测量湿天然气流量的方法及其装置与流程

本发明涉及湿气流量测量领域，具体涉及一种测量湿天然气流量的方法及其装置。

背景技术：

1、在天然气开采过程中，从天然气井口产出的气体通常含有少量的水和烃类液体，这些从天然气井口产出的未经处理的气体是湿天然气。湿天然气含有气相和液相，对湿天然气进行准确计量能够降低油气田的开发和运行成本，对于提高油气田的科学管理水平、天然气商品率等都具有重要意义。随着天然气工业的发展，对湿天然气的计量技术提出了更迫切的需求。

2、通常采用分离测量技术测量湿天然气的流量，将多个生产井产出的天然气集中到集气站，然后在集气站中采用分时轮换计量的方式对其进行计量，该种方法投资巨大、建设过程复杂，在实际运行中对每口单井需要建设独立的采气管线，投资较大，且无法实现每口单井的实时计量，效率低。因此，迫切需要一种经济合理的测量方式，以满足对湿天然气测量的需求。

3、目前常见的流量计为单相流体测量流量计、湿气两相流量在线测量的流量计、差压流量计，但是单相流体测量流量计只能用来测量单相流体的流量，湿气两相流量在线测量的流量计种类少且价格昂贵，差压流量计的性能稳定且成本较低，应用领域较为广泛。采用差压法测量流量的模型中，流量是管道尺寸、流体物性及流量计差压等的函数。在实际测量过程中，已知管道尺寸和流体物性，通过在线测量湿天然气流经管道的压力、差压，能够换算出湿天然气的流量。

4、当前使用的差压流量测量装置主要采用组合流量计，例如文丘里流量计和孔板流量计的组合流量计，或者文丘里流量计和内锥流量计的组合流量计。其中孔板流量计的流动阻力较大，增加了流动压降，对管道的湿天然气的运输不利。差压流量计中通常将文丘里流量计放在后面，而前置的孔板或内锥对下游流场的扰动较大，不利于组合流量计的流场稳定性，进而影响到后置文丘里流量计的测量准确性。

技术实现思路

1、针对上述技术缺陷，本发明提供一种测量湿天然气流量的方法及其装置，能够形成稳定流动状态的湿天然气，同时降低湿天然气在管道流动中的阻力损失，有利于提高测量结果的准确性。

2、本发明提供一种测量湿天然气流量的方法，采用测量装置进行测量，测量装置包括测量管、设置在测量管的管道中的旋涡发生器、设置在测量管上的流量测量单元，流量测量单元包括压力测试单元、以及设置在测量管的管道中的前梭锥、多孔板、后梭锥，前梭锥安装在多孔板的第一侧、后梭锥安装在多孔板的第二侧，第一侧与第二侧相对；方法包括：

3、使湿天然气进入测量管的管道，依次流经旋涡发生器、前梭锥、多孔板和后梭锥，通过压力测量单元获取前梭锥背离多孔板第一侧的前端的压力与多孔板第一侧的压力差δp1、多孔板第二侧的压力与前梭锥背离多孔板第一侧的前端处的压力差δp2、后梭锥背离多孔板第二侧的尾端处的压力与前梭锥背离多孔板第一侧的前端处的压力差δp3；

4、根据测量的压力差数据确定湿天然气的流量。

5、根据本发明的一实施方式，还包括：获取所述多孔板上孔的等效直径d、所述测量管的管道内径d、所述测量管管道中的湿天然气的密度ρg；根据β＝d/d确定节流比β；采用所述测量装置测定等量单相天然气流经所述测量管的管道时，多孔板第一侧和第二侧的压力差δpg；根据气体体积和压差公式计算湿天然气中的气相体积流量和液相体积流量。

6、根据本发明的一实施方式，前梭锥、后梭锥与管道的侧壁之间形成通道。

7、根据本发明的一实施方式，前梭锥的小直径段背离多孔板的第一侧；和/或，后梭锥的小直径段背离多孔板的第二侧。

8、根据本发明的一实施方式，节流比β为0.4-0.7。

9、根据本发明的一实施方式，旋涡发生器具有螺旋通道。

10、根据本发明的一实施方式，孔板具有圆形开孔，所述圆形开孔具有45°倒角，圆形开孔的直径不小于8mm。

11、根据本发明的一实施方式，测量装置还包括温度测量单元，用于测量湿天然气的温度，温度测量单元包括第一温度计和第二温度计，第一温度计和第二温度计位于测量管的管道内，第一温度计安装在管道的第三侧的侧壁上，第二温度计安装在管道的第四侧的侧壁上，第三侧与第四侧相对。

12、根据本发明的一实施方式，根据湿天然气流经所述旋涡发生器前后的压差计算得到湿天然气的密度ρg。

13、本发明还提供一种用于测量天然气流量的测量装置，采用用于测量天然气流量的测量装置实施上述的测量湿天然气流量的方法，用于测量天然气流量的测量装置包括：测量管、设置在测量管的管道中的旋涡发生器、设置在测量管上的流量测量单元，流量测量单元包括压力测试单元、以及设置在所述测量管的管道中的前梭锥、多孔板、后梭锥，前梭锥安装在多孔板的第一侧、后梭锥安装在多孔板的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对；测量装置还包括与旋涡发生器相连的旋转混合测量单元，所述旋转混合测量单元至少包括压力变送器、温度变送器。

14、本发明的实施，至少具有以下有益效果：

15、本发明的测量湿天然气流量的方法和装置，使湿天然气进入测量管的管道，流经旋涡发生器、前梭锥、多孔板和后梭锥，在流经旋涡发生器时使湿天然气中的气相和液相混合均匀并产生旋涡流，再通过控制流体沿着设定方向流动，使流体稳定流经前梭锥、多孔板和后梭锥，在流经多孔板的第一侧与第二侧之间产生压差，通过压力测量单元获取压差数据，即可计算出流体的流量大小，本发明提供的方法能够实现准确测量湿天然气的流量。

16、此外，本发明提供的装置能够使湿天然气在管道内稳定流动、压力损失小，能实现湿天然气在不同压力和流量的测量，该装置还具有结构简单、易操作等优点，利于工业化生产和应用。

技术特征：

1.一种测量湿天然气流量的方法，其特征在于，采用测量装置进行测量，所述测量装置包括测量管、设置在所述测量管的管道中的旋涡发生器、设置在所述测量管上的流量测量单元，所述流量测量单元包括压力测试单元、以及设置在所述测量管的管道中的前梭锥、多孔板、后梭锥，所述前梭锥安装在所述多孔板的第一侧、所述后梭锥安装在所述多孔板的第二侧，所述第一侧与所述第二侧相对；所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，还包括：

3.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，所述前梭锥、后梭锥与所述管道的侧壁之间形成通道。

4.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，所述前梭锥的小直径段背离多孔板的第一侧；和/或，

5.根据权利要求2所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，所述节流比β为0.4-0.7。

6.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，所述旋涡发生器具有螺旋通道。

7.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，所述孔板具有圆形开孔，所述圆形开孔具有45°倒角，所述圆形开孔的直径不小于8mm。

8.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，所述测量装置还包括温度测量单元，用于测量湿天然气的温度，所述温度测量单元包括第一温度计和第二温度计，第一温度计和第二温度计位于所述测量管的管道内，所述第一温度计安装在所述管道的第三侧的侧壁上，所述第二温度计安装在所述管道的第四侧的侧壁上，所述第三侧与第四侧相对。

9.根据权利要求1所述的测量湿天然气流量的方法，其特征在于，根据所述湿天然气流经所述旋涡发生器前后的压差计算得到湿天然气的密度ρg。

10.一种用于测量天然气流量的测量装置，其特征在于，采用用于测量天然气流量的测量装置实施权利要求1-9任一项所述的测量湿天然气流量的方法，所述用于测量天然气流量的测量装置包括：

技术总结
本发明提供一种测量湿天然气流量的方法及其装置，采用测量装置进行测量，测量装置包括测量管、设置在测量管的管道中的旋涡发生器、设置在测量管上的流量测量单元，流量测量单元包括压力测试单元、以及设置在测量管的管道中的前梭锥、多孔板、后梭锥；方法包括：使湿天然气进入测量管的管道，依次流经旋涡发生器、前梭锥、多孔板和后梭锥，通过压力测量单元获取压力差数据；根据测量的压力差数据确定湿天然气的流量，采用该方法及装置能够形成稳定流动状态的湿天然气，同时降低湿天然气在管道流动中的阻力损失，有利于提高测量结果的准确性。

技术研发人员：彭利果,王强,任佳
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4