專利名稱：壓差-微波式油氣水三相流量計的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于計量技術類，它具體涉及一種用于測量原油-天然氣-水或天然氣-凝析液-水三相混合物各相流量的壓差-微波式油氣水三相流量計的結構。
背景技術：
在原油的生產(chǎn)過程中，原油通常是伴生于天然氣和地層水或注水一起開采出來，在油井和輸運管道中形成油氣水三相流。同樣，在天然氣的生產(chǎn)過程中，從天然氣井中流出來的天然氣，也經(jīng)常含有凝析液和冷凝水或地層水。油氣水各相流量的計量是對各油氣井及區(qū)塊進行產(chǎn)量核算、優(yōu)化管理、及提高采收率的重要生產(chǎn)環(huán)節(jié)。目前常用的計量方法是先用氣液分離器將天然氣和液體(油和水的混合物)分離開來，然后分別用單相測量的方法測出氣相和液相的流量，再用含水率儀測出液相的含水率，從而得到油氣水混合物各相的流量。這種計量方法的設備龐大笨重、需要復雜的液位控制系統(tǒng)、投資費用高、 常常不能測出即時流量，并且無法用于對海底油氣井口及管道內多相流的進行計量。近年來，國內外已研發(fā)出幾種油氣水三相流量計(例如khlumberger公司的WiaseWatcher Vx 型多相流量計和Roxar公司MPFM-1900VI型多相流量計)，但它們大多數(shù)都是采用、射線來測量各相比率或混合物密度，而Y射線對人體存有造成危害的風險和隱憂，甚至在有的國家和地區(qū)受到禁用。而且，這些多相流量計的結構復雜、價格十分昂貴，不適于在油氣田大規(guī)模推廠使用。發(fā)明內容本實用新型的目的是為克服現(xiàn)有技術存在的結構復雜、不能在線實時測量、價格昂貴、具有放射性元器件等缺陷，特提出本方案——壓差-微波式油氣水三相流量計。按如上構思，本方案所提供的壓差-微波式油氣水三相流量計，其特征是它由倒置U型管中的測量油氣水三相混合物平均密度的垂直管段O)、液相取樣器(3)、微型柱狀旋流脫氣器G)、液相微波含水率儀(10)、測量油氣水三相混合物總流量的節(jié)流元件(5)、 壓力傳感器(11)、溫度傳感器(12)、及流量計算機(1 組成，其中垂直管段和液相取樣器構成倒置U型管的垂直上升段，而壓力傳感器、溫度傳感器和節(jié)流件安裝在倒置U型管的垂直下降段，微型柱狀旋流脫氣器經(jīng)液相取樣器與倒置U型管的上部橫管段并聯(lián)，微型柱狀旋流脫氣器上端的排氣管與倒置U型管的上部橫管段連接，在微型柱狀旋流脫氣器下端的排液管與倒置U型管的垂直下降段之間還安裝有微波含水率儀；垂直管段上設有壓差傳感器DPl，節(jié)流元件上設有壓差傳感器DP2，各傳感器及微波含水率儀取得的數(shù)據(jù)與流量計算機連接。在本方案中，它的節(jié)流元件可以使用文丘里管(14)、節(jié)流噴嘴(15)或切流孔板 (16)。采用本方案具有如下的優(yōu)越性①用倒置U型管中的垂直管段壓差測量油氣水三相混合物的平均密度，用節(jié)流元件壓差測量油氣水三相混合物總流量，先用微型柱狀旋流脫氣器對液體采樣進行脫氣器處理，再用微波含水率儀測出液體的含水率，然后將各傳感器測得的各種數(shù)據(jù)送至流量計算機進行計算處理，所得出油氣水各相流量等參數(shù)做出就地顯示或傳輸至監(jiān)控中心，在全套設備中不使用任何放射性元器件，對人體和環(huán)境無任何潛在危害；②各種數(shù)據(jù)取樣都在倒置U型管上進行，因此結構緊湊，制造成本低，運行成本也低；③該設備還具有性能穩(wěn)定測量范圍廣的特點，可對陸地、海洋平臺及水下油氣井或區(qū)塊生產(chǎn)出的油汽水三相混合物的各相流量實現(xiàn)自動在線計量。


圖1是本方案的總體結構示意圖。圖2是文丘里管的結構示意圖。圖3是節(jié)流噴嘴的結構示意圖。圖4是切流孔板的結構示意圖。
具體實施方式
為克服已有技術中油氣水三相流量計存在的技術問題特提出本方案。它是由入口法蘭1、垂直管段2、液相取樣器3、微型柱狀旋流脫氣器4、節(jié)流元件5、出口法蘭6、隔離擋板板7、垂直管段壓差傳感器8、節(jié)流元件壓差傳感器9、微波含水率儀10、壓力傳感器11、溫度傳感器12及流量計算機13所組成。為增加結構強度，將被測流體的進出口管做成一體，中間用擋板隔開，使倒置U型管形成一個剛性整體。被測油氣水三相流體經(jīng)過入口法蘭1進入垂直管段，由壓差傳感器8測得油氣水三相流體流經(jīng)垂直管段時的壓降DP1,；被測油氣水三相流體流經(jīng)液相取樣器3時，管道內壁上的部分液膜被取出，再由微型柱狀旋流脫氣器4對液相取樣支流進行氣液分離的脫氣處理，經(jīng)過脫氣的液相取樣支流的含水率用微波式含水率儀10進行測量；液相取樣支流與倒置U型管垂直下降管入口段內的油氣水三相流體主流合并后，再流經(jīng)節(jié)流元件，由壓差傳感器9測得油氣水三相流體通過節(jié)流元件時的壓降DP2 ；被測油氣水三相流體最后經(jīng)過出口法蘭6流出。被測油氣水三相流體的壓力P和溫度T分別用壓力傳感器11和溫度傳感器12測量。垂直管段壓差傳感器 8、節(jié)流件壓差傳感器9、微波含水率儀10、壓力傳感器11和溫度傳感器12等的電信號全部輸入到裝有油氣水三相流體通過垂直上升管段和節(jié)流元件的動力學模型和油、氣、水物性參數(shù)計算模型的流量計算機13，由其計算、記錄、顯示或遠傳油氣水三相流體在工作條件下和標準條件下的各相流量。節(jié)流元件可選用文丘里管、節(jié)流噴嘴、或切流孔板三者之一。本方案對油氣水三相混合物各相流量的測量過程可分為如下五個步驟1.用壓差傳感器8和壓差傳感器9分別測出油氣水三相混合物流經(jīng)垂直管段2和節(jié)流元件段5時的壓差，用壓力傳感器11和溫度傳感器12分別測出油氣水三相混合物的工作壓力和溫度。2.先用液相取樣器3將管道內壁上的部分液膜被取出，再用微型柱狀旋流脫氣器 4對液相取樣支流進行氣液分離的脫氣處理，然后用微波含水率儀10測出經(jīng)過脫氣的液相取樣支流的含水率。3.將壓差傳感器8、壓差傳感器9、微波含水率儀10、壓力傳感器11、溫度傳感器 12的電信號、以及油氣水三相混合物的基本物性數(shù)據(jù)(如原油的比重、天然氣的比重、及產(chǎn)水含鹽量等)輸入流量計算機13。4.流量計算機13根據(jù)油氣水三相流體通過垂直上升管段和節(jié)流元件的動力學模型和油、氣、水物性參數(shù)計算模型計算油氣水三相流體在工作條件下和標準條件下的各相流量。5.根據(jù)用戶要求，流量計算機13記錄、顯示或遠傳油氣水三相流體在工作條件下和標準條件下各相(原油、天然氣、及產(chǎn)水)的瞬時流量、累積流量、及工作壓力和溫度等參數(shù)。[0018] 經(jīng)過油田現(xiàn)場使用證明，本設備具有結構簡單、性能穩(wěn)定、運行成本和制造成本低、適用范圍廣、能實現(xiàn)在線實時測量的優(yōu)點，深受試用者的好評。
權利要求1.一種壓差-微波式油氣水三相流量計，其特征是它由倒置U型管中的測量油氣水三相混合物平均密度的垂直管段O)、液相取樣器(3)、微型柱狀旋流脫氣器G)、液相微波含水率儀(10)、測量油氣水三相混合物總流量的節(jié)流元件(5)、壓力傳感器(11)、溫度傳感器 (12)、及流量計算機(1 組成，其中垂直管段和液相取樣器構成倒置U型管的垂直上升段， 而壓力傳感器、溫度傳感器和節(jié)流件安裝在倒置U型管的垂直下降段，微型柱狀旋流脫氣器經(jīng)液相取樣器與倒置U型管的上部橫管段并聯(lián)，微型柱狀旋流脫氣器上端的排氣管與倒置U型管的上部橫管段連接，在微型柱狀旋流脫氣器下端的排液管與倒置U型管的垂直下降段之間還安裝有微波含水率儀；垂直管段上設有壓差傳感器DP1，節(jié)流元件上設有壓差傳感器DP2，各傳感器及微波含水率儀取得的數(shù)據(jù)與流量計算機連接。
2.按照權利1要求所述的壓差-微波式油氣水三相流量計，其特征是它的節(jié)流元件可以使用文丘里管(14)、節(jié)流噴嘴(15)或切流孔板(16)。
專利摘要本實用新型屬于計量技術類。為克服已有油氣水三相流量計存在的技術問題特提出本方案壓差-微波式油氣水三相流量計。它由垂直管段及壓差傳感器、液相取樣器、微型柱狀旋流脫氣器、微波含水率儀、節(jié)流元件及壓差傳感器、溫度和壓力傳感器及流量計算機組成。垂直管段和液相取樣器裝在U型管的上升段，壓力及溫度傳感器和節(jié)流件裝在下降段，微型柱狀旋流脫氣器經(jīng)液相取樣器與U型管并聯(lián)，脫氣器上端的排氣管與U型管的橫管聯(lián)接，在脫氣器與U型管之間還裝有微波含水率儀，各傳感器得到的數(shù)據(jù)送至流量計算機，經(jīng)運算得出油氣水各相流量。本設備具有結構簡單緊湊、性能穩(wěn)定、成本低、適用范圍廣、無放射性元器件的特點，并能實現(xiàn)在線的實時測量。
文檔編號G01F5/00GK202013214SQ20112008225
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權日2011年3月25日
發(fā)明者何琪, 陳方非 申請人:天津瑞吉德科技有限公司