专利名称：段塞发生装置及使用该装置的油汽水三相流量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多相流流型调整装置，具体地说，涉及适用于管道内油气水三相流的段塞发生装置以及使用该段塞发生装置的油气水三相流量测量装置。
管道内的油气水三相流是一个极端复杂的多变量随机过程，在不同条件下呈现出不同的流型，例如，在水平管道中主要存在以下四种流型层流、段塞流、环状流和泡状流；在竖直管道中主要也有四种流型泡状流、段塞流、翻腾流和环状流。此外，在上述的各种流型之间还存在着若干种过渡流型。因此，油气水三相流的测量问题长期以来一直是一个世界性的难题。现有的为数不多的几种多相流量计，无一例外地只能适用于某一种或少数几种流型或某一个流量范围，无法在整个流型或流量范围内普遍适用。这就在很大程度上限制了现有的多相流量测量技术在油气生产实践中的推广应用。要想进一步改善现有多相流量计的测量精度和适用范围，一个有效的途径就是把复杂多变的流型整理成一种已知的并且易于测量的流型，然后选用合适的多相流量计进行测量。本实用新型的发明人在经过探索研究后发现，对于现有的多相流量测量技术中普遍使用的互相关测量方法而言，段塞流是最易于测量的。
本实用新型的目的在于提供一种适用于对管道内油气水三相流进行流型调整的段塞发生装置。
本实用新型的又一个目的在于提供一种在高含气条件下测量液相流量和含水率的油气水三相流量测量装置。
为实现上述第一个目的，本实用新型提供了一种安装在输油管道上用于流型调整的段塞发生装置，它包括一个与输油管道的一端相连接的三通(或多通)管接头、一个与输油管道的另一端相连接的三通(或多通)装置、两个(或两个以上)安装在所述三通(或多通)管接头和所述三通(或多通)装置之间的旁通管道、两个安装在所述两个(或两个以上)旁通管道中的气液分离装置，以及一个控制装置，所述三通(或多通)装置由所述控制装置控制而周期性地动作，使得两个(或两个以上)旁通管道中的每一路按照一定的周期轮流导通，同时，另一路(或其它各路)处于关闭状态，从而使液流按照一定的周期交替地从两个(或两个以上)旁通管道中的一路中流过，在下游管道中形成一个连续的段塞流。
为实现上述第二个目的，本实用新型提供了一种油气水三相流的流量测量装置，该装置使用了本实用新型的段塞发生装置，还包括安装在所述两个(或两个以上)旁通管道中位于气液分离装置下游的位置上的相分率测量装置，用于在旁通管道处于关闭时对含气较低的液塞进行含水率测量；以及一个安装在位于上述三通(或多通)装置下游的输油管道上的适用于测量段塞流的流速或流量测量装置，尤其是互相关流速计或流量计。
将本实用新型的段塞发生装置直接安装在输油管道上即可把油气水三相流的流型整理成段塞流，从而改善安装在该装置下游一定距离内的流速或流量测量装置的测量精度和适用范围。使用本实用新型的油气水三相流量测量装置，能够提高油气水三相流流量的测量精度和测量范围，并能在低含气的状态下测量油水混合液中的含水率，大大提高含水率测量精度。
本实用新型的装置的其他优点在于该装置可以与各种规格的现场输油管道通过连接法兰串接，安装简便；由于在任何时间两个(或两个以上)旁通管道中总有一路是导通的，因此安全性好，不存在憋压问题；此外，可以完全通过机械手段实现流型调整的目的，对测量介质无任何损害。
通过
以下结合附图对本实用新型的较佳实施例的详细描述，本实用新型的其它目的和优点将会更加明显。
图1是本实用新型的段塞发生装置的一种实施例的示意图。
图2是本实用新型的油气水三相流量测量装置的一种实施例的示意图。
图3是本实用新型的段塞发生装置中所用的一种三通装置的示意图。
图4是本实用新型的段塞发生装置中所用的又一种三通装置的示意图。
以下结合附图详细描述本实用新型的实施例。
图1示出了本实用新型的段塞发生装置的一种实施方式。图中，标号1为输油管道，2为三通管接头，3为旁通管道，4为气液分离装置，5为三通装置。油气水三相流或气液两相流通过上游的输油管道1流入三通管接头2，再由此处分别流入两根旁通管道3以及安装在该管道中的气液分离装置4，然后经由三通装置5流入下游的输油管道1。
通过图中未示出的控制装置，三通装置5按照设定的周期轮流导通两个旁通管道3中的一路，与此同时，另一路旁通管道处于关闭状态。即，在同一时间内，两个旁通管道3中有且只有一路是导通的。这样，在处于关闭状态的旁通管道3中的气液分离装置4对液流进行气液分离而形成一个液塞，当三通装置5使得原处于关闭状态的旁通管道3切换到导通状态时，该旁通管道3中的液塞就随管流被释放出来，在三通装置5的下游形成段塞流。如此周而复始，在本实用新型的段塞发生装置的下游的输油管道1内就形成了一个连续的段塞流。
本实用新型所用的控制装置可以是机械控制装置，也可以是电气控制装置或计算机控制系统。本实用新型所用的气液分离装置可以是选自重力式气液分离装置、离心式分离装置和碰撞式分离装置中的一种。
图2所示为使用本实用新型的段塞发生装置的油气水三相流量测量装置的示意图。图2中，三通管接头2、旁通管道3、重力式气液分离罐4和三通装置5自上而下地依次安装在输油管道1中，和图中未示出的控制装置一起构成了本实用新型的油气水三相流量测量装置。此外，在旁通管道中的重力式气液分离罐4的下游安装有相分率测量装置6，在三通装置5下游的输油管道1中安装有互相关流速计或互相关流量计7，从而构成了本实用新型的油气水三相流量测量装置。其中的相分率测量装置6可以对含气率很低的液塞进行含水率的测量；互相关流速或流量计用于对本实用新型的油气水三相流量测量装置的段塞发生装置所产生的段塞流进行多相测量。
本实用新型的段塞发生装置所用的三通装置5可以通过多种方式实现。
例如，如图3所示，可以由一个三通电动阀(或电磁阀)8实现。三通电动阀8的两个入口分别连接在两个旁通管道3的出口端，而三通电动阀的出口连接在输油管道1上。通过控制装置的控制，三通电动阀8按照一定的周期轮流导通两个旁通管道3。
另外，如图4所示，三通(或多通)装置5也可以是两个相同的直通电动阀(或电磁阀)9和一个三通管接头10构成的电动阀组，每个直通电动阀9入口分别连接在每个旁通管道3的出口端，其出口分别连接在三通管接头10的入口端，三通管接头10的出口连接到输油管道1。在控制装置的控制下，按照一定的周期轮流打开电动阀组中的一个直通电动阀9，同时另外一直通电动阀9处于关闭状态，这样就实现了周期性地轮流导通两旁通管道3的目的。
应该注意的是，上面所述的较佳的实施方式只是用于说明本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
虽然以上结合附图详细描述了本实用新型的实施例，但是对于本领域内熟练的技术人员，仍可以对上述实施方式做出各种修改和变更而不违背本实用新型的实质和范围。因此，本实用新型的范围仅由所附权利要求限定。
权利要求1．段塞发生装置，安装在输油管道上用于调整流型，其特征在于包括一三通(或多通)管接头(2)，与输油管道的一端相连接；一三通(或多通)装置(5)，与输油管道的另一端相连接；两个(或两个以上)旁通管道(3)，安装在所述三通(或多通)管接头(2)和所述三通(或多通)装置(5)之间；两个(或两个以上)气液分离装置(4)，安装在所述两个(或两个以上)旁通管道(3)中；以及一个控制装置，所述三通(或多通)装置(5)由所述控制装置控制而周期性地动作，使得两个(或两个以上)旁通管道(3)中的每一路按照一定的周期轮流导通，同时，另一路(或其它各路)处于关闭状态，从而使油气水三相流或气液两相流按照一定的周期交替从两个(或两个以上)旁通管道(3)中的一路中流过，在下游管道中形成一个连续的段塞流。
2．根据权利要求1的段塞发生装置，其特征在于所述气液分离装置(4)为选自重力式气液分离装置、离心式分离装置和碰撞式分离装置中的一种。
3．根据权利要求1的段塞发生装置，其特征在于所述三通(或多通)装置(5)可以是一个三通(或多通)电动阀(或电磁阀)，也可以是由两个(或两个以上)相同的直通电动阀(或电磁阀)和一个三通(或多通)管接头组成的阀组。
4．根据权利要求1的段塞发生装置，其特征在于所述控制装置可以是机械控制装置、电气控制装置和计算机控制系统中的一种。
5．使用权利要求1-4中任一种段塞发生装置的油气水三相流量测量装置，其特征在于包括两个(或两个以上)相分率测量装置(6)，分别安装在所述段塞发生装置的两个(或两个以上)旁通管道(3)上、位于所述气液分离装置(4)的下游位置，以及流速或流量测量装置(7)，安装在所述三通(或多通)装置(5)下游的输油管道(1)上。
6．根据权利要求5的油气水三相流量测量装置，其特征在于所述相分率测量装置(6)选自γ射线密度计、振动密度计、微波传感器和电容传感器中的一种。
7．根据权利要求5的油气水三相流量测量装置，其特征在于所述流速或流量测量装置(7)选自互相关流速计和互相关流量计中的一种。
专利摘要段塞发生装置及使用该装置的油气水三相流量测量装置,该段塞发生装置包括:安装在输油管道1上的三通(或多通)管接头2;三通或多通装置5;两个(或两个以上)旁通管道3,安装在所述三通管接头2和所述三通(或多通)装置6之间;以及分别安装在所述两个(或两个以上)旁通管道3上的气液分离装置4。三通装置5由控制装置控制而周期性地动作,使得液流按照一定的周期交替从两个(或两个以上)旁通管道3中的一路中流过,在下游的输油管道1内形成一个连续的段塞流。
文档编号G01F3/00GK2311758SQ9722952
公开日1999年3月24日 申请日期1997年11月7日 优先权日1997年11月7日
发明者窦剑文 申请人:窦剑文