[发明专利]一种多相流计量检测系统

说明书

技术领域

本发明涉及油气工业中油-气-水等多相流计量测量设备的技术领域，特别是涉及一种多相流计量检测系统。

背景技术

根据中国海洋石油总公司介绍，整个南海盆地群石油地质资源量约在230亿至300亿吨之间，天然气总地质资源量约为16万亿立方米，占中国油气总资源量的三分之一，其中70％蕴藏于153.7万平方公里的深海区域。随着陆上油气剩余资源的不断消耗，工业界对海洋油气开采的需求日益提高，水下多相流计量技术也成为业界关注的焦点。

而我国的陆上与海上油气工业中，长期使用传统的计量站对井口产出介质(油-气-水三相)进行分离，再采用单相流量仪表对分离后的介质进行计量。这一做法虽可保证一定计量精度，但其弊端也十分明显。分离计量站的建设不仅费用昂贵，更重要的是一个开采区块一般仅能搭建一个分离计量站，该区块中的众多油气井的产量只能定期轮流进行计量，进而无法满足石油公司对每一口井的产量信息进行实时监测的需求。

发明内容

本发明提供了一种多相流计量检测系统，能够实现对工业现场水平和竖直管道中多相流体介质的实时计量。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多相流计量检测系统，所述系统包括文丘里管、取压模块、微波传感器模块、电学层析成像模块以及数据采集与处理单元；所述文丘里管的上游、喉部以及下游分别设置有所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电学层析成像模块，相邻所述取压模块之间连接有差压变送器，用以测量不同位置取压模块之间的压力差值；所述数据采集与处理单元与所述取压模块、所述微波传感器模块、所述电磁层析成像模块以及所述差压变送器电连接，用于采集并处理各功能模块的数据。

其中，所述系统还包括含水率检测模块，所述含水率检测模块设置在所述文丘里管的下游。

其中，所述检测系统还包括设于文丘里管上游的压力变送器，所述压力变送器用于检测文丘里管上游位置处的压力值。

其中，所述检测系统还包括设于文丘里管下游的温度变送器，所述温度变送器用于检测文丘里管下游位置处的温度值。

其中，所述文丘里管的喉部设有两个取压模块。

其中，所述文丘里管的上游管路与喉部之间设有收缩段，喉部与下游管路之间设有扩张段；所述上游管路、所述收缩段、所述喉部、所述扩张段以及所述下游管路之间通过法兰结构连接。

其中，上游设置的取压模块与所述收缩段的起始端距离大于等于0.5D；下游设置的取压模块与所述扩张段的末端距离大于等于6D，其中，D为所述上游管路或者所述下游管路的内直径。

其中，所述微波传感器模块、所述电磁层析成像模块以及所述取压模块均采用法兰结构与所述文丘里管的上游管路、喉部以及下游管路连接。

其中，所述文丘里管的上游、下游分别设置有截止阀；所述文丘里管下游的上部、上游的下部分别设置有旁通阀，用于微波传感器模块的静态标定。

其中，各功能模块测量的参数满足以下方程式：其中，W_G为气相质量流量，A为气相流通面积，A_G是气相流通面积，A_L是液相流通面积，U_G为气相真实流速，τ_GW为气相与管壁间的剪切应力，τ_i为气相与液膜间的剪切应力，τ_LW是液相与管壁间的剪切应力，S_GW为管道截面上气相与管壁接触的长度，S_LW是液相与管壁的接触长度，s_i为管道截面上气相与液膜接触的长度，角度θ是指管道与水平面间所成的锐角；x是流体的流向长度，dx是流向空间步长；g是重力加速度；ρ是密度，下标(G/L)表示气相或液相。

其中，所述文丘里管的内径在50-250mm之间；喉部与上游管路或者下游管路的直径比在0.4-0.75之间；收缩段的收缩角范围为16-25°；扩张段的扩张角在7-15°之间；喉部的长度范围在300-600mm。

本发明的有益效果是：区别于现有技术的情况，本发明提供的多相流计量检测系统，将电学层析成像技术、微波传感技术与文丘里相结合，利用各传感器的信号联合对多相流量进行求解；并将各传感器设计为标准化模块形式，使其在文丘里上的位置可灵活变动，通过调整测量位置对不同流型的多相流动提供精确测量；具有结构简单，信号提取稳定，响应频率高等优点。

附图说明