專利名稱：分流分相式兩相流體流量測量方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流量測量技術(shù)領(lǐng)域，更進(jìn)一步涉及一種管道內(nèi)氣液兩相流體流最及組份的測量方法。
在油田熱采中，注入油井內(nèi)的蒸汽為蒸汽-水兩相流體混合物，采油工藝上要求準(zhǔn)確計量和控制注入每口井的蒸汽流量和組份，同時也需要檢測和合理分配注汽管網(wǎng)中各支管的蒸汽流量及組份。在采油和輸油管中一般為天然氣-油水混合物，油氣產(chǎn)量的計量和輸油管的檢測都需要兩相流體流量計。另外在其它工業(yè)和民用管道中也常常出現(xiàn)各種氣液兩相流體的流動工況，只有使用兩相流體流量計才能準(zhǔn)確計量其流量及組份。
林宗虎在《氣液固多相流測量》(中國計量出版社，1988年)一書第三章、第四章和第六章第三、四、五節(jié)中，總結(jié)了各種兩相流體流量及組份測量方法。這些方法都將測量儀表直接置于兩相流體中進(jìn)行測量。R Thom“Recent developments in three-phase flowmeasurement”(Measurement Science&Technology,Vol8,No7,1997,pp691-701)一文中，綜述了各種氣-油水混合物測量方法的最新進(jìn)展。同樣，這些方法也都將測量儀表直接置于兩相流體中進(jìn)行測量。由于兩相流體的一個顯著特征是流動具有強(qiáng)烈的波動性，并且隨著兩相流體組份的變化，流型也在不斷地變化。因此，直接工作在兩相流體中的儀表，其輸出信號的質(zhì)量普遍較差，波動性大，測量精度低，測量范圍小。
解決這一問題的常規(guī)做法是，首先采用分離器將兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然后分別用單相流量計計量。林宗虎在《氣液固多相流測量》(中國計量出版社，1988年)一書第六章第六節(jié)介紹了這種方法。但是它的最大缺點是分離器的體積過于龐大，造價高，阻力大。因而不宜做成儀表廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明的目的在于解決以上現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種分流分相式兩相流體流量測量方法。采用這種方法既可以使兩相流體的計量轉(zhuǎn)化成單相流體的計量，同時又不使分離器的體積過大，以便于做成儀表成廣泛應(yīng)用。
本發(fā)明通過分流分相的方法，首先通過分配器成比例地分流出一部分兩相流體，接著使用分離器將這部分兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然后分別用單相氣體流量計和單相液體流量計進(jìn)行計量并根據(jù)比例關(guān)系換算成被測兩相流體的流量及組份，最后再分別將這部分單相氣體和單相液體返回兩相流體的流動管道中。


圖1是本發(fā)明的測量方法示意圖。
圖2是發(fā)明主題的一種簡化方法示意圖。
圖3是發(fā)明主題的另一種簡化方法示意圖。
現(xiàn)在參照圖1、圖2、圖3，對本發(fā)明加以詳細(xì)闡述。在圖1中，1表示被測兩相流體的流動管道。2表示分配器。被測兩相流體首先進(jìn)入分配器，在分配器內(nèi)兩相流體被分成若干份(5～50份)，每一份都單獨(dú)地占有一個互不相通的空間單元，并且保證每一單元內(nèi)的流量和組份都相同；流過分配器后緊接著進(jìn)行分流，選擇分配器中的少數(shù)單元通向分離器3，其余仍通向管道1；在分離器中，所選單元內(nèi)的兩相流體被分離成單相氣體和單相液體；單相氣體通過氣體測量管道4進(jìn)入氣體流量計5進(jìn)行計量；單相液體通過液體測量管道6進(jìn)入液體流量計7進(jìn)行計量；經(jīng)過計量后的單相氣體和單相液體分別返回管道1中。最后，根據(jù)比例關(guān)系將氣體流量計和液體流量計的讀數(shù)換算成被測兩相流體的流量及組份。8表示阻力件。比例關(guān)系的特性取決于阻力件的特性和通向分離器的單元數(shù)目。
在圖2中，1表示被測兩相流體的流動管道，9表示分流分離器，它是分配器和分離器的合并體。通過分流分離器可以從被測兩相流體中分出一部分單相氣體，這部分單相氣體經(jīng)過氣體測量管道4進(jìn)入氣體流量計5進(jìn)行計量，計量后的單相氣體返回管道1中。最后，根據(jù)比例關(guān)系將氣體流量計的讀數(shù)換算成被測兩相流體的流量或組份。8表示阻力件，它的特性決定了比例關(guān)系的特性。該方法是一種簡化方案，適用于兩相流體中流量或組份其中一個參數(shù)為已知并且含氣量相對較高的場合。
在圖3中，1表示被測兩相流體的流動管道，9表示分流分離器，它是分配器和分離器的合并體。與圖2相對稱，通過分流分離器可以從被測兩相流體中分出一部分單相液體，這部分單相液體經(jīng)過測量管道6進(jìn)入液體流量計7進(jìn)行計量，計量后的單相液體返回管道1中。最后，根據(jù)比例關(guān)系將液體流量計的讀數(shù)換算成被測兩相流體的流量或組份。8表示阻力件，它的特性決定了比例關(guān)系的特性。該方法也是一種簡化方案，適用于兩相流體中流量或組份其中一個參數(shù)為已知并且含氣量相對較小的場合。
權(quán)利要求
1．分流分相式兩相流體流量測量方法，其特征為首先通過分配器成比例地分流出一部分兩相流體，接著使用分離器將這部分兩相流體分離成單相氣體和單相液體，然后分別用單相氣體流量計和單相液體流量計進(jìn)行計量并根據(jù)比例關(guān)系換算成被測兩相流體的流量及組份，最后再分別將這部分單相氣體和單相液體返回兩相流體的流動管道中。
全文摘要
一種流量測量技術(shù)領(lǐng)域的測量方法,首先通過分配器分流出一部分兩相流體,接著使用分離器將這部分兩相流體分離成單相氣體和單相液體,然后分別用單相氣體流量計和單相液體流量計進(jìn)行計量并根據(jù)比例關(guān)系換算成被測兩相流體的流量及組分,最后再分別將這部分單相氣體和單相液體返回兩相流體的流動管道中。本方法易于實現(xiàn),測量精度高,測量范圍大。
文檔編號G01F1/00GK1228528SQ98113068
公開日1999年9月15日 申請日期1998年12月30日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月30日
發(fā)明者王棟, 林宗虎 申請人:西安交通大學(xué)