一種定容管活塞式油水兩相流量計及測量方法

2023-05-18 21:02:41

一種定容管活塞式油水兩相流量計及測量方法
【專利摘要】本發明提供了一種定容管活塞式油水兩相流量計，包括垂直的定容積的圓柱計量管，內置可上下移動的活塞；所述計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排液換向，可以控制所述計量管分別實現下進液、上排液計量以及上進液、下排液計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓差變送器，由壓差信號實現油水兩相含率的計算，進而實現油水兩相的各相流量計算，溫度信號可以對原油和水在工況溫度下的密度進行修正計算。由於本發明定容管活塞式油水兩相流量計是基於容積測量的流量計，因而測量過程和被測油水混合液的物性參數和流速、流態等流動參數無關，測量流量比大不易受流量波動影響，具有較高的精度且不含放射線。
【專利說明】一種定容管活塞式油水兩相流量計及測量方法
【技術領域】
[0001]本發明屬於原油油井採出液多相流量測量【技術領域】，具體地說本發明涉及一種定容管活塞式油水兩相流量計。
【背景技術】
[0002]原油油井採出液主要含有油、天然氣、水等介質，它在管道中輸送時，不論是油氣水三相混輸還是油水兩相輸送或者是天然氣溼氣輸送都是屬於典型多相流問題。
[0003]油氣水多相流量計是油田開採的原油在管道中輸送時進行油、氣、水三相介質流量計量的儀表，可以廣泛應用於陸上油田和海上石油工業中。由於多相流動的複雜性，油氣水多相流量計的研製有較大的難度，目前存在多種多相流量計的研製技術路線。
[0004]油氣水多相流量計的研究工作始於1980年左右，到目前為止有不少研究機構致力於研究開發適用於油井採出液的三相流量計。但由於多相流動的複雜性和應用條件的多變性，使得多相流量計的研究難度很大，至今仍然沒有商業化的多相流量計能完全滿足工業應用的要求。而且，由於油田油層儲量管理和開採技術的發展需要，對水下甚至井下應用的多相流量計的需求也日益迫切。近年來，隨著相關研究工作的進展，多相檢測的新技術不斷出現，這使得未來多相流量計的性能有可能得到很大改善，出現更好的商業化的多相流量計產品。一個理想的多相流量計應具有合理的精度(典型值±5%/每相流體)、可靠、不受流態影響及適用於寬相含率變化範圍。目前已經商業化了的三相流量計，其中大多數系統都擁有相密度、相含率和相速度測量部件以利於各相流體的質量流量的測量，但針對油井採出液這種流量和相含率波動範圍大和流動複雜的場合，現有技術的應用依然有很大困難。目前多相流量計的有效相含率測量主要依賴放射線技術，但是我國近年來大幅度提高了對放射線的使用監管，不鼓勵放射線的使用，同時在放射技術應用的工業領域也對放射線的使用持有相當的戒心，普遍持不歡迎的態度。因此，對於多相流量計的研發思路而言，不含放射線的測量技術是目前的首選。

【發明內容】

[0005]本發明的目的在於提供一種不含放射線的、具有合理的精度、可靠、不受流量、流態波動影響及適用於寬相含率變化範圍的油水兩相流量計。
[0006]為了解決上述問題，本發明提供一種定容管活塞式油水兩相流量計，包括垂直的定容積的圓柱計量管，內置可上下移動的活塞；所述計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排液換向，可以控制所述計量管分別實現下進液、上排液計量以及上進液、下排液計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓差變送器，由壓差信號實現油水兩相含率的計算，進而實現油水兩相的各相流量計算，溫度信號可以對原油和水在工況溫度下的密度進行修正計算。
[0007]進一步，所述活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側液體密封。
[0008]進一步，所述換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現油水混合液的下進液、上排液行程和上進液、下排液行程；如此往復循環運動，配合對所述活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現流體的總體積流量的計量。
[0009]本發明還提供一種定容管活塞式油水兩相流量計的測量方法，包括如下步驟:
[0010]測量得到所述活塞由下止點到達上止點或由上止點到達下止點用時t、差壓信號Λ P和溫度信號?Υ、20?時的原油密度P 20 ；
[0011 ] 通過公式
【權利要求】
1.一種定容管活塞式油水兩相流量計，其特徵在於:包括垂直的定容積的圓柱計量管，內置可上下移動的活塞；所述計量管的兩頭各接兩個電動閥控制進排液換向，可以控制所述計量管分別實現下進液、上排液計量以及上進液、下排液計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓差變送器，由壓差信號實現油水兩相含率的計算，進而實現油水兩相的各相流量計算，溫度信號可以對原油和水在工況溫度下的密度進行修正計算。
2.如權利要求1所述的一種定容管活塞式油水兩相流量計，其特徵在於: 所述活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側液體密封。
3.如權利要求2所述的一種定容管活塞式油水兩相流量計，其特徵在於: 所述換向由可編程控制器控制4個電動閥的開閉順序來控制流動方向，分別實現油水混合液的下進液、上排液行程和上進液、下排液行程；如此往復循環運動，配合對所述活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現流體的總體積流量的計量。
4.一種如權利要求1所述的一種定容管活塞式油水兩相流量計的測量方法，其特徵在於，包括如下步驟: 測量得到所述活塞由下止點到達上止點或由上止點到達下止點用時t、差壓信號ΛΡ和溫度信號TV、20°C時的原油密度P 20 ； 通過公式
【文檔編號】G01F1/34GK103822671SQ201410044898
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月7日 優先權日:2014年2月7日
【發明者】張向文, 李東暉, 許德禹, 吳應湘, 李開興 申請人:中國科學院力學研究所