1.一種測量多相流中油、氣、水三相各自體積流量的測量裝置,其特征在于,其包括以下構件:
文丘里管(1),其具有喉部段;
第三差壓表(DP3),其用于測量文丘里管入口處與喉部段之間的差壓ΔP3;
單能伽馬射線相分率儀(2),其布置在所述喉部段處,用于測量多相流的含氣率αgas;
旋流管(3),其布置在所述文丘里管(1)的下游,其內具有旋流葉片(31),流過旋流管(3)的多相流分為兩部分,第一部分連通氣液分離罐(4),第二部分繼續(xù)沿主輸送管路(10)直接排走;
氣液分離罐(4),其具有外罐(41)和內罐(42),其中內罐(42)頂部封閉底部敞開,且與所述旋流管(3)的第一部分多相流連通;內外罐之間具有環(huán)隙以供氣流通過并經氣路管線(9)排出外罐(41),外罐(41)下部具有儲液空間,沿儲液空間豎直方向從上到下具有三個測壓點A、B、C,其中測壓點A與測壓點B之間設有第一差壓表(DP1)以測量差壓ΔP1,測壓點B與測壓點C之間設有第二差壓表(DP2)以測量差壓ΔP2,外罐(41)底部連通至液路管線(8)。
2.根據權利要求1所述的測量裝置,其特征在于,所述內罐(42)底部具有多個指向同一點的噴頭(5)以將內罐中的流體噴出并匯集在同一點。
3.根據權利要求1所述的測量裝置,其特征在于,所述氣路管線(9)與液路管線(8)在所述氣液分離罐(4)之外分別匯合至主輸送管路(10)。
4.根據權利要求1所述的測量裝置,其特征在于,所述儲液空間的橫截面積為所述主輸送管路(10)的橫截面積的2倍以上。
5.一種測量多相流中油、氣、水三相各自體積流量的測量方法,其使用如前述權利要求中任一項所述的測量裝置,特征在于,其包括以下步驟:
A.用第三差壓表(DP3)測量文丘里管(1)的入口處與喉部段之間的差壓ΔP3;
B.用單能伽馬射線相分率儀(2)測量多相流的含氣率αgas;
C.使多相流流經所述旋流管(3)并在旋流葉片(31)作用下產生旋流以至少部分地實現氣液分離;流過旋流管(3)的多相流分為兩部分,第一部分進入氣液分離罐(4),第二部分繼續(xù)沿主輸送管路(10)直接排走;
D.將第一部分的多相流導入所述內罐(42)中,其中的液相落入外罐(41)的儲液空間中,多相流中的氣相沿內外罐之間的環(huán)隙經氣路管線(9)排出;
E.通過檢測ΔP1來判斷液面是否超過測壓點B,如超過,則通過測量ΔP2來測量油水混合密度ρoil-water,進而測得含水率αwater和含油率αoil;
F.通過以下公式計算多相流的混合密度:
ρmix=ρwater(1-αgas)αwater+ρoil(1-αgas)αoil+ρgasαgas
G.通過文丘里流量計算公式計算多相流的總體積流量Q:
其中C為文丘里流出系數;和D分別是文丘里喉部和入口直管段的直徑;
H.通過以下公式計算油氣水三相各自的體積流量:
Qgas=Q×αgas
Qwater=Q×(1-αgas)×αwater
Qoil=Q×(1-αgas)×αoil。
6.根據權利要求5所述的測量方法,其特征在于,通過設置在內罐(42)底部的多個指向同一點的噴頭(5)將內罐中的流體噴出并匯集在同一點,以此來強化氣液分離效果。