本發(fā)明涉及計量，具體涉及氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置及計量方法。

背景技術(shù)：

1、流量計量是工業(yè)生產(chǎn)必不可少的一環(huán)，與科學(xué)研究、生態(tài)環(huán)保和國民經(jīng)濟有著緊密的聯(lián)系。其中，流量計用于對各種流體進行準(zhǔn)確的測量，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，流量計主要用于對生產(chǎn)原料的測量，比如醫(yī)藥、化工原料等。此外，在工業(yè)生產(chǎn)中，流體的流量是十分重要的參數(shù)，對于系統(tǒng)的狀態(tài)監(jiān)測具有重要的意義，流量計的流量監(jiān)測在生產(chǎn)過程中提高了原料控制的精準(zhǔn)性，降低了原料的浪費和損失。

2、流體是氣體和液體的總稱。工業(yè)生產(chǎn)中，常用管道負(fù)責(zé)流體的輸送。介質(zhì)的流動會根據(jù)工況條件而變化；不單單只有單純的氣體和液體流動，里面往往可以夾雜固體顆粒。氣體、液體、固體的混合流動對于工業(yè)計量來說是技術(shù)性難題，目前已經(jīng)有多相流量計可以通過其特有的原理解決氣液固、氣液、液固等混相介質(zhì)的計量。

3、但是，在實際工業(yè)環(huán)境下的氣液計量中，液體根據(jù)其組分的性質(zhì)，可分為油、水。氣體基本可分為混合氣體、單質(zhì)氣，最常見的混合氣體是空氣。空氣主要由氮氣、氧氣、稀有氣體組成；天然氣主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數(shù)，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般有硫化氫、二氧化碳、氮氣、水汽和少量一氧化碳及微量的稀有氣體；單質(zhì)氣如氮氣、氫氣和二氧化碳等。

4、流體在流動過程中，壓力、溫度條件會因為流體自身物理特性而引起流體本身的變化。對于工業(yè)環(huán)境下，單質(zhì)氣體、液體的計量可以通過計量設(shè)備而計量流體；但是對于復(fù)雜的混合介質(zhì)，計量就是一個技術(shù)難題。

5、其中，二氧化碳驅(qū)油是一種新型的提高油井采收率的技術(shù)。二氧化碳驅(qū)油技術(shù)是將二氧化碳注入油藏，利用二氧化碳的物理特性，將油藏再次開發(fā)；將油藏的油從地底推到地面。此技術(shù)會導(dǎo)致油藏里面含有的天然氣、二氧化碳、雜質(zhì)和地層水一起排出。而對有經(jīng)濟價值的油、天然氣、二氧化碳的含量計量是評價該油藏是否具備開發(fā)潛力的關(guān)鍵因素。故在上述技術(shù)中形成的復(fù)雜的混合介質(zhì)中，氣體的計量難度高。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本申請?zhí)峁?氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置及計量方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)對于復(fù)雜的混合介質(zhì)難以計量的上述技術(shù)問題。

2、根據(jù)本申請的一方面，一種實施例提供一種氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，包括：

3、混相流量計，用于至少測量混合介質(zhì)中氣相的流量；

4、氣體分離取樣器，連接在混相流量計的出口端，用于混合介質(zhì)中分離出至少一部分所述氣相并獲取所述氣相；和

5、諧振流量計，連接在氣體分離取樣器的第一出口；所述諧振流量計用于測量二氧化碳-天然氣兩相的混合密度；

6、其中，所述氣相含有二氧化碳和/或天然氣。

7、一種實施例中，所述氣體分離取樣器具有內(nèi)腔，且所述內(nèi)腔連通第一出口和第二出口；所述第一出口布置在氣體分離取樣器的頂部，所述第二出口布置在氣體分離取樣器的底部。

8、一種實施例中，所述氣體分離取樣器的進口布置在氣體分離取樣器的中上部。

9、一種實施例中，所述氣體分離取樣器的第二出口連接液固流出通道；所述諧振流量計的出料端連接氣相流出通道。

10、一種實施例中，所述液固流出通道和氣相流出通道匯流至混合介質(zhì)流出通道。

11、一種實施例中，所述混相流量計的進口端連接有混合介質(zhì)流入通道。

12、根據(jù)本申請的另一方面，一種實施例提供了一種氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量方法，包括以下步驟：

13、至少測量混合介質(zhì)中氣相的流量；

14、混合介質(zhì)中分離出至少一部分氣相并取樣；

15、測量取樣的所述氣相的混合密度；

16、計算二氧化碳、天然氣的相分率；

17、計算二氧化碳、天然氣的流量；

18、其中，所述氣相含有二氧化碳和/或天然氣。

19、一種實施例中，所述計算二氧化碳、天然氣的相分率包括以下步驟：

20、獲得第一種氣體的密度ρg1，第二種氣體的密度ρg2；

21、根據(jù)公式ρg＝x·ρg1+(1-x)·ρg2計算出第一種氣體的混合占比x；其中，ρg為二氧化碳-天然氣兩相混合氣體的密度，1-x為第二種氣體的混合占比。

22、一種實施例中，二氧化碳-天然氣兩相的混合密度為ρg，ρg＝n·f；其中，n為系數(shù)，f為諧振頻率，f由測量諧振管的振動頻率而得到。

23、一種實施例中，所述計算二氧化碳、天然氣的流量包括以下步驟：

24、計算二氧化碳?xì)饬髁縬c，qc＝qg·η；其中，qg為氣流量，qg由混相流量計測得；η為二氧化碳的混合占比；

25、計算天然氣流量qn，qn＝qg·(1-η)；其中，qg為氣流量，qg由混相流量計測得；η為二氧化碳的混合占比，則1-η為天然氣的混合占比。

26、本申請的上述實施例，通過混相流量計、諧振流量計和氣體分離取樣器，實現(xiàn)了二氧化碳-天然氣、油-水和固相五相的在線混相流量計量的技術(shù)方案?；煜嗔髁坑嬁梢詼y得混合介質(zhì)的氣流量(也可以測得油流量、水流量和固相流量)；之后混合介質(zhì)流過氣體分離取樣器，氣體分離取樣器取樣分離二氧化碳-天然氣進入諧振流量計，經(jīng)過諧振流量計的測量計算出二氧化碳、天然氣的混合占比，進一步可以計算出二氧化碳?xì)饬髁俊⑻烊粴饬髁?。本技術(shù)方案，可不分離在線實現(xiàn)氣氣油水固多相流量計量；準(zhǔn)確分析并得到二氧化碳、天然氣的含量，實現(xiàn)天然氣與二氧化碳的分相計量。

27、上述技術(shù)方案應(yīng)用于二氧化碳驅(qū)油技術(shù)中，油藏里面含有的天然氣、二氧化碳、雜質(zhì)、地層水一起排出，對有經(jīng)濟價值的油、天然氣、二氧化碳含量精確計量，可以準(zhǔn)確評價該油藏的開發(fā)潛力。

技術(shù)特征：

1.氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，其特征在于，所述氣體分離取樣器具有內(nèi)腔，且所述內(nèi)腔連通第一出口和第二出口；所述第一出口布置在氣體分離取樣器的頂部，所述第二出口布置在氣體分離取樣器的底部。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，其特征在于，所述氣體分離取樣器的進口布置在氣體分離取樣器的中上部。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，其特征在于，所述氣體分離取樣器的第二出口連接液固流出通道；所述諧振流量計的出料端連接氣相流出通道。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，其特征在于，所述液固流出通道和氣相流出通道匯流至混合介質(zhì)流出通道。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量裝置，其特征在于，所述混相流量計的進口端連接有混合介質(zhì)流入通道。

7.氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量方法，其特征在于，包括以下步驟：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量方法，其特征在于，所述計算二氧化碳、天然氣的相分率包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量方法，其特征在于，二氧化碳-天然氣兩相的混合密度為ρg，ρg＝n·f；其中，n為系數(shù)，f為諧振頻率，f由測量諧振管的振動頻率而得到。

10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任意一項所述的氣-氣、液-液和固相混相在線流量計量方法，其特征在于，所述計算二氧化碳、天然氣的流量包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及計量技術(shù)領(lǐng)域，公開了氣?氣、液?液和固相混相在線流量計量裝置及計量方法。一種氣?氣、液?液和固相混相在線流量計量裝置，混相流量計用于至少測量混合介質(zhì)中氣相的流量；氣體分離取樣器連接在混相流量計的出口端，并用于混合介質(zhì)中氣相的分離和取樣；諧振流量計，連接在氣體分離取樣器的第一出口；所述諧振流量計用于測量二氧化碳?天然氣兩相的混合密度。本申請的技術(shù)方案，可不分離在線實現(xiàn)氣氣油水固多相流量計量；準(zhǔn)確分析并得到二氧化碳、天然氣的含量?；煜嗔髁坑嬁梢詼y得混合介質(zhì)的各相流量；氣體分離取樣器取樣分離二氧化碳?天然氣進入諧振流量計，經(jīng)過測量并計算出二氧化碳、天然氣的混合占比，計算出流量。

技術(shù)研發(fā)人員：陳繼革,梁海波,羅超,周勇,劉浪,鄒傳財
受保護的技術(shù)使用者：成都洋湃科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19