分流分相式兩相流體流量測量方法

2023-06-09 00:40:41

專利名稱：分流分相式兩相流體流量測量方法
技術領域：
本發明屬於流量測量技術領域，更進一步涉及一種管道內氣液兩相流體流最及組份的測量方法。
在油田熱採中，注入油井內的蒸汽為蒸汽-水兩相流體混合物，採油工藝上要求準確計量和控制注入每口井的蒸汽流量和組份，同時也需要檢測和合理分配注汽管網中各支管的蒸汽流量及組份。在採油和輸油管中一般為天然氣-油水混合物，油氣產量的計量和輸油管的檢測都需要兩相流體流量計。另外在其它工業和民用管道中也常常出現各種氣液兩相流體的流動工況，只有使用兩相流體流量計才能準確計量其流量及組份。
林宗虎在《氣液固多相流測量》(中國計量出版社，1988年)一書第三章、第四章和第六章第三、四、五節中，總結了各種兩相流體流量及組份測量方法。這些方法都將測量儀表直接置於兩相流體中進行測量。R Thom「Recent developments in three-phase flowmeasurement」(Measurement ScienceTechnology,Vol8,No7,1997,pp691-701)一文中，綜述了各種氣-油水混合物測量方法的最新進展。同樣，這些方法也都將測量儀表直接置於兩相流體中進行測量。由於兩相流體的一個顯著特徵是流動具有強烈的波動性，並且隨著兩相流體組份的變化，流型也在不斷地變化。因此，直接工作在兩相流體中的儀表，其輸出信號的質量普遍較差，波動性大，測量精度低，測量範圍小。
解決這一問題的常規做法是，首先採用分離器將兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然後分別用單相流量計計量。林宗虎在《氣液固多相流測量》(中國計量出版社，1988年)一書第六章第六節介紹了這種方法。但是它的最大缺點是分離器的體積過於龐大，造價高，阻力大。因而不宜做成儀表廣泛應用。
本發明的目的在於解決以上現有技術的缺陷，提供一種分流分相式兩相流體流量測量方法。採用這種方法既可以使兩相流體的計量轉化成單相流體的計量，同時又不使分離器的體積過大，以便於做成儀表成廣泛應用。
本發明通過分流分相的方法，首先通過分配器成比例地分流出一部分兩相流體，接著使用分離器將這部分兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然後分別用單相氣體流量計和單相液體流量計進行計量並根據比例關係換算成被測兩相流體的流量及組份，最後再分別將這部分單相氣體和單相液體返回兩相流體的流動管道中。


圖1是本發明的測量方法示意圖。
圖2是發明主題的一種簡化方法示意圖。
圖3是發明主題的另一種簡化方法示意圖。
現在參照圖1、圖2、圖3，對本發明加以詳細闡述。在圖1中，1表示被測兩相流體的流動管道。2表示分配器。被測兩相流體首先進入分配器，在分配器內兩相流體被分成若干份(5～50份)，每一份都單獨地佔有一個互不相通的空間單元，並且保證每一單元內的流量和組份都相同；流過分配器後緊接著進行分流，選擇分配器中的少數單元通向分離器3，其餘仍通向管道1；在分離器中，所選單元內的兩相流體被分離成單相氣體和單相液體；單相氣體通過氣體測量管道4進入氣體流量計5進行計量；單相液體通過液體測量管道6進入液體流量計7進行計量；經過計量後的單相氣體和單相液體分別返回管道1中。最後，根據比例關係將氣體流量計和液體流量計的讀數換算成被測兩相流體的流量及組份。8表示阻力件。比例關係的特性取決於阻力件的特性和通向分離器的單元數目。
在圖2中，1表示被測兩相流體的流動管道，9表示分流分離器，它是分配器和分離器的合併體。通過分流分離器可以從被測兩相流體中分出一部分單相氣體，這部分單相氣體經過氣體測量管道4進入氣體流量計5進行計量，計量後的單相氣體返回管道1中。最後，根據比例關係將氣體流量計的讀數換算成被測兩相流體的流量或組份。8表示阻力件，它的特性決定了比例關係的特性。該方法是一種簡化方案，適用於兩相流體中流量或組份其中一個參數為已知並且含氣量相對較高的場合。
在圖3中，1表示被測兩相流體的流動管道，9表示分流分離器，它是分配器和分離器的合併體。與圖2相對稱，通過分流分離器可以從被測兩相流體中分出一部分單相液體，這部分單相液體經過測量管道6進入液體流量計7進行計量，計量後的單相液體返回管道1中。最後，根據比例關係將液體流量計的讀數換算成被測兩相流體的流量或組份。8表示阻力件，它的特性決定了比例關係的特性。該方法也是一種簡化方案，適用於兩相流體中流量或組份其中一個參數為已知並且含氣量相對較小的場合。
權利要求
1．分流分相式兩相流體流量測量方法，其特徵為首先通過分配器成比例地分流出一部分兩相流體，接著使用分離器將這部分兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然後分別用單相氣體流量計和單相液體流量計進行計量並根據比例關係換算成被測兩相流體的流量及組份，最後再分別將這部分單相氣體和單相液體返回兩相流體的流動管道中。
全文摘要
一種流量測量技術領域的測量方法,首先通過分配器分流出一部分兩相流體,接著使用分離器將這部分兩相流體分離成單相氣體和單相液體,然後分別用單相氣體流量計和單相液體流量計進行計量並根據比例關係換算成被測兩相流體的流量及組分,最後再分別將這部分單相氣體和單相液體返回兩相流體的流動管道中。本方法易於實現,測量精度高,測量範圍大。
文檔編號G01F1/00GK1228528SQ98113068
公開日1999年9月15日 申請日期1998年12月30日 優先權日1998年12月30日
發明者王棟, 林宗虎 申請人:西安交通大學