一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計及測量方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計，包括定容積的圓柱計量管，內(nèi)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氣換向，可以控制所述計量管分別實現(xiàn)下進氣、上排氣計量以及上進氣、下排氣計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓力變送器，實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量計量。由于本發(fā)明定容管活塞式天然氣濕氣流量計是基于容積測量的流量計，因而測量過程和被測天然氣濕氣的物性參數(shù)和流速、流態(tài)等流動參數(shù)無關(guān)，測量流量不易受流量波動影響，具有較高的精度。
【專利說明】一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計及測量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于原油油井采油生產(chǎn)伴生氣和天然氣井采出天然氣濕氣流量計量【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明涉及一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計及測量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在油氣田開采過程中大多數(shù)情況下。天然氣的產(chǎn)出總是伴隨著液態(tài)烴、游離水和飽和水蒸氣的產(chǎn)出。因此，天然氣在從單井開采到多井集輸、凈化處理、增壓輸送的過程中均會涉及濕氣計量。由于單井產(chǎn)量計量與開采方的經(jīng)濟利益密切相關(guān)，而且單井的計量數(shù)據(jù)也是油氣田管理方了解氣井生產(chǎn)能力、生產(chǎn)狀況的重要數(shù)據(jù)。因此.提高濕氣計量的準(zhǔn)確性和可靠性也越來越受到世界上各大石油公司的重視。自20世紀(jì)90年代初以來，國際氣體流量實驗室和國際大石油公司都陸續(xù)開展了濕氣計量技術(shù)方面的相關(guān)研究。濕氣計量技術(shù)已經(jīng)歷了 20多年的發(fā)展，歐美等發(fā)達國家，尤其是美國和挪威在濕氣流量計的準(zhǔn)確度、穩(wěn)定性和通用性方面的研究已取得了一些成績，在流量計的選型、測試、校準(zhǔn)、使用和維護以及各種工況的適用性方面已獲得了大量的經(jīng)驗。我國大慶油田在20世紀(jì)末也曾開展過濕氣計量技術(shù)研究，一些科研院校和流量計生產(chǎn)廠家也小規(guī)模地開展了這方面的研究。
[0003]通常來說，經(jīng)過脫水、凈化和輕烴回收工藝，提取出液化氣和輕質(zhì)油后的天然氣稱之為干氣。未經(jīng)處理的油氣田采出的天然氣多含有少量凝析水或油、飽和水蒸氣及輕烴類，含液滴組分，稱之為濕氣。濕氣屬于多相流的范疇。相對單相流而言，濕氣計量技術(shù)更為復(fù)雜和困難，其主要原因如下:
[0004]1.管道內(nèi)濕氣流態(tài)因管道內(nèi)的氣體壓力、流速、液體含量以及管道安裝位置(水平、傾斜或垂直)不同而不同，流態(tài)較為復(fù)雜。
[0005]2.濕氣計量現(xiàn)場工況變化相對較大，如果流量計選型不合理，易造成所用流量計不適用于計量現(xiàn)場的工況條件，甚至造成流量計損壞。
[0006]3.濕氣計量用流量計大多采用了離線檢定的方式，但一般的檢定或校準(zhǔn)實驗室的檢定介質(zhì)和工況條件與實際介質(zhì)和工況條件有非常明顯的差異，使得流量計現(xiàn)場的計量性能難以保證。
[0007]近年來.雖然一些流量計生產(chǎn)廠商也研發(fā)出一些類型的濕氣流量計(或多相流量計)。但目前國內(nèi)外的濕氣計量主要還是采用傳統(tǒng)的單向流流量技術(shù)，由于管道內(nèi)液相的存在.管道內(nèi)的流態(tài)嚴(yán)重地影響了流量計的計量性能，據(jù)最新試驗研究，其計量誤差最大可達 15%。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種能克服天然氣中所含少量液滴的霧狀流體對天然氣濕氣流量計量影響的定容管活塞式天然氣濕氣流量計。
[0009]為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計，包括定容積的圓柱計量管，內(nèi)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氣換向，可以控制所述計量管分別實現(xiàn)下進氣、上排氣計量以及上進氣、下排氣計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓力變送器，實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量計量。
[0010]進一步，所述活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側(cè)的氣體密封。
[0011]進一步，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(xiàn)天然氣濕氣的下進氣、上排氣行程和上進氣、下排氣行程；如此往復(fù)循環(huán)運動，配合對活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量的計量。
[0012]本發(fā)明還提供一種活塞式天然氣濕氣流量計的測量方法，包括如下步驟:
[0013]測量柱塞筒容積V、柱塞筒壓力P1、柱塞筒溫度T1、活塞上下止點間的運動時間t ；
[0014]在高溫、低壓，即小于2.5Mpa的工況下按下述公式計算氣體流量:
【權(quán)利要求】
1.一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計，其特征在于:包括定容積的圓柱計量管，內(nèi)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氣換向，可以控制所述計量管分別實現(xiàn)下進氣、上排氣計量以及上進氣、下排氣計量；所述計量管上還安裝有溫度和壓力變送器，實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量計量。
2.如權(quán)利要求1所述的一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計，其特征在于:所述活塞和管壁間是滑動緊配合，活塞兩側(cè)的氣體密封。
3.如權(quán)利要求2所述的一種定容管活塞式天然氣濕氣流量計，其特征在于: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(xiàn)天然氣濕氣的下進氣、上排氣行程和上進氣、下排氣行程；如此往復(fù)循環(huán)運動，配合對活塞運動上下止點間的行程計時，即可實現(xiàn)天然氣濕氣的體積流量的計量。
4.一種如權(quán)利要求1所述的一種活塞式天然氣濕氣流量計的測量方法，其特征在于，包括如下步驟: 測量柱塞筒容積V、柱塞筒壓力P1、柱塞筒溫度T1、活塞上下止點間的運動時間t ； 在高溫、低壓，即小于2.5Mpa的工況下按下述公式計算氣體流量:
【文檔編號】G01F11/36GK103822677SQ201410045083
【公開日】2014年5月28日 申請日期:2014年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年2月7日
【發(fā)明者】張向文, 李東暉, 許德禹, 吳應(yīng)湘, 李開興 申請人:中國科學(xué)院力學(xué)研究所