專利名稱：多相流計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油氣集輸系統(tǒng)的多相流計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法。
背景技術(shù)：
多相流計(jì)量是油氣工業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)之一，從上世紀(jì)八十年代至今，多相流計(jì)量的研究和開發(fā)已取得了較大進(jìn)展。目前我國現(xiàn)有油氣田集輸系統(tǒng)大多數(shù)都采用在集輸廠、站對(duì)站場(chǎng)上各個(gè)井進(jìn)行輪換計(jì)量方法，而不是對(duì)各個(gè)井進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量。多相流計(jì)量能對(duì)多個(gè)單井進(jìn)行油、氣、水進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)量，它不僅滿足了油氣田開發(fā)部門對(duì)油田地下狀態(tài)油、氣、水流動(dòng)狀態(tài)要求，而且可以簡(jiǎn)化集輸流程、節(jié)省大量資金。目前，多相流計(jì)量還處于成長(zhǎng)階段。早期的多相流計(jì)量大都采用先分離再分相計(jì)量的方法，這種分離計(jì)量方法太不經(jīng)濟(jì)。目前國內(nèi)外不同的多相流計(jì)量基于不同的理論和實(shí)驗(yàn)成果，例如先進(jìn)行總體計(jì)量然后按個(gè)相上的體積比(或含量)來計(jì)量。也有按個(gè)相上的相速度和體積比來計(jì)量，無論測(cè)相速度，還是體積比其測(cè)量?jī)x器復(fù)雜、精度要求高。而且多相流態(tài)復(fù)雜千變?nèi)f化，上述測(cè)量方法精度也不高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有技術(shù)的上述缺點(diǎn)，本發(fā)明提供了一種多相流計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種多相流計(jì)量系統(tǒng)，在多相流體流經(jīng)下游管路的主管路上依次串接有混合器、一級(jí)分流器、一級(jí)節(jié)流器、第一匯合器、二級(jí)節(jié)流器、第二匯合器和漸擴(kuò)噴嘴；在一級(jí)分流器之后還分離出一支管路，在該支管路上依次串接有二級(jí)分流器和分離器，在分離器之后分離出液體和氣體兩支管路，兩支管路分別接入主管路上的第二匯合器，在兩支管路上分別設(shè)置有液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)；在二級(jí)分流器之后還分離出一支管路接入主管路上的第一匯合器。所述液體流量計(jì)為液體文丘里流量計(jì)；所述氣體流量計(jì)為氣體文丘里流量計(jì)。所述混合器為漸縮噴嘴。所述一級(jí)節(jié)流器和二級(jí)節(jié)流器均為節(jié)流孔板。所述第一匯合器和第二匯合器均為匯合三通。本發(fā)明還提供了一種多相流計(jì)量方法，包括如下步驟
1 )通過混合器對(duì)多相流體進(jìn)行混合和加速，形成對(duì)稱的環(huán)狀流；
2)一級(jí)分流
對(duì)稱的環(huán)狀流進(jìn)入一級(jí)分流器，被分流器內(nèi)包含的十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中間隔均勻的四股為一路，使其流經(jīng)二級(jí)分流器；另外十二股為一路，使其依次流經(jīng)一級(jí)節(jié)流器、第一匯合器、二級(jí)節(jié)流器和第二匯合器，經(jīng)漸擴(kuò)噴嘴到下游管路；
3)二級(jí)分流
流經(jīng)二級(jí)分流器的流體被分流器內(nèi)包含的十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中間隔均勻的四股為一路，使其流經(jīng)分離器，被分離器分離成液體流和氣體流，再分別被液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)計(jì)量后，流入主管路上的第二匯合器與主管路上的流體匯合后，經(jīng)漸擴(kuò)噴嘴到下游管路；另外十二股為一路，使其流經(jīng)第一匯合器與主管路上的流體匯合。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的積極效果是采用本發(fā)明的計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法，通過分流式取樣法來對(duì)多相流進(jìn)行分離計(jì)量，所需分離器和計(jì)量器具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且計(jì)量精度較高。


本發(fā)明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中 圖1是多相流計(jì)量系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，多相流計(jì)量系統(tǒng)包括混合器2、一級(jí)分流器3、一級(jí)節(jié)流器4、第一匯合器5、二級(jí)分流器6、分離器7、液體流量計(jì)8、氣體流量計(jì)9、二級(jí)節(jié)流器10、第二匯合器11、 漸擴(kuò)噴嘴12等。在多相流體1流經(jīng)下游管路13的主管路上依次串接有混合器2、一級(jí)分流器3、一級(jí)節(jié)流器4、第一匯合器5、二級(jí)節(jié)流器10、第二匯合器11和漸擴(kuò)噴嘴12 ；在一級(jí)分流器3 之后還分離出一支管路，在該支管路上依次串接有二級(jí)分流器6和分離器7，在分離器7之后分離出液體和氣體兩支管路，兩支管路分別接入主管路上的第二匯合器11，在兩支管路上分別設(shè)置有液體流量計(jì)8 (比如液體文丘里流量計(jì)等)和氣體流量計(jì)9 (比如氣體文丘里流量計(jì)等)；在二級(jí)分流器6之后還分離出一支管路接入主管路上的第一匯合器5。所述混合器2為一漸縮噴嘴，可以使兩相流體在其中加速和混合，流速升高后就形成對(duì)稱的環(huán)狀流。多相流計(jì)量方法包括如下步驟
1 )通過混合器2對(duì)多相流體1進(jìn)行混合和加速，形成對(duì)稱的環(huán)狀流； 2)一級(jí)分流
對(duì)稱的環(huán)狀流進(jìn)入一級(jí)分流器3，被分流器內(nèi)包含的十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中間隔均勻的四股為一路(占總流量的4/16，即25%)，使其流經(jīng)二級(jí)分流器6 ；另外十二股為一路(占總流量的12/16，即75%)，使其依次流經(jīng)一級(jí)節(jié)流器4、第一匯合器5、二級(jí)節(jié)流器10和第二匯合器11，經(jīng)漸擴(kuò)噴嘴12到下游管路13 ；
一級(jí)節(jié)流器4和二級(jí)節(jié)流器10均為節(jié)流孔板，作用是產(chǎn)生一定的壓力降，以調(diào)節(jié)回路的阻力；第一匯合器5和第二匯合器11均為匯合三通。3) 二級(jí)分流
流經(jīng)二級(jí)分流器6的流體被分流器內(nèi)包含的十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中間隔均勻的四股為一路，使其流經(jīng)分離器7，被分離器7分離成液體流和氣體流，再分別被液體流量計(jì)8和氣體流量計(jì)9計(jì)量后，流入主管路上的第二匯合器11與主管路上的流體匯合后，經(jīng)漸擴(kuò)噴嘴12到下游管路13 ；另外十二股為一路，使其流經(jīng)第一匯合器5與主管路上的流體匯合。
權(quán)利要求
1.一種多相流計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于在多相流體流經(jīng)下游管路的主管路上依次串接有混合器、一級(jí)分流器、一級(jí)節(jié)流器、第一匯合器、二級(jí)節(jié)流器、第二匯合器和漸擴(kuò)噴嘴；在一級(jí)分流器之后還分離出一支管路，在該支管路上依次串接有二級(jí)分流器和分離器，在分離器之后分離出液體和氣體兩支管路，兩支管路分別接入主管路上的第二匯合器，在兩支管路上分別設(shè)置有液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)；在二級(jí)分流器之后還分離出一支管路接入主管路上的第一匯合器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相流計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于所述液體流量計(jì)為液體文丘里流量計(jì)；所述氣體流量計(jì)為氣體文丘里流量計(jì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相流計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于所述混合器為漸縮噴嘴。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相流計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于所述一級(jí)節(jié)流器和二級(jí)節(jié)流器均為節(jié)流孔板。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多相流計(jì)量系統(tǒng)，其特征在于所述第一匯合器和第二匯合器均為匯合三通。
6.一種利用權(quán)利要求1所述的多相流計(jì)量系統(tǒng)進(jìn)行多相流計(jì)量的方法，其特征在于 包括如下步驟~1 )通過混合器對(duì)多相流體進(jìn)行混合和加速，形成對(duì)稱的環(huán)狀流；~2)一級(jí)分流對(duì)稱的環(huán)狀流進(jìn)入一級(jí)分流器，被分流器內(nèi)包含的十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中間隔均勻的四股為一路，使其流經(jīng)二級(jí)分流器；另外十二股為一路，使其依次流經(jīng)一級(jí)節(jié)流器、第一匯合器、二級(jí)節(jié)流器和第二匯合器，經(jīng)漸擴(kuò)噴嘴到下游管路；~3)二級(jí)分流流經(jīng)二級(jí)分流器的流體被分流器內(nèi)包含的十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道分割成十六股完全一致的小流束，取其中間隔均勻的四股為一路，使其流經(jīng)分離器，被分離器分離成液體流和氣體流，再分別被液體流量計(jì)和氣體流量計(jì)計(jì)量后，流入主管路上的第二匯合器與主管路上的流體匯合后，經(jīng)漸擴(kuò)噴嘴到下游管路；另外十二股為一路，使其流經(jīng)第一匯合器與主管路上的流體匯合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多相流計(jì)量系統(tǒng)及計(jì)量方法，通過對(duì)多相流體進(jìn)行混合和加速，形成對(duì)稱的環(huán)狀流后，再對(duì)其進(jìn)行兩級(jí)分流將環(huán)狀流分成十六個(gè)對(duì)稱分布的獨(dú)立流道，取其中間隔均勻的四股為一路，然后再分離、分別計(jì)量。本發(fā)明的積極效果是采用本發(fā)明的計(jì)量系統(tǒng)及兩級(jí)分流方法，通過分流式取樣法來對(duì)多相流進(jìn)行分離計(jì)量，所需分離器和計(jì)量器具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且計(jì)量精度較高。
文檔編號(hào)F17D3/18GK102392939SQ201110261099
公開日2012年3月28日 申請(qǐng)日期2011年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月6日
發(fā)明者馮崎, 劉勁松, 周克萬, 曾文, 朱麗靜, 楊勇, 段明亮, 焦建國, 王棟, 王磊, 鄒應(yīng)勇, 郭艷林, 陳彰兵, 院振剛, 黃和, 黃翼翔 申請(qǐng)人:中國石油集團(tuán)工程設(shè)計(jì)有限責(zé)任公司