[发明专利]天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法及装置

摘要

本发明公开了一种天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法及装置：设置U型管、针阀、温度传感器和压力传感器；在U形管之后设置倒U型管，在倒U型管上安装第一流动整流器和第一文丘里管；第一文丘里管上安装第一差压传感器；在倒U型管后方安装第二流动整流器和第二文丘里管；温度传感器、压力传感器、第一差压传感器和第二压差传感器分别连接单片机，单片机收集各部件传送的信息，再计算天然气流量和凝析油/水的流量，最后通过无线数据传输模块与远端数据平台通信。本发明有效解决了混合有凝析油的天然气的流量测量的难题，测量方法合理科学，测量装置可靠，测量精度高。

主权项

一种天然气和凝析油/水的气液两相流量测量方法，其特征在于，具体包括如下步骤：步骤一，在测量管道（12）的进口处设置与测量管道（12）相连通的U型管（1）；在U型管（1）底部安装针阀（2）；在U型管（1）所在的测量管道（12）处安装温度传感器（3）和压力传感器（4）；步骤二，按照天然气和凝析油/水的混合物流动的方向，在U形管（1）之后设置与测量管道（12）相连通的倒U型管（5），在该倒U型管（5）的上升段按上升方向依次安装第一流动整流器（6）和第一文丘里管（7），且第一文丘里管（7）竖直放置；在第一文丘里管（7）上安装第一差压传感器（8），且第一文丘里管（7）和第一差压传感器（8）相连通；步骤三，按照天然气和凝析油/水的混合物流动的方向，在倒U型管（5）后方的水平段依次安装第二流动整流器（10）和第二文丘里管（9），且第二文丘里管（9）水平放置，在第二文丘里管（9）外部安装第二差压传感器（11）；步骤四，将所述温度传感器（3）、压力传感器（4）、第一差压传感器（8）、和第二压差传感器（11）分别连接单片机，单片机收集各部件传送的信息，再计算天然气流量和凝析油/水的流量；单片机的具体计算过程如下：天然气流量和凝析油/水的气液两相混合物的总流量Q（单位，立方米/秒）： Q = A × c × ϵ 2 dp 2 / ρ           (公式1)式中，A为第一文丘里管（7）的截面积，单位：平方米；c为流量系数，可由试验确定，对于标准文丘里管，c=1；ε为可压缩系数，当管线内流速远小于音速时，ε=1；dp2为第二文丘里管（10）的压力降，由第二差压传感器（11）测得；ρ为气液混合物的密度，单位：公斤/立方米，通过公式2 计算得到：dp1＝dp2+ρgH          (公式2)式中，H为第一文丘里管（7）的高度，ρ是气液两相混合物的密度；dp1为第一文丘里管（7）的压力降，单位：Mpa，由第一压差传感器（8）测得；dp2为第二文丘里管（10）的动压力降，单位：Mpa，由第二差压传感器（11）测得；ρgH为重位压力降，g为重力加速度，取9.8米/秒2。ρ＝ρg×α+ρW×(1‑α)          (公式3)式中，α为含气率，ρW为水密度，取1000kg/m3；ρg为工况下天然气密度，单位：公斤/立方米，根据公式4计算得到：ρg＝ρg0×p/p0×T0/T          (公式4)式中，ρg0为标准状态下天然气密度，取0.717公斤/立方米；p为工作压力，单位：Mpa，由压力传感器（4）测得；p0为大气压力，取0.1Mpa；T0为标准状态下温度,T0=293K；T为工况下天然气温度，T=（273+T1）K，T1由温度传感器3测得；将上述方程联立求解，得到气液两相总流量Q、含气率α，进而通过公式5、6分别计算天然气流量Qg（单位：立方米/秒）和液体流量QW（单位：立方米/秒）：Qg＝Q×α          (公式5)QW＝Q×(1‑α)          (公式6)步骤五，单片机通过配置的无线数据传输模块，利用无线网络与远端数据平台通信，将计算得到的天然气流量Qg和液体流量QW发送出去。