一種多相流計量系統及方法技術方案

本發明專利技術公開了一種多相流計量系統及方法，計量系統包括初級分離器、取樣器、取樣流體分離器、取樣流體流量計和液路流量計。與現有技術相比，本發明專利技術的積極效果是：氣液等混合流體通過多相流分離器初步分離后，液相流量通過流量計進行測量；經過初步分離后的氣液混合流體通過取樣，然后對取樣的氣液混合流體進一步分離后計量。通過對取樣流體流量的精確測量，以及取樣比例進行換算，可以使用較小的分離器和流量計高精度測量流量較大的多相流體總體各相流量。試驗數據證明取樣系數穩定可靠，依據本發明專利技術的計量裝置相對傳統分離計量裝置體積大大縮小，成本大幅降低。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及流量測量
，具體涉及一種用于多相流體的分離取樣測量的系統及方法。
技術介紹
油氣田開采集輸過程中涉及到大量氣液等混合多相流體的輸送計量。傳統計量儀表僅適用于單相流體測量，無法直接對多相流體進行準確測量。目前對多相流體進行計量的成熟方法大都采用先對多相流體進行分離，再單獨對分相采用傳統計量儀表進行測量的方法進行計量。這種方法需要配置巨大的分離器件，導致分離計量裝置龐大，費用高昂。為節省資金，減小多相流裝置體積，通過對多相流體取樣，僅對取樣部分多相流體進行完全分離，然后采用傳統流量計進行單相測量，并通過標定的取樣比例系數換算得到總體流量。由于僅對取樣部分流體進行分離，分離器件可以大大縮小，總體裝置較小。但對油氣田等復雜流體狀況下對多相流體的穩定取樣是目前的技術難題，使其難以廣泛應用在多相流計量領域。
技術實現思路
為了克服現有技術的缺點，本專利技術提供了一種多相流計量系統及方法，可以在較小的體積下實現較高的計量精度，提高了多相流體取樣的穩定性及計量精度。本專利技術所采用的技術方案是：一種多相流計量系統，包括初級分離器、取樣器、取樣流體分離器、取樣流體流量計和液路流量計；其中，所述初級分離器的氣體出口與分流取樣器的進口連接；分流取樣器的取樣流體出口與取樣流體分離器的進口連接；取樣流體分離器的氣體出口與取樣流體流量計連接，取樣流體分離器的液體出口匯入初級分離器的液體出口后與液路流量計連接；流經取樣流體流量計的支路和流經液路流量計的支路的流體最終匯入主流路。本專利技術還提供了一種多相流計量方法，包括如下步驟：步驟一、采用初級分離器對多相流體進行初級分離，得到氣相為主混合有霧狀液滴的均相混合流體；步驟二、采用取樣器對初級分離后的氣相進行取樣；步驟三、采用取樣流體分離器對取樣流體進行高精度分離，得到滿足單相流量計計量條件的氣相；步驟四、采用取樣流體流量計對步驟三分離后的氣相進行計量得到取樣氣體流量Qgs；步驟五、按如下公式計算多相流體中總氣體流量：Qg＝N*Qgs，其中N為取樣器的標定比例系數；步驟六、采用液路流量計對步驟一和步驟三分離后的液相進行計量。與現有技術相比，本專利技術的積極效果是：氣液等混合流體通過多相流分離器初步分離后，液相流量通過流量計進行測量；經過初步分離后的氣液混合流體通過取樣，然后對取樣的氣液混合流體進一步分離后計量；通過對取樣流體流量的精確測量，以及取樣比例進行換算，可以使用較小的分離器和流量計高精度測量流量較大的多相流體總體各相流量。試驗數據證明取樣系數穩定可靠，依據本專利技術設計的計量裝置相對傳統分離計量裝置體積大大縮小，成本大幅降低。附圖說明本專利技術將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：圖1為本專利技術的系統原理圖；圖2為本專利技術具體實施例的結構示意圖；圖3為取樣原理圖；圖4為取樣試驗數據。具體實施方式一種多相流計量系統，如圖1所示，包括初級分離器1、取樣器2、取樣流體分離器3、取樣流體流量計4、液路流量計5等，其中：所述初級分離器1的氣體出口與分流取樣器2的進口連接；分流取樣器2的取樣流體出口與取樣流體分離器3的進口連接；取樣流體分離器3的氣體出口與取樣流體流量計4連接，取樣流體分離器3的液體出口匯入初級分離器1的液體出口后與液路流量計5連接，流經分流取樣器2的支路、流經取樣流體流量4的支路和流經液路流量計5的支路匯入主流路。所述初級分離器1采用較小尺寸較低分離精度氣液分離器，氣液混合流體通過初級分離器后，含霧狀液滴氣體向上流動，液體流向下方；所述取樣器2按取樣比例及管道壓阻確定兩個回路取樣點入口通徑；所述取樣流體分離器3采用高分離精度氣液分離器，以提高分離效率,使取樣氣體達到單相流量計計量條件；所述取樣流體流量計4采用通用單相氣體流量計；所述液路流量計5采用通用單相液體流量計。如圖2所示，所述初級分離器1、取樣器2、取樣流體分離器3集成在立式筒體6內，使得本系統的結構更緊湊，尺寸更小。本專利技術還提供了在一種多相流計量方法，包括如下步驟：步驟一、采用初級分離器1對多相流體進行初級分離，得到以氣體為主的帶有少量霧狀液體的氣相，使混合流體達到均相狀態；步驟二、采用取樣器2對初級分離后的氣相進行取樣：專利98113068.2及98251787.4通過分配器內通過若干均等的空間結構分配成相等的若干份兩相流體，然后取少份數空間內的流體作為取樣流體進行下一步的分離。本專利的取樣方式及原理不同于上述專利。通過后述的理論推導，可以得出結論：在某種特定工況下，單一流體在管道流動時，管道物理結構不變，管道兩端的壓差與流速的平方比為常數，與壓力及流量值無關。本專利利用此結論對流體進行取樣。取樣管路和主管路在取樣點和匯合點處壓力相同，其壓差相同，其流速比值也就為常數，對應流量比值也為常數。本專利通過實驗的方法對這個常數進行確定，通過測量主路和取樣回路的流量比值，計算出這個常數。則取樣的系數確定為此常數。不需要單獨設計若干均等空間結構的分配器。上述方法僅對單一流體或者均相的多相流體成立，對多相流體進行粗分離后得到霧狀均相混合流體是利用本專利方法進行取樣的必要步驟。試驗數據也證明該方法結論正確。理論推導：根據粘性流體流動的伯努利方程 z 1 + p 1 ρ g + u 1 2 2 g = z 2 + p 2 ρ g + u 2 2 2 g + h w ′ ]]>若u1＝u2，忽略高度勢能差，則入口與出口間壓差為損失水頭hwhw＝∑hf+∑hj損失水頭hw包括兩個部分，即沿程損失水頭和局部損失水頭 h f = λ l d V 2 2 g , h j = ζ V 2 2 g ]]> λ - 64 μ ρ V d = 64 Re 本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多相流計量系統，其特征在于：包括初級分離器、取樣器、取樣流體分離器、取樣流體流量計和液路流量計；其中，所述初級分離器的氣體出口與分流取樣器的進口連接；分流取樣器的取樣流體出口與取樣流體分離器的進口連接；取樣流體分離器的氣體出口與取樣流體流量計連接，取樣流體分離器的液體出口匯入初級分離器的液體出口后與液路流量計連接；流經取樣流體流量計的支路和流經液路流量計的支路的流體最終匯入主流路。

【技術特征摘要】
1.一種多相流計量系統，其特征在于：包括初級分離器、取樣器、取樣流體分離器、取樣流體流量計和液路流量計；其中，所述初級分離器的氣體出口與分流取樣器的進口連接；分流取樣器的取樣流體出口與取樣流體分離器的進口連接；取樣流體分離器的氣體出口與取樣流體流量計連接，取樣流體分離器的液體出口匯入初級分離器的液體出口后與液路流量計連接；流經取樣流體流量計的支路和流經液路流量計的支路的流體最終匯入主流路。2.根據權利要求1所述的一種多相流計量系統，其特征在于：所述初級分離器、取樣器和取樣流體分離器集成在立式筒體內。3.根據權利要求1所述的一種多相流計量系統，其特征在于：所述初級分離器為分離效率小于96％的低分離精度氣液分離器。4.根據權利要求1所述的一種多相流計量系統，其特征在于：所述取樣流體分離器為分離效率高于99％的高分離精度氣液分離器。5.根據權利要求1所述的一種多相流計量系統，其特征在于：所述取樣流體流量計為單相氣體流量計。6.根據權利要求1所述的一種多相流計量系統，其特征在于：所述液路流量計為單相液體流量計。7.一種多相流計量方法，其特征在于：包括如下步驟：步驟一、采用初級分離器對多相流體進行初級分離，得到氣相為主混合有霧狀液滴的均相混合流體，體積含氣率>95％；步驟二、采用取樣器對初級分離后的氣相進行取樣；步驟三、采用取樣流體分離器對取樣流體進行高精度分離，得到滿足單相流量計計量條件的氣相；步驟四、采用取樣流體流量計對步驟三分離后的氣相進行計量得到取樣...

【專利技術屬性】
技術研發人員：黃林川，陳彰兵，黃和，賈曉林，陳宇波，昝林峰，肖靜，關越，黃翼翔，劉俊，郭艷林，胡倩，楊勇，
申請(專利權)人：成都匯川新能科技有限公司，中國石油集團工程設計有限責任公司，
類型：發明
國別省市：四川;51