[发明专利]油水两相流部分分离在线计量的装置及其应用方法

说明书

技术领域

本发明涉及油水两相流各相流量的在线计量领域，特别涉及一种油水两相流部分分离在线计量的装置及其应用方法。

背景技术

油水两相流动广泛的存在于石油工业中，由于油水两相流动的流型多变、相之间的相互作用的复杂性给油水各相的体积流量的测量带来很多的不确定性和较大的测量误差。同时，油水各相的体积流量是油井开采和管道输运中一个重要的参数，精确的测出流动中油水各相的实际体积流量将会及时的优化生产参数，提高生产效率。

油水两相流的在线计量的方法可以分为不分离计量和分离计量两大类，而不分离计量根据是否扰乱来流情况分为两类。通过多年来的发展，不分离计量方法得到了较快的发展。对射线衰减、电阻抗、微波和声波等在内的各种不同的方法应用于相含率和流动速率的测量进行了大量的研究并取得了一定的成果。但由于各种方法的适用范围或计量精度等问题，并没有一种很好的方法能够同时满足石油工业中安全、稳定、适用范围广和合理的精度(典型值±5％)的要求。对于分离计量，目前生产中大都采用重力分离的方法，其可以达到很高的精度，满足工业应用的需要，但由于其需要一定的分离时间，不能够实时的反馈生产运输的情况。而且，一般的分离装置体积较大，限制了其在采油平台等有限工作面积的场所使用。

发明内容

本发明要解决的技术问题，克服现有技术的计量方法无法实时反馈生产运输的情况的问题，提出一种油水两相流部分分离在线计量的装置及其应用方法，以实现实时高精度的计量。

为了解决上述问题，本发明提供一种油水两相流部分分离在线计量的装置，包括柱型旋流器、U型管、混合液管和水相分离管，其中，所述柱型旋流器与混合液的入口相接，所述柱型旋流器的下出口与水相分离管的一端相接，柱型旋流器的上出口与U型管的一端相接，U型管的另一端与混合液管的一端相接，混合液管的另一端与水相分离管的另一端均连接到出口；U型管上设置有两个以上的压力传感器，混合液管和水相分离管上均设置有流量计。

优选地，上述装置还具有以下特点：

所述柱型旋流器的上出口和下出口均设置有控制开关。

优选地，上述装置还具有以下特点：

所述U型管上设置有两两对称分布的4个压力传感器。

优选地，上述装置还具有以下特点：

所述混合液管上设置的流量计为容积型液体流量计；所述水相分离管上设置的流量计为单相涡轮流量计，水相分离管上还设置有电导式含油率测量仪。

为了解决上述问题，一种应用上述装置进行油水两相流部分分离在线计量的方法，包括：

使用U型管的压力传感器测取压力值，获得混合液的含油率；

使用混合液管的流量计测得混合液的流量，根据所述含油率得到混合液的油相的体积流量和第一部分水的体积流量；

将水相分离管的流量计测得的第二部分水的体积流量加上所述第一部分水的体积流量，得到水相的体积流量。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述使用U型管的压力传感器测取压力值，获得混合液的含油率的步骤包括：

使单相水从入口流入，流经U型管时，使用所述压力传感器测取压力值，计算单相水的重力压降；

使单相油从入口流入，流经U型管时，使用所述压力传感器测取压力值，计算单相油的重力压降；

使待测的混合液从入口流入，流经U型管时，使用所述压力传感器测取压力值，计算混合液的重力压降；

结合单相水的重力压降、单相油的重力压降和混合液的重力压降得到混合液的含油率。

优选地，上述方法还具有以下特点：

所述U型管上设置有两两对称分布的4个压力传感器；

按照如下方式计算得到单相水的重力压降：

(dp/dx)_g，w＝0.5*[(dp/dx)_d，g+(dp/dx)_u，g]＝0.5*[(dp/dx)_d-(dp/dx)_u]

其中，(dp/dx)_d，g和(dp/dx)_u，g分别表示为U型管的下降管和上升管的重力压降；(dp/dx)_d和(dp/dx)_u分别为U型管的下降管和上升管中沿流动方向的总压降，且(dp/dx)_d和(dp/dx)_u分别由下降管中的两个传感器和上升管中的两个压力传感器的值相减得到；