在气液分离流量调校测量状态下，测量的数值可以作为多相流量测量调校的参考值。
在小型分流式多相流量计10进行比对调校的过程中，第一流量调节阀540和第二流量调节阀440被受控调节为使得第一流体为气相状态且第二流体为液相状态，并设定的调校时间段内(根据调校需要可以设置为30分钟、60分钟或者120分钟)使得第一流量调节阀540和第二流量调节阀440维持上述状态。
小型分流式多相流量计10还设置有流量计算机416，流量计算机416流量计算机416作为小型分流式多相流量计10的控制、计算、数据库以及数据处理核心，可以与第一流量调节阀540、第二流量调节阀440、液位计700、油含水测量仪430、第一流量计550和第二流量计410均数据连接。流量计算机416在进行测量时用于对第一流量计550和第二流量计410的测量结果进行处理，在一种可选结构中，流量计算机416可以设置在第二流量计410的表头处，并通过通讯线与第一流量计550通信连接。
在进行比对调校的过程中，小型分流式多相流量计10工作于气液分离流量调校测量状态，第一流体为气相状态且第二流体为液相状态，以使得第一流量计550测量得到气体流量比对参考值，而第二流量计410测量得到液体流量比对参考值。
流量计算机416可以配置成将气体流量比对参考值以及液体流量比对参考值分别与小型分流式多相流量计10在多相流量测量状态下测量得到的气体流量测量值以及液体流量测量值进行比较，计算出气体流量测量值的误差和液体流量测量值的误差，并利用计算得出的误差对小型分流式多相流量计10进行调校。
在比对调校状态时，气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为在设定时间段的累计值，而在多相流测量状态时，气体流量测量值以及液体流量测量值分别为与比对调校状态相同的测量时间段内的累计值。
在设定的调校时间段内可以获取第一流量计550和第二流量计410分别测量的气体流量调校累加值和液体流量调校累加值(例如为30分钟的累加量)；然后与同样长度时间段内多相流测量状态的气体流量测量累加值以及液体流量测量累加值分别进行比较。
另一种比较方式为调校状态时，气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为调校设定时间范围的平均值，而多相流测量状态时，气体流量测量值以及液体流量测量值分别为设定时间范围内的平均值。
调校比较的数据可以为相近时间段内数值进行比较，例如将前一天的多相流测量状态下的测量值与调校的数值进行比较。
用同样时间段内，使用多相流测量状态测得气相流量累计值与分离调校流量测量状态测得气相流量累计值计算出气相流量误差和修正系数；使用多相流测量状态测得液相流量累计值与分离调校流量测量状态测得液相流量累计值计算出液相流量误差和修正系数，得到误差和修正系数后可以手动或自动修正流量误差。
在使用平均值调校是，可以使用多相流测量状态测得气相流量平均值与分离调校流量测量状态测得气相流量平均值计算出气相流量误差和修正系数；使用多相流测量状态测得液相流量平均值与分离调校流量测量状态测得液相流量平均值计算出液相流量误差和修正系数，得到误差和修正系数后可以手动或自动修正流量误差。
本实施例的小型分流式多相流量计10，在调校时使第一流量计550和第二流量计410均处于单相高精度测量状态。使用一段时间混合流量测量的数据与一段时间比对调校状态所测得流量数据，即可计算出测量误差。
在第一流量调节阀540和第二流量调节阀440为手动调节阀时，操作人员可以通过手动调节使得第一流体和第二流体达到调校的状态。在第一流量调节阀540和第二流量调节阀440为电动调节阀时，可以分别与流量计算机416数据连接，并且流量计算机416还可以作为小型分离式多相流量计的控制机构，并配置成对第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度进行分离计量调节。
流量计算机416调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度的过程可以为：将第一流量调节阀540和第二流量调节阀440分别调整为预设的初始调校开度(该初始调校开度可以为全开状态，即100％打开)；判断第一流量调节阀540和第二流量调节阀440分别处于各自的初始调校开度状态下，第一流体是否为气相状态，若是，调节(例如逐渐减小)第二流量调节阀440的开度，直至第二流体达到液相状态。如果在第一流量调节阀540和第二流量调节阀440分别处于各自的初始调校开度状态下，第一流体并非为气相状态的情况下，先调节(例如逐渐减小)第一流量计550的开度，以将第一流体调节至气相状态，然后调节(例如逐渐减小)第二流量调节阀440的开度，直至第二流体达到液相状态。
第一流量计550和第二流量计410可以分别具有流量测量波动值和/或密度测量功能，流量计算机416判断第一流体为气相状态的依据可以为：根据第一流量计550测量的第一流体的流量波动值和/或密度值判断第一流体是否在气相到气相临界点状态的设定范围内。这是因为纯气状态下，流量的波动相对较小。上述气相到气相临界点状态的设定范围包括流量波动值范围和密度值范围，并按照气相到气相临界点状态的流量波动值和密度值预先进行设置。也即在第一流体的流量波动值在对应的气相到气相临界点状态的设定流动波动范围内和/或第一流体的密度值对应的在气相到气相临界点状态的设定密度范围内时，判定第一流体为气相状态。
流量计算机416判断第二流体为液相状态的依据可以为：根据第二流量计410测量的第二流体的流量波动值和/或密度值判断第二流体是否在液相到液相临界点状态的设定范围内。上述液相到液相临界点状态的设定范围包括流量波动值范围和密度值范围，并按照液相到液相临界点状态的流量波动值和密度值预先进行设置。也即在第二流体的流量波动值在对应的液相到液相临界点状态的设定流动波动范围内和/或第二流体的密度值对应的在液相到液相临界点状态的设定密度范围内时，判定第二流体为气相状态。
在一些实施例中，可以在第一流体的流量波动值和密度值均在对应的气相到气相临界点状态的设定范围内时确定第一流体为气相，而且同时第二流体的流量波动值和密度值均在对应的液相到液相临界点状态的设定范围内时确定第二流体为液相状态。
图6是根据本发明另一实施例的小型分流式多相流量计10的示意图。在该实施例中增加设置了液位计700，可以通过液位计700来判断第一流体和第二流体的相态。
液位计700用于测量分流管300的液位，也即液位计700的两个液位测量端分别连通至靠近分流管300与流体接入管200的连接位置处以及靠近分流管300下端的位置；并且流量计算机416可以根据液位计700的测量结果，相应调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，直至液位计700指示出第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态。
流量计算机416可以通过液位计700的液位调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，可选地，流量计算机416可以获取液位计700测量的液位值，并根据液位值相应调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，直至液位值达到预设的液位控制目标范围内，其中液位控制目标范围根据第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态的情况下分流管的液位进行设定。一般而言，液位控制目标范围可为液位的50％左右。
在手动调节时，操作人员可以根据液位计700的测量结果来手动调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度。上述液位计700在液位保持在液位控制目标范围(例如50％左右)50％的情况下，可认为指示出第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态。
在气液比大，液相流量很小工况下，若出现液相流量小于第二流量计410测量的下限值的情况下，流量计算机416还可以利用液位计700测量的液位值计算液相平均流量，具体计算该液相平均流量的步骤包括：关闭第二流量调节阀440，使得液体在分流管300内积聚，从而可以根据液位积聚的高度差以及分流管300的内径计算液体积聚量，并根据形成液位积聚高度差所需的时间计算出液相平均流量。例如首先将第二流量调节阀440全开排空分流管300内的液体后，关闭第二流量调节阀440，使得液体在分流管300内逐渐积聚，在达到液位计700测量下限后开始计时，从而可以根据液位增长高度以及分流管300的内径计算液体积聚量，并进一步可以将液体积聚量与液位增长的时间相除，计算出液相的平均流量。
总之小型分流式多相流量计10还包括：油含水测量仪430，串接于第一支路500中，并配置成测量第一流体的油含水数据。
在一些优选结构中，第一流量计550和第一流量调节阀540沿第一流体的流向依次串接在第一支路500中，第二流量计410、油含水测量仪430、第二流量调节阀440沿第二流体的流向依次串接在第二支路400中。最终第一流体和第二流体通过汇流管600汇合供出。
第一流量调节阀540和第二流量调节阀440为电动调节阀时，第一流量调节阀540、第二流量调节阀440、第一流量计550、第二流量计410、油含水测量仪430分别于与流量计算机416信号连接，由流量计算机416直接定时调节电动调节阀，在设定的时间段实现自调校和自修正流量误差。
如果需要测量油含水在第二流量计410后可以串联连接油含水测量仪430，在调校期间可以测得液相油含水，油含水测量仪430与流量计算机416连接，所测数据都可在流量计算机416上显示，也可远传。
如果多相流流量稳定，或变化缓慢，本实施例的小型分流式多相流量计10也可控制作为气液分离计量，相比于传统的高低压大流量多相流分离计量装置，体积庞大，重量在5-20吨，成本昂贵。本实施例的小型分流式多相流量计10结构大大减轻，还可用于移动计量调校多相流量计，与小型皮卡车等交通工具可组成车载计量调校多相流装置，开到油气井附近，即可连接调校多相流量计。试制样机的尺寸为长1000-1800mm，宽400mm，高1600-1800mm，重量在250至500kg。
以下结合本实施例的小型分流式多相流量计的调校方法，对上述实施例的小型分流式多相流量计10的工作过程进行说明。该调校方法可用于对上述任一种实施例的小型分流式多相流量计10进行调校。图7是根据本发明一个实施例的小型分流式多相流量计的调校方法的示意图，该小型分流式多相流量计的调校方法一般性地包括以下步骤：
步骤s702，调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，使得第一流体为气相状态且第二流体为液相状态；该步骤的目标为使得第一流量计550和第二流量计410均处于单相高精度测量状态。
一种可选的调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度的步骤包括：将第一流量调节阀540和第二流量调节阀440分别调整为预设的初始调校开度(一般为全开状态)；判断第一流量调节阀540和第二流量调节阀440分别处于各自的初始调校开度状态下，第一流体是否为气相状态，若是，调整第二流量调节阀440的开度，直至第二流体达到液相状态；在第一流量调节阀540和第二流量调节阀440分别处于各自的初始调校开度状态下第一流体并非为气相状态的情况下，调节第一流量调节阀540的开度，将第一流体调节至气相状态，然后调整第二流量调节阀440的开度，直至第二流体达到液相状态。
其中判断第一流体为气相状态的依据包括：根据第一流量计550测量的第一流体的流量波动值和/或密度判断第一流体是否在气相到气相临界点状态的设定范围内。判断第二流体为液相状态的依据可以为：根据第二流量计410测量的第二流体的流量波动值和/或密度值判断第二流体是否在液相到液相临界点状态的设定范围内。
另一种可选的调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度的过程可以根据液位计的测量结果，例如可以获取液位计700测量的液位值，并根据液位值相应调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，直至液位值达到预设的液位控制目标范围内，其中液位控制目标范围根据第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态的情况下分流管的液位进行设定。一般而言，液位控制目标范围可为液位的50％左右。
在手动调节时，操作人员可以根据液位计700的测量结果来手动调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度。上述液位计700在液位保持在液位控制目标范围(例如50％左右)的情况下，可认为指示出第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态。使用液位计700的测量结果判断第一流体和第二流体相态的手段也适用于气液比较大、液量很小的工况下。
根据液位计700的测量结果，相应调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440的开度，直至液位计700指示出第一流体达到气相状态且第二流体达到液相状态。例如在液位为50％时即可认为达到需要流体分流效果。
步骤s704，获取第一流量计550测量得到的气体流量比对参考值以及第二流量计410测量得到液体流量比对参考值；
步骤s706，将气体流量比对参考值以及液体流量比对参考值分别与小型分流式多相流量计10在多相流测量状态下测量得到的气体流量测量值以及液体流量测量值进行比较，计算出气体流量测量值的误差和液体流量测量值的误差。
气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为在设定的调校时间段内的累计值，而气体流量测量值以及液体流量测量值分别为与调校时间段相同的测量时间段内的累计值；或者
气体流量比对参考值和液体流量比对参考值分别为调校的过程中的平均值，而气体流量测量值以及液体流量测量值分别为在进行调校的过程前后设定时间范围内的平均值。
步骤s708，利用计算得出的误差对小型分流式多相流量计10进行调校调校，可以手动或者自动修正流量误差，并对小型分流式多相流量计10的测量参数进行修正，从而实现自调校，另外，利用上述误差还可以对之前测量得到数据进行修正。
在气液比大，液相流量很小工况下，若出现液相流量小于第二流量计410测量的下限值的情况下，流量计算机416还可以利用液位计700测量的液位值计算液相平均流量，具体计算该液相平均流量的步骤包括：关闭第二流量调节阀440，使得液体在分流管300内积聚，从而可以根据液位积聚的高度差以及分流管300的内径计算液体积聚量，并根据形成液位积聚高度差所需的时间计算出液相平均流量。
本实施例的小型分流式多相流量计10及其调校方法在研发测试过程中已经得到较好的验证，通过更换流量传感器可适用于气流量在1×104sm3/d至500×104sm3/d范围内，液量在1m3/d至1500m3/d范围内，压力在0.2-42mpa范围内的使用工况中使用，试制样机的尺寸为长1000-1800mm，宽400mm，高1600-1800mm，重量在250至500kg。相比于现有满足同等测量要求的流量计，结构显然更加轻巧。在具体实施时小型分流式多相流量计可以针对具体工艺工况范围设计。
第一流量调节阀540和第二流量调节阀440可以为手动调节阀或者电动调节阀，调节步骤包括：
正常测量状态，因为小型分流式多相流量计10具有特殊旋流分离结构，如果多相流流量较大，调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440使得上第一支路500在纯气状态，第二支路400在两相流量状态，如果流量小到一定范围，可关断第一支路500，流体仅在第二支路400通过。
一种比对调校方法为，把第一流量调节阀540和第二流量调节阀440全打开到100％，观察第一支路500的第一流量计550(气体流量计)的流量数据，如果流量数据相对稳定，波动很小，说明是纯气；然后观察再看第二支路400的第二流量计410(气液两相流量计)测量的混合密度，如果密度测量结果在几十到液相密度之间，逐渐关小第二流量调节阀440，使密度趋于接近液相密度，停止第二流量调节阀440的调节，此时第一支路500即可按纯气流量计算，第二支路400按纯液流量计算。
如果第一流量计550(气体流量计)的流量数据波动大，则逐渐关小第一流量调节阀540，使流量数据趋于相对稳定，停止调节第一流量调节阀540，然后按照以上调节第二流量调节阀540的过程使得密度测量结果趋于接近液相密度。
通过调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440使第一支路500和第二支路400恰好出现一个流态平衡小范围，第一支路500中为气相，第二支路400中为液相，第一流量计550和第二流量计410均处于单相高精度测量状态。
另一种比对调校方法为，调节第一流量调节阀540和第二流量调节阀440，使液位计700的液位保持在50％左右，此时，第一流量计550和第二流量计410均处于单相高精度测量状态。用一段时间混合流量测量的数据与一段时间比对调校状态所测得流量数据，即可计算出测量误差。由于多相流量计测量误差在5-10％，而单相流量计测量误差在0.15-1.5％，所以这种比对调校是符合计量规范及可控可信的。
如果第一流量调节阀540和第二流量调节阀440为电动调节阀，第一流量调节阀540、第二流量调节阀440、油含水测量仪430、液位计700、第一流量计550、第二流量计410均与流量计算机416连接，由第二支路中安装的流量计算机416定时控制第一流量调节阀540和第二流量调节阀440，可定时间段实现自调校和自修正流量误差。
如果需要测量油含水，则在第二流量计410后串联连接油含水测量仪430，在调校期间可以测得液相油含水，油含水测量仪430与流量计算机416连接，所数据都有在流量计算机416上显示，可远传。
多相流流量稳定，或变化缓慢，本实施例的小型分流式多相流量计10也可用作气液分离计量。本实施例的小型分流式多相流量计10还可用于移动计量调校多相流量计，与小型皮卡车等交通工具组成车载计量调校多相流装置，开到油气井附近，即可连接调校多相流量计，具有极大的应用前景和社会价值，大大降低了油气田生产、管理和维护成本。
本实施例还提供了另一种小型分流式多相流量计10，其在流体接入管200的前端增加了第三流量计250，在多相流测量状态下，第三流量计250配置为气液两相流量测量状态，以测量气相流量和液相流量。第一流量计550和第二流量计410用于对第三流量计250进行调校。
图8是根据本发明又一实施例的小型分流式多相流量计10的示意图。第三流量计250连接于流体接入管200的前端，用于测量供向流体接入管200的流体的流量；分流管300与流体接入管200的后端相连。该小型分流式多相流量计10增加第三流量计250，其它部分结构与上述介绍的小型分流式多相流量计10一致。
在该种小型分流式多相流量计10使用第三流量计250测量气液两相流量，得到气体流量测量值以及液体流量测量值。多相流测量状态下，第三流量计250进行计量，第一流量调节阀540和第二流量调节阀440可以设置为全开，而第一流量计550和第二流量计410可以不进行计量。
在气液分离流量调校测量状态下，第一流量调节阀540和第二流量调节阀440被受控调节为使得第一流体为气相测量状态且第二流体为液相测量状态，调节的手段与前述的调节过程一致，也即可通过流量波动值范围以及密度值范围，或者液位计700来判断第一流体和第二流体的相态。由于上文已经详细介绍，在此不做赘述。
流量计算机416将第一流量计550和第二流量计410在气液分离流量调校测量状态下测量的气体流量比对参考值以及液体流量比对参考值，与同时段第三流量计250测量得到的气体流量测量值以及液体流量测量值进行比较和计算，计算出气体流量测量值的误差和液体流量测量值的误差。也即使用第一流量计550和第二流量计410的测量结果对第三流量计250进行调校。
上述两种小型分流式多相流量计10在调校过程中，第一种的比对对象为第一流量计550和第二流量计410在气液分离流量调校测量状态以及多相流测量状态的测量值，第二种的比对对象为在气液分离流量调校测量状态下同时段的第一流量计550和第二流量计410的测量值以及第三流量计250的测量值。其原理均为利用测量误差较小的单相流量计，对测量误差较大的多相流量计进行比对调校。
图8中示出的有第三流量计250结构，多相流测量状态和比对调校是同时段工作的，此装置的比对调校，适应间歇流量、波动流量，与图1所示的结构工作方式存在本质区别。
至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。