一种在线自调校多相流量计的制作方法

本实用新型涉及流体流量测量，特别是涉及一种在线自调校多相流量计。

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。

长期以来，多相流量计存在两个难题，即可信度和在线调校。由于多相流体的复杂性和多变性，测量的真实性和可靠性容易受到质疑。例如，油气田当油气井况发生异常时，多相流量计的测量数据也随之出现较大变化，在这种情况下，多相流量计往往首当其冲被怀疑出了问题，而并非怀疑。

而现场又无法判断多相流量计是否真存在测量超差情况，现有方法仅能使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，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，这是长期困扰多相流测量的世界难题。

技术实现要素：

本实用新型的一个目的是要提供一种在线自调校多相流量计，设备本身实现在线自动调校或者手动调校的多相流量计。

本实用新型一个进一步的目的是要多相流量计满足大气液比工况下的小液相流量调校要求。

本实用新型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。

根据本实用新型的一个方面，提供了一种在线自调校多相流量计，其包括：流体接入管，用于接入气液混合流体；第一流量计，设置于混合流体接入管上，用于测量混合流体接入管内的气液混合流体的气相流量和液相流量；气液分离器，连接于流体接入管的下游，并用于将来自于混合流体接入管的气液混合流体分离为气相的第一流体和液相的第二流体；液相流量测量装置，设置于气液分离器上，用于测量第二流体的流量，以利用液相流量测量装置的测量结果对第一流量计进行调校。

可选地，气液分离器包括：分离管，竖向设置，其中部与流体接入管的末端相连，以将从流体接入管供入的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；第一支路管，与分离管的上端出口连接，以供第一流体通过；第二支路管，与分离管的下端出口连接，以供第二流体通过。

可选地，上述在线自调校多相流量计还包括：第二支路调节阀，连接于第二支路管上，用于开关或调节分离管的分离状态。

可选地，第二支路调节阀，还配置成在气液混合流体为大气液比而且是小液量的工况下测量第二流体的流量时关闭，并且液相流量测量装置还包括：液位计，设置于分离管上，用于测量分离管中的液位，以利用液位的增长速率来测量第二流体的平均流量和液相流量累计值。

可选地，液相流量测量装置包括：第二流量计，连接于第二支路管上，用于测量第二流体的液相流量。

可选地，上述在线自调校多相流量计还包括：第一支路调节阀，连接于第一支路管上。

可选地，气液分离器还包括：汇流管，分别与第一支路管以及第二支路管的末端连接，使得第一流体和第二流体汇集以向下游管路供出。

可选地，流体接入管的末端内部形成有导流部，导流部配置成使得气液混合流体沿分离管的管壁切向进入分离管，以在分离管内形成旋流。

本实用新型的在线自调校多相流量计，具有用于测量气液两相流量的第一流量计，用于将气液混合流体分离为气相的第一流体和液相的第二流体的气液分离器，并在气液分离器上设置液相流量测量装置(例如液位计)用于测量液相流量。在对多相流量计进行调校时，可以使用液相流量测量装置的测量结果与第一流量计的液相测量值的差异，对第一流量计进行调校。本实用新型的在线自调校多相流量计主要适用于气液比较大且液量较小的工况，针对多相流量计中液相有偏差时，进行液相流量调校，可以实现在线自调校，提高了多相流量计的测量准确度和可靠性。

在气液比大，液相流量较小工况下，本实用新型的多相流量计可以关闭气液分离器中第二支路管的第二支路调节阀，使得液体在分离管内积聚，从而可以根据液位积聚的高度差以及分离管内径，计算液体累计量，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，满足了该工况的调校要求。

本实用新型的在线自调校多相流量计，结构轻巧，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。

根据下文结合附图对本实用新型具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本实用新型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实用新型的一些具体实施例。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是根据本实用新型一个实施例的在线自调校多相流量计的示意图；

图2是图1中流体接入管的沿剖切线A-A截取的示意性剖视图；

图3是根据本实用新型另一实施例的在线自调校多相流量计的示意图；以及

图4是根据本实用新型又一实施例的在线自调校多相流量计的示意图。

具体实施方式

图1是根据本实用新型一个实施例的在线自调校多相流量计的示意图。该在线自调校多相流量计一般性地可以包括：流体接入管100以及气液分离器200。流体接入管100用于接入气液混合流体。流体接入管100上设置有第一流量计110。第一流量计110可以连接于流体接入管100的前端，并用于测量流体接入管100内的气液混合流体的气相流量和液相流量。第一流量计110测量得到气相流量测量值以及液相流量测量值。

气液分离器200连接于流体接入管100的下游，并用于将来自于流体接入管100的气液混合流体分离为气相的第一流体和液相的第二流体。

气液分离器200上设置有液相流量测量装置，该液相流量测量装置用于测量第二流体的流量，以利用液相流量测量装置的测量结果对第一流量计110进行调校。液相流量测量装置可以包括液位计240和/或第二流量计222。

气液分离器200可以包括：分离管230、第一支路管210、第二支路管220、汇流管300。分离管230一般可以竖向设置，分离管230的中部与流体接入管100的末端相连，以将从流体接入管100供入的流体分离成从向上流动的第一流体(气相)和向下流动的第二流体(液相)。第一支路管210和第二支路管220分别用于第一流体和第二流体通过。汇流管300，分别与第一支路管210以及第二支路管220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。

图2是图1中流体接入管100的沿剖切线A-A截取的示意性剖视图。流体接入管100的末端内部形成有导流部120，导流部120配置成使得气液混合流体沿分离管230的管壁切向进入分离管230，以在分离管230内形成旋流。一种可选的结构为，导流部120为沿气液混合流体流向呈逐渐凸出的楔块状，从而使得流体接入管100与分离管230的分相相接处收窄。可替换地，导流部120也可以为与楔块形状相似的导流板。导流部120相对于流体接入管100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离管230的管壁的切线方向。

气液混合流体尽量沿分离管230的管壁切向进入分离管230，形成高速旋流。在压力作用下实现气液的分离，另一方面旋流也可避免高速气相携载砂粒直接冲击分离管230的管壁。导流部120得流体接入管100与分离管230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。

分离管230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，气液混合流体中气相成分会作为第一流体，向上流动。液相流体会在压力以及重力的作用下向下流动形成第二流体。

第一支路管210与分离管230的上端出口连接，以供第一流体通过。第二支路管220与分离管230的下端出口连接，以供第二流体通过。

第一支路管210和第二支路管220上可以选择性地设置第一支路调节阀211以及和第二支路调节阀221，在一些实施例中可以均选择设置第二支路调节阀221而不设置第一支路调节阀211，在另一些实施例中可以同时设置第一支路调节阀211以及和第二支路调节阀221。在图1所示的实施例中，第二支路管220上连接有第二支路调节阀221，第二支路调节阀221可以通过开度的调节来调节分离管230的分离状态，保证气相和液相的分离。

图3是根据本实用新型另一实施例的在线自调校多相流量计的示意图。第一支路管210上设置有第一支路调节阀211，通过第一支路调节阀211的开度调节来调节分离管230的分离状态，保证气相和液相的分离。

图4是根据本实用新型又一实施例的在线自调校多相流量计的示意图。第一支路管210上设置有第一支路调节阀211，第二支路管220上也连接有第二支路调节阀221，通过同时调节第一支路调节阀211和第二支路调节阀221的开度调节来调节分离管230的分离状态，保证气相和液相的分离。

第一支路调节阀211和第二支路调节阀221可以为手动调节阀，也可以为电动调节阀。通过第一支路调节阀211和第二支路调节阀221被受控调节，可以对第一流体和第二流体的相态进行调节。

在正常测量状态下，可以保持第一支路管210和第二支路管220均处于全开状态(也即将配置的第一支路调节阀211和/或第二支路调节阀221全部打开)；第一流量计110对气液混合流体进行流体流量测量，得到气相流量以及液相流量。

在对在线自调校多相流量计调校时，通过调节第一支路调节阀211和/或第二支路调节阀221，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。根据流体连续原理，分相的流体流量的结果之和仍然与气液混合流体流量一致。

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。本实施例的分离式多相流量计的使用工况(气液比较大，液相流量相对气相流量较小)下，第一流量计110的气相测量误差较小，已经在所测量要求误差范围内。而液相由于流量较小，测量准确较为困难，因此需要定期调校。

本实施例的在线自调校多相流量计，利用单独测量的液相流量精度远大于第一流量计110的液相流量测量精度的特点，利用液相流量测量装置对第一流量计110进行调校。

液相流量测量装置可以为串接于第二支路管220(例如第二支路调节阀221的下游)的第二流量计222，第二流量计222可以设置为液相测量状态，在正常测量状态下，第二流量计222不进行测量；在对本实施例的在线自调校多相流量计进行调校时，将第二流量计222的液相测量值与第一流量计110的测量值进行比较，来对第一流量计110进行调校。

另外，在液相流量极小的工况下，液相流量测量装置也可以使用液位计240来进行流量的测量。液位计240设置于分离管230上，用于测量分离管230中的液位，以利用液位的增长速率来测量第二流体的平均流量。

例如在气液混合流体为大气体流量和小液量工况的情况下进行调校时，可以关闭第二支路调节阀221，使得液体在分离管230内逐渐积聚，在达到液位计240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离管230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以及累计流量。将该平均流量或累计流量与第一流量计110在液位增长时间内的测量的平均值或累计值进行比较，也可以实现对第一流量计110的调校。

液位计240与第二流量计222可以同时配置，在气液比适中时，可以调节第一支路调节阀211和第二支路调节阀221，使液位计240工作在50％附近的液位，读取第二流量计222在一定时间内的流量值，读取第一流量计110的液体流量值，计算出误差，对第一流量计110进行调校。

在另外一些实施例中，第一支路管210中还可以设置气相流量计，对气相流量进行测量，从而可以对第一流量计110的气相测量也进行调校。

本实施例的在线自调校多相流量计，具有用于测量气液流量的第一流量计110以及用于将气液流量分离为气相的第一流体和液相的第二流体的气液分离器200，并在气液分离器200上设置用于测量液相流量的液相流量测量装置(例如液位计)。在对在线自调校多相流量计进行调校时，可以使用液相流量测量装置的测量结果与第一流量计110的液相测量值的差异，对第一流量计110进行调校。本实用新型的在线自调校多相流量计主要适用于气液比较大且是较小液量的工况，针对多相流量计中液相测量不准的问题，进行液相流量调校，可以实现在线调校，提高了多相流量计的测量准确度和可靠性。

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实用新型的多个示例性实施例，但是，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，仍可根据本实用新型公开的内容直接确定或推导出符合本实用新型原理的许多其他变型或修改。因此，本实用新型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。