天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置的製作方法

2023-05-26 03:38:21

專利名稱：天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於石油生產的測量技術領域，具體涉及一種天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量方法及裝置。
背景技術：
在天然氣開採過程中，同時開採出的還有水和凝析油，為了確定天然氣的產量，了解地層油氣含量及地層結構的變化，需要對產出的天然氣進行連續計量，由於天然氣採出過程中，也同時開採出凝析油和水，使得單一的天然氣流量計測量誤差增大，當凝析油和水產出較多時，單一天然氣流量計就無法使用。因此，對天然氣進行計量時，必須考慮凝析油和水的產出，也就是要進行氣液兩相的流量計量。氣體流量計有很多種，如容積式、壓差式、質量式、動量式、超聲波等。但是，對於天然氣生產中的流量測量仍然是個難題。測量的困難在於天然氣中帶有不等量的水和凝析油，從而影響天然氣的測量，大多數天然氣流量計的測量誤差比較大。從體積上來說，即使天然氣中含水的比率很小，可是從質量上來說比率就很大，液體的存在使得絕大多數流量計的測量誤差增大。例如，每日生產5萬方天然氣含有水大約為0.5方，在1.0mpa壓力下，天然氣體積為5000方,和水的體積比是10000:1,而重量比為10:1,這就會影響很多種類流量計的準確計量。有些水是以水滴形態存在，當水滴衝擊流量計時，會使流量計產生大的測量誤差。大多數流量計的測量原理中都需要知道天然氣密度，而水和凝析油的存在使天然氣的真實密度產生很大的變化，從而使流量測量產生很大誤差。另外，水滴附著在測量段，改變了測量的流通截面，直接影響流量的精確測量。天然氣中的液體測量也是個難題，凝析油和游離水是伴隨天然氣從地層產出，以及隨生產過程中溫度和壓力降低而變化。在管線中，液體可以貼近壁面作液膜流動，也可以作塊狀流動，這樣的流動形態使流量測量更加困難。綜上，研究開發測量精度高、穩定可靠的天然氣和液體多相流量計對天然氣生產具有非常重要的意義，可極大地促進天然氣計量技術的提高，提高天然氣生產開發管理技術水平。
發明內容針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本實用新型的目的在於，提供一種天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量方法及裝置，其通過在測量管道設置U型管、倒U型管、流動整流器、文丘裡管，同時設置了壓力、溫度、差壓傳感器以及針閥，採集進口處以及中段的氣液兩相混合物的參數，最終計算得到氣液兩相混合物中天然氣和凝析油各自的流
量參數。為了實現上述任務，本實用新型採取如下的技術解決方案:—種天然氣和凝析油的氣液兩相流量測量裝置，包括U型管、針閥、溫度傳感器、壓力傳感器、倒U型管、第一流動整流器、第一文丘裡管、第一壓差傳感器、第二流動整流器、第二文丘裡管、第二壓差傳感器和單片機；其中，所述U型管、倒U型管、第二流動整流器、第二文丘裡管按照天然氣和凝析油混合物流動的方向依次設置在測量管道上，且U型管設置在測量管道的進口處；第二文丘裡管水平放置，所述第二壓差傳感器安裝在第二文丘裡管上且兩者相連通；在U型管所處的測量管道上安裝有所述的壓力傳感器和溫度傳感器；所述針閥設置在U型管的底部；在倒U型管的上升段上按上升方向依次安裝第一流動整流器和第一文丘裡管，且第一文丘裡管豎直放置；所述第一壓差傳感器安裝在第一文丘裡管上且兩者相連通；所述壓力傳感器、溫度傳感器、第一壓差傳感器、第二壓差傳感器分別連接單片機，該單片機連接有無線數據傳輸模塊，通過無線網絡與遠端數據平臺通信。本實用新型的裝置還包括如下其他技術特徵:所述U型管的管徑與測量管道的管徑相同，其高度為自身管徑的3 5倍。所述第一流動整流器為一圓管，其外壁與倒U型管內壁焊接為一體，其內部空腔由兩端向中間逐步收縮形成兩個圓臺狀，該兩個圓臺之間為圓柱狀；所述第二流動整流器為一圓管，其外壁與測量管道內壁焊接為一體，其內部空腔由兩端向中間逐步收縮形成兩個圓臺狀，該兩個圓臺之間為圓柱狀。本實用新型有效解決了混合有凝析油/水的天然氣的流量測量的難題，測量方法合理、科學，測量裝置可靠，無易損部件，測量精度高，數據可靠。

圖1是本實用新型的結構示意圖。圖中各標號含義:1、U型管；2、針閥；3、溫度傳感器；4、壓力傳感器；5、倒U型管；
6、第一流動整流器；7、第一文丘裡管；8、第一差壓傳感器；9、第二流動整流器；10、第二文丘裡管；11、第二差壓傳感器；12、測量管道。
以下結合附圖和具體實施方式
對本實用新型進一步解釋說明。
具體實施方式
基於背景技術中介紹的天然氣生產的實際情況，在天然氣流量的測量過程中，我們需要考慮凝析油對氣體流量計測量的影響，需要考慮天然氣中液體的流動形態，應當把天然氣流量測量看做是氣液二相流量測量問題。為此，本實用新型提出了以下的天然氣和凝析油氣液兩相流量測量裝置。如圖1所示，本實用新型的天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置，包括U型管1、針閥2、溫度傳感器3、壓力傳感器4、倒U型管5、第一流動整流器6、第一文丘裡管
7、第一壓差傳感器8、第二流動整流器9、第二文丘裡管10、第二壓差傳感器11和單片機；其中，所述U型管1、倒U型管5、第二流動整流器9、第二文丘裡管10按照天然氣和凝析油混合物流動的方向依次設置在測量管道12上，且U型管I設置在測量管道12的進口處，該U型管I的管徑與測量管道12的管徑相同，其高度為自身管徑的3 5倍；第二文丘裡管10水平放置，所述第二壓差傳感器11通過直徑為6mm管子安裝在第二文丘裡管10上且兩者相連通；在U型管I所處的測量管道12上安裝有所述的壓力傳感器3和溫度傳感器4 ；所述針閥2設置在U型管I的底部；在倒U型管5的上升段上按上升方向依次安裝第一流動整流器6和第一文丘裡管7，且第一文丘裡管7豎直放置；所述第一壓差傳感器8通過直徑為6mm管子安裝在第一文丘裡管7上且兩者相連通；所述壓力傳感器3、溫度傳感器4、第一壓差傳感器8、第二壓差傳感器11分別連接單片機，該單片機連接有無線數據傳輸模塊，通過無線網絡與遠端數據平臺通信。所述U型管I用作測量管道12進口處的液體取樣器，當氣液混合物在管內流動時，部分沿管壁流動液體流入該U形管I內，當U形管I中充滿液體後，其中的液體在流動壓力的作用下保持流動。所述針閥2用以從U型管I中提取液體樣。所述壓力傳感器3用於測量管道12進口處天然氣的溫度。所述溫度傳感器4用於測量管道12進口處天然氣的壓力。所述第一流動整流器6為一圓管，其外壁與倒U型管5內壁焊接為一體，其內部空腔由兩端向中間逐步收縮形成兩個圓臺狀，該兩個圓臺之間為圓柱狀。第一流動整流器6用於減少到U型管I對第一文丘裡管7測量的影響，減少測量段前穩定段的長度。所述第一壓差傳感器8用來測量第一文丘裡管7的動壓力降。所述第二流動整流器9為一圓管，其外壁與測量管道12內壁焊接為一體，其內部空腔由兩端向中間逐步收縮形成兩個圓臺狀，該兩個圓臺之間為圓柱狀。第二流動整流器9用於減少倒U型管5對第二文丘裡管10測量的影響。所述第二壓差傳感 器11用於測量第二文丘裡管10的動壓力降。所述單片機用於接收各測量一起發來的數據，然後計算得到天然氣和凝析油的流量，並通過自身連接的無線數據傳輸模塊將得到的流量數據發送到遠端數據平臺。本實用新型中用到的測量器件均為常規產品，其中，溫度傳感器3採用鉬電阻；壓力傳感器4採用羅斯蒙特(rosemont)高精度壓力傳感器；第一壓差傳感器8和第二壓差傳感器11均採用羅斯蒙特(rosemont)高精度差壓傳感器，可實現在現場按實際需要調節壓差傳感器的量程。單片機的具體計算過程如下:天然氣流量和凝析油/水的氣液兩相混合物的總流量Q (單位，立方米/秒):
權利要求1.一種天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置，其特徵在於，包括U型管(I)、針閥(2)、溫度傳感器(3)、壓力傳感器(4)、倒U型管(5)、第一流動整流器(6)、第一文丘裡管(7)、第一壓差傳感器(8)、第二流動整流器(9)、第二文丘裡管(10)、第二壓差傳感器(11)和單片機；其中，所述U型管(I)、倒U型管(5)、第二流動整流器(9)、第二文丘裡管(10)按照天然氣和凝析油混合物流動的方向依次設置在測量管道(12)上，且U型管(I)設置在測量管道(12)的進口處；第二文丘裡管(10)水平放置，所述第二壓差傳感器(11)安裝在第二文丘裡管(10)上且兩者相連通；在匸型管(I)所處的測量管道(12)上安裝有所述的壓力傳感器(3)和溫度傳感器(4);所述針閥(2)設置在U型管(I)的底部；在倒U型管(5)的上升段上按上升方向依次安裝第一流動整流器(6)和第一文丘裡管(7)，且第一文丘裡管(7)豎直放置；所述第一壓差傳感器(8)安裝在第一文丘裡管(7)上且兩者相連通；所述壓力傳感器(3)、溫度傳感器(4)、第一壓差傳感器(8)、第二壓差傳感器(11)分別連接單片機，該單片機連接有無線數據傳輸模塊，通過無線網絡與遠端數據平臺通信。
2.如權利要求1所述的天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置，其特徵在於，所述U型管(I)的管徑與測量管道(12)的管徑相同，其高度為自身管徑的3 5倍。
3.如權利要求1所述的天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置，其特徵在於，所述第一流動整流器(6)為一圓管，其外壁與倒U型管(5)內壁焊接為一體，其內部空腔由兩端向中間逐步收縮形成兩個圓臺狀，該兩個圓臺之間為圓柱狀；所述第二流動整流器(9)為一圓管，其外壁與測量管道(12)內壁焊接為一體，其內部空腔由兩端向中間逐步收縮形成兩個圓臺狀，該兩個圓臺之間為圓柱狀。
專利摘要本實用新型公開了一種天然氣和凝析油/水的氣液兩相流量測量裝置設置U型管、針閥、溫度傳感器和壓力傳感器；在U形管之後設置倒U型管，在倒U型管上安裝第一流動整流器和第一文丘裡管；第一文丘裡管上安裝第一差壓傳感器；在倒U型管後方安裝第二流動整流器和第二文丘裡管；溫度傳感器、壓力傳感器、第一差壓傳感器和第二壓差傳感器分別連接單片機，單片機收集各部件傳送的信息，再計算天然氣流量和凝析油/水的流量，最後通過無線數據傳輸模塊與遠端數據平臺通信。本實用新型有效解決了混合有凝析油的天然氣的流量測量的難題，測量方法合理科學，測量裝置可靠，測量精度高。
文檔編號G01F1/36GK203053492SQ20132002113
公開日2013年7月10日 申請日期2013年1月15日 優先權日2013年1月15日
發明者張彩萍 申請人:北京傑利陽能源設備製造有限公司