专利名称：原油天然气水多相流量测量方法及其装置的制作方法
技术领域：
本发明属于计量技术领域，进一步涉及一种用于原油、天然气、水多相流的测量方法及其装置。
目前，原油生产过程中，原油、天然气是和水同时存在并被开采出来的，这种原油、天然气、水共存混合物流动，给流量测量带来许多困难，现有的测量方法是将天然气和液体(油、水)混合物分离后，分别以单相流量计量，再测量油水比率，得到各相流量，这种测量设备庞大，投资费用高，无法测出瞬态多相流量，目前，国外已开始研制油气水三相流量，但是大多数采用放射法或电容等方法测量油水比率。
本发明的目的是提供一种可实现陆上及海洋水下对油井、油气水多相流量自动在线测量方法，本发明的另一个目的是提供一种测量可靠、稳定、测量温度高，体积小、重量轻的油气水多相流量测量装置。
图1为本发明装置的整体结构示意图。
图2为本发明的相比率测量装置图。
图3为本发明的流体整流器。
下面结合附图对本发明作进一步的描述。
参见图1，本发明的测量装置包括，一倒U型管，倒U型管的流体进口端配置一静态混合器1、静态混合器1后配置一文丘里管2、倒U型管的上升段和下降段分别配置有压差传感器(3，4)、(5，6)压差传感器的上下处分别配置有流体整流器12、13、14、15，倒U型管下降段的下端分别配置有温度传感器7和导热元件8、9，倒U型管的出口端配置一压力传感器10，所有传感器与二次仪表11相连接。
参见图2，所说的相比率测量装置包括两个导热元件8、9，导热元件8、9中装入加热器12、14，温度传感器13、15，一个导热元件宽边平行于下降段管道中心线，另一个导热元件的宽边垂直于下降段管道中心线，温度传感器7垂直或倾斜置于下降段管道中，传感器7、8、9、12、13、14、15分别与二次仪表11相连接。
参见图3，所说的流体整流器12、13、14、15为一环形孔板，以减少上下游对压力差测量的影响。
本发明的流量测量分三步，第一步，以静态混合器1均匀混合多相流体，减小气液相之间的速度，再以文丘里管2测量多相流体总流量，第二步，用压差传感器3、4、5、6测量倒U型管两侧管道的压力差，得到气液比率，第三步，用二组导热元件8、9测量油气水比率，第四步，根据多相流体流动理论，联立求解各相流量。
当一根加热棒被置于流体之中，加热棒的热量就要扩散到流体中去，热扩散的量和流量及流体物理性质有关。q1(T1-T0)l·K=aRemPrn]]>
式中，q为加热量T0为流体温度T1为加热棒温度l为加热棒长度K为导热系数Re=u·dρmμm]]>u为流体速率d为加热棒宽度ρm为流体密度μ为粘度Pr=μm·CpmKm]]>Cp为定压比热当加热棒在流体中放置的位置不同时，加热棒热量扩散规律也不同。q2(T2-T0)l·K=bRem′Prn′---(2)]]>这二个方程中，多相流体的物理性质和各相的比率有关，即Cpm·Km·μm·ρu，可分别表示为Cpm＝αgCpg+αoCpo+αWCpwKm＝αgkg+αoko+αwkwμm＝αgμg+αoμo+αwμw
ρm＝αgρg+αoρo+αwρw这样结合倒U型管的气液比及文丘里管的总体积流量就可算得油、气、水三相流量。
本发明应用文丘里管测量多相总体积流量。Q=αϵΔpρm---(1)]]>α为流量系数ε为可压缩系数压力差传感器3、4、5、6得到压力差传感器ΔP1.2和ΔP3.4，并可由此得到气相液相比率。
ΔP1.2＝+ΔPf+ΔPh(2)ΔP3.4＝+ΔPf-ΔPh(3)ΔPh=12(ΔP1.2+ΔP3.4)=αgρg+αoρo+αwρw---(4)]]>应用热扩散原理测量气相、液相比率q1Δt1l·km=a1RlmPrn---(5)]]>q2Δt2l·km=a2Rem′Prn′---(6)]]>另有归一化条件αg+αo+αw＝1 (7)从式(1)、(4)、(5)、(6)、(7)5个方程中可求得Q，αg，αo，αw和μo5个量。
本发明可用于陆上、沙漠及海洋水下原油、天然气生产计量、具有测量范围大、体积小、重量轻，测量稳定，可靠的特点。
权利要求
1.原油气水多相流量测量装置包括一倒U型管，其特征在于，倒U型管的流体进口端配置一静态混合器(1)、静态混合器(1)后配置一文丘里管(2)、倒U型管的上升段和下降段分别配置有压差传感器(3)、(4)、(5)、(6)，压差传感器的上下处分别配置有流体整流器(12)、(13)、(14)、(15)，倒U型管下降段的下端分别配置有温度传感器(7)和导热元件(8)、(9)，倒U型管的出口端配置一压力传感器(10)，所有传感器与二次仪表11相连接。
2.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，导热元件(8)、(9)中装入加热器(12)、(14)，温度传感器(13)、(15)，一个导热元件宽边平行于下降段管道中心线，另一个导热元件的宽边垂直于下降段管道中心线，温度传感器(7)垂直或倾斜置于下降段管道中，传感器(7)、(8)、(9)、(12)、(13)、(14)、(15)分别与二次仪表(11)相连接。
3.根据权利要求1所述的测量装置，其特征在于，所说的流体整流器(12)、(13)、(14)、(15)为一环形孔板。
4.根据权利要求1所述的测量方法，其特征在于，第一步，以静态混合器(1)均匀混合多相流体，减小气液相之间的速度，再以文丘里管(2)测量多相流体总流量，第二步，用压差传感器(3)、(4)、(5)、(6)测量倒U型管两侧管道的压力差，得到气液比率，第三步，用二组导热元件(8)、(9)测量油气水比率，第四步，根据多相流体流动理论，联立求解各相流量。
全文摘要
一种可实现陆上及海洋水下对油井、油气水多相流量自动在线测量的方法及其装置,包括一倒U型管,其上配置有静态混合器、文丘里管、压差传感器和导热元件,所有传感器与二次仪表相连接,通过测量流体总流量、压力差、油气水比率,求解各相流量,具有测量可靠、稳定、测量范围大、体积小、重量轻的油气水多相流的特点。
文档编号G01F1/42GK1259657SQ9911596
公开日2000年7月12日 申请日期1999年12月29日 优先权日1999年12月29日
发明者周芳德 申请人:西安交通大学